Chuyển đổi tải tự động (chân không) với ACS712 và Arduino: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Chào mọi người, Chạy dụng cụ điện trong không gian kín là một việc hối hả, vì tất cả bụi được tạo ra trong không khí và bụi trong không khí có nghĩa là bụi trong phổi của bạn. Chạy cửa hàng của bạn có thể loại bỏ một số rủi ro đó nhưng bật và tắt nó mỗi khi bạn sử dụng một công cụ là một khó khăn.

Để giảm bớt nỗi đau này, tôi đã chế tạo công tắc tự động này chứa Arduino với cảm biến dòng điện để nhận biết khi nào một công cụ điện đang chạy và tự động bật máy hút bụi. Năm giây sau khi dụng cụ dừng lại, chân không cũng dừng lại.

Quân nhu

Để làm công tắc này, tôi đã sử dụng các thành phần và vật liệu sau:

• Arduino Uno -
• Cảm biến dòng ACS712 -
• Attiny85 -
• Ổ cắm IC -
• Chuyển tiếp trạng thái rắn -
• Rơ le cơ học 5V -
• Nguồn 5V HLK-PM01 -
• PCB nguyên mẫu -
• Wire -
• Cáp Dupont -
• Vỏ nhựa -
• Sắt hàn -
• Hàn -
• Đoạn dây -

Bước 1: Cảm biến dòng điện với ACS712

Ngôi sao của dự án là cảm biến dòng ACS712 hoạt động trên nguyên lý hiệu ứng Hall. Dòng điện chạy qua chip tạo ra một từ trường mà cảm biến hiệu ứng Hall sau đó đọc và tạo ra một điện áp tỷ lệ với dòng điện chạy qua nó.

Khi không có dòng điện nào chạy qua, điện áp đầu ra bằng một nửa điện áp đầu vào và vì nó đo dòng điện xoay chiều cũng như một chiều khi dòng điện chạy theo một hướng, điện áp sẽ cao hơn trong khi khi dòng điện thay đổi hướng, điện áp sẽ thấp hơn.

Nếu chúng ta kết nối cảm biến với Arduino và vẽ biểu đồ đầu ra của cảm biến, chúng ta có thể theo dõi hành vi này khi đo dòng điện chạy qua bóng đèn.

Nếu chúng ta xem xét kỹ hơn các giá trị được vẽ trên màn hình, chúng ta có thể nhận thấy rằng cảm biến thực sự nhạy cảm với tiếng ồn nên mặc dù nó cho kết quả khá tốt, nhưng nó không thể được sử dụng trong các trường hợp cần độ chính xác.

Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi chỉ cần thông tin chung về dòng điện đáng kể có chạy hay không để chúng tôi không bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn mà nó phát ra.

Bước 2: Đo dòng AC thích hợp

Công tắc mà chúng tôi đang xây dựng sẽ cảm nhận các thiết bị AC vì vậy chúng tôi cần đo dòng điện AC. Nếu chúng ta chỉ đơn giản là đo giá trị hiện tại của dòng điện chạy qua, chúng ta có thể đo tại bất kỳ thời điểm nhất định nào và điều đó có thể cho chúng ta một chỉ báo sai. Ví dụ, nếu chúng ta đo ở đỉnh của sóng sin, chúng ta sẽ đăng ký dòng điện cao và sau đó chúng ta sẽ bật chân không. Tuy nhiên, nếu chúng tôi đo tại điểm cắt 0, chúng tôi sẽ không ghi nhận bất kỳ dòng điện nào và nhầm tưởng rằng công cụ không được bật.

Để giảm thiểu vấn đề này, chúng ta cần đo các giá trị nhiều lần trong một khoảng thời gian nhất định và xác định các giá trị cao nhất và thấp nhất cho dòng điện. Sau đó, chúng tôi có thể tính toán sự khác biệt giữa và với sự trợ giúp của công thức trong hình ảnh, tính giá trị RMS thực cho dòng điện.

Giá trị RMS thực là dòng điện một chiều tương đương sẽ chạy trong cùng một mạch để cung cấp cùng một đầu ra công suất.

Bước 3: Xây dựng một mạch nguyên mẫu

Để bắt đầu đo với cảm biến, chúng ta cần ngắt một trong các kết nối với tải và đặt hai đầu cực của cảm biến ACS712 mắc nối tiếp với tải. Sau đó, cảm biến được cấp nguồn từ 5V từ Arduino và chân đầu ra của nó được kết nối với đầu vào tương tự trên Uno.

Đối với việc điều khiển vac của shop, chúng ta cần một rơ le để điều khiển đầu cắm ra. Bạn có thể sử dụng rơ le trạng thái rắn hoặc rơ le cơ như tôi đang sử dụng, nhưng hãy đảm bảo rằng nó được đánh giá phù hợp với sức mạnh của cửa hàng của bạn. Tôi không có rơ le đơn kênh tại thời điểm này, vì vậy tôi sẽ sử dụng mô-đun chuyển tiếp 2 kênh này ngay bây giờ và thay thế nó sau.

Phích cắm đầu ra cho cửa hàng trống sẽ được kết nối thông qua rơ le và tiếp điểm thường mở của nó. Khi rơle BẬT, mạch sẽ được đóng lại và cửa hàng trống sẽ tự động được bật.

Hiện tại, rơ le được điều khiển thông qua chân 7 trên Arduino nên bất cứ khi nào chúng tôi phát hiện có dòng điện chạy qua cảm biến, chúng tôi có thể kéo chân đó xuống thấp và điều đó sẽ bật chân không.

Bước 4: Giải thích mã và các tính năng

Một tính năng thực sự thú vị mà tôi cũng đã thêm vào mã của dự án là độ trễ nhỏ để giữ chân không chạy thêm 5 giây sau khi công cụ ngừng hoạt động. Điều này thực sự sẽ giúp loại bỏ bất kỳ bụi còn sót lại nào được tạo ra trong khi công cụ dừng hoàn toàn.

Để đạt được điều đó trong mã, tôi sử dụng hai biến trong đó đầu tiên tôi lấy thời gian một phần nghìn hiện tại khi công tắc được bật và sau đó tôi cập nhật giá trị đó trên mỗi lần lặp lại mã trong khi công cụ đang bật.

Khi công cụ tắt, bây giờ chúng tôi nhận được giá trị mili hiện tại một lần nữa và sau đó chúng tôi kiểm tra xem sự khác biệt giữa hai giá trị đó có lớn hơn khoảng thời gian đã chỉ định của chúng tôi hay không. Nếu điều đó là đúng, sau đó chúng tôi tắt rơ le và chúng tôi cập nhật giá trị trước đó với giá trị hiện tại.

Chức năng đo lường chính trong mã được gọi là đo lường và trong đó, trước tiên chúng tôi giả định các giá trị nhỏ nhất và lớn nhất cho các đỉnh nhưng để chúng chắc chắn được thay đổi, chúng tôi giả định các giá trị đảo ngược trong đó 0 là đỉnh cao và 1024 là đỉnh thấp.

Trong toàn bộ khoảng thời gian được xác định bởi biến số lần lặp, chúng tôi đọc giá trị của tín hiệu đầu vào và chúng tôi cập nhật các giá trị tối thiểu và lớn nhất thực tế cho các đỉnh.

Cuối cùng, chúng tôi tính toán sự khác biệt và giá trị này sau đó được sử dụng với công thức RMS từ trước đó. Công thức này có thể được đơn giản hóa bằng cách nhân chênh lệch đỉnh với 0,3536 để có được giá trị RMS.

Mỗi phiên bản của cảm biến cho cường độ dòng điện khác nhau có độ nhạy khác nhau vì vậy giá trị này cần được nhân lại với một hệ số được tính từ định mức cường độ dòng điện của cảm biến.

Mã đầy đủ hiện có trên trang GitHub của tôi và liên kết tải xuống bên dưới: //github.com/bkolicoski/automated-vacuum-swi…

Bước 5: Giảm thiểu các thiết bị điện tử (tùy chọn)

Tại thời điểm này, phần điện tử và mã của dự án về cơ bản đã hoàn thành nhưng chúng vẫn chưa thực tế lắm. Arduino Uno rất tuyệt vời để tạo mẫu như thế này nhưng trên thực tế, nó thực sự rất cồng kềnh vì vậy chúng ta sẽ cần một vỏ bọc lớn hơn.

Tôi muốn lắp tất cả các thiết bị điện tử trong ống nối bằng nhựa này có một số nắp đẹp ở các đầu và để làm được điều đó, tôi sẽ cần giảm thiểu các thiết bị điện tử. Cuối cùng, tôi đã phải sử dụng một bao vây lớn hơn bây giờ nhưng một khi tôi nhận được bảng chuyển tiếp nhỏ hơn, tôi sẽ chuyển chúng.

Arduino Uno sẽ được thay thế bằng chip Attiny85 có thể được lập trình với Uno. Quá trình này rất đơn giản và tôi sẽ cố gắng cung cấp một hướng dẫn riêng cho nó.

Để loại bỏ nhu cầu về nguồn điện bên ngoài, tôi sẽ sử dụng mô-đun HLK-PM01 này có thể chuyển đổi AC thành 5V và có kích thước thực sự nhỏ. Tất cả các thiết bị điện tử sẽ được đặt trên một PCB nguyên mẫu hai mặt và được kết nối bằng dây.

Sơ đồ cuối cùng có sẵn trên EasyEDA và liên kết đến nó có thể được tìm thấy bên dưới.

Bước 6: Đóng gói các thiết bị điện tử trong một hộp đựng

Tấm bảng cuối cùng chắc chắn không phải là tác phẩm hay nhất của tôi cho đến nay vì nó hơi lộn xộn hơn tôi muốn. Tôi chắc chắn rằng nếu tôi dành thêm thời gian cho nó, nó sẽ đẹp hơn nhưng điều chính là nó đã hoạt động và nó nhỏ hơn đáng kể so với những gì nó đã có với Uno.

Để đóng gói tất cả, trước tiên tôi đã lắp một số dây cáp vào phích cắm đầu vào và đầu ra có chiều dài khoảng 20cm. Là một vỏ bọc, tôi đã từ bỏ việc lắp đặt vì cuối cùng nó quá nhỏ nhưng tôi đã xoay sở để lắp mọi thứ bên trong một hộp nối.

Sau đó, cáp đầu vào được đưa qua lỗ và kết nối trên thiết bị đầu cuối đầu vào trên bảng và tương tự được thực hiện ở phía bên kia nơi hai cáp hiện được kết nối. Một đầu ra dành cho cửa hàng trống và một đầu ra cho công cụ.

Với mọi thứ được kết nối, tôi đảm bảo đã kiểm tra công tắc trước khi đặt mọi thứ vào vỏ và đóng tất cả bằng nắp. Ống nối sẽ là một vỏ bọc đẹp hơn vì nó sẽ bảo vệ thiết bị điện tử khỏi bất kỳ chất lỏng hoặc bụi nào có thể bám vào chúng trong xưởng của tôi, vì vậy khi tôi có bảng tiếp điện mới, tôi sẽ di chuyển mọi thứ đến đó.

Bước 7: Sử dụng nó

Để sử dụng công tắc tự động này, trước tiên bạn cần kết nối phích cắm đầu vào với ổ cắm trên tường hoặc cáp mở rộng như trong trường hợp của tôi, sau đó công cụ và bộ chuyển đổi cửa hàng được kết nối bằng phích cắm thích hợp của chúng.

Khi công cụ được khởi động, máy hút sẽ tự động được bật và sau đó sẽ tiếp tục chạy thêm 5 giây trước khi nó tự động tắt.

Tôi hy vọng rằng bạn đã học được điều gì đó từ Tài liệu hướng dẫn này, vì vậy hãy nhấn vào nút yêu thích đó nếu bạn thích nó. Tôi có nhiều dự án khác mà bạn có thể xem và đừng quên đăng ký kênh YouTube của tôi để bạn không bỏ lỡ những video tiếp theo của tôi.

Chúc mừng và cảm ơn vì đã đọc!