Устройство анализирующее протекающий ток и в зависимости от результата включающее или отключающее нагрузку

Read Time:2 Minute, 18 Second

Это устройство было сделано мастером для включения нагрузки, а именно вытяжки или пылесоса, при включении другого инструмента (шлифстанок, циркулярная пила и т.д.). Через 5 секунд после выключения инструмента, устройство отключает нагрузку.

Инструменты и материалы:
-Arduino Uno;
-Датчик тока ACS712;
-Микроконтроллер Attiny85;
-Разъемы IC Socket;
-Твердотельное реле 10 А;
-Релейный модуль;
-Блок питания HLK-PM01 5V;
-Плата;
-Провода;
-Пластиковый корпус;
-Паяльник;
-Припой;
-Кусачки;

Шаг первый: датчик тока ACS712
Основа этого проекта — это датчик тока ACS712, работающий по принципу эффекта Холла. Ток, который протекает через микросхему, генерирует магнитное поле, которое затем датчик Холла считывает и выдает напряжение, пропорциональное току, протекающему через него.
Когда ток не течет, выходное напряжение составляет половину входного напряжения. Если ток повышается, то повышается или понижается, в зависимости от направления тока, напряжение на выходе датчика.

Если подключить датчик к Ардуино, то по такой схеме можно управлять приборами.

Датчик не точен, но в данном случае это и не важно. Для данной задачи точности достаточно.

Поскольку прибор будет работать с электроприборами, работающими на переменном токе, то его нужно откалибровать. Например, если провести измерения на пике синусоидальной волны, то будет зарегистрирован большой ток и нагрузка будет включена. Однако, если измерение произведены в точке пересечения нуля, то ошибочно будет определенно, что инструмент не работает и, следовательно, пылесос не будет включен.

Для решения этой проблемы нужно измерить значения несколько раз в течение определенного периода времени и определить самые высокие и самые низкие значения. Затем нужно рассчитать разницу между ними и с помощью формулы на фото рассчитать среднее значение.

Шаг второй: сборка прототипа и проверка
Чтобы начать измерение с помощью датчика, необходимо датчик ACS712 подключить последовательно с нагрузкой. Затем на датчик нужно подать напряжение 5 В от Arduino, а его выходной контакт подключить к аналоговому входу Ардуино.

Для управления нагрузкой нам нужно реле. Можно использовать твердотельное или механическое реле, убедившись, что оно рассчитано на нужную мощность. Во время сборки устройства у мастера не было одноканального реле, поэтому использовал двухканальный релейный модуль.
Пылесос будет подключен через нормально разомкнутое реле. Реле управляется через контакт 7 Arduino.

Шаг третий: код
Особенность которую мастер добавил в код проекта, — небольшая задержка в 5 секунд после остановки инструмента.
Код можно скачать на этой странице.

Шаг четвертый: сборка рабочего устройства
Всю электронику мастер собирает в распределительной коробке, а наружу выводит шнур с вилкой включения и два провода с разъемами. Один для подключения инструмента, второй для пылесоса.

Шаг пятый: минимизация проекта
Все получилось, но мастер не доволен размером устройства. В дальнейшем мастер планирует минимизировать его. Arduino Uno будет заменен чипом Attiny85, который будет запрограммирован. Для питания планируется использовать модуль HLK-PM01, который преобразует переменный ток в 5 В и имеет очень небольшой размер. Вся электроника будет размещена на двухсторонней печатной плате.