Arduino के लिए DIY करंट सेंसर: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

नमस्ते, आशा है कि आप अच्छा कर रहे हैं और इस ट्यूटोरियल में मैं आपको दिखाऊंगा कि कैसे मैंने कुछ बहुत ही बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक घटकों और घर में बने शंट का उपयोग करके Arduino के लिए एक वर्तमान सेंसर बनाया। यह शंट आसानी से लगभग 10-15 एम्पीयर के करंट के बड़े परिमाण को संभाल सकता है। सटीकता भी बहुत अच्छी है और मैं 100mA के आसपास कम धाराओं को मापते हुए बहुत अच्छे परिणाम प्राप्त करने में सक्षम था।

आपूर्ति

1. Arduino Uno या समकक्ष और प्रोग्रामिंग वायर
2. ओपी- एएमपी एलएम३५८
3. जम्पर तार
4. १०० KOhm रोकनेवाला
5. २२० KOhm रोकनेवाला
6. १० कोहम रोकनेवाला
7. वेरोबार्ड या जीरो पीसीबी बोर्ड
8. शंट (8 से 10 मिलीओम)

चरण 1: आवश्यक भागों को इकट्ठा करना

इस निर्माण के लिए आपको जिन मुख्य भागों की आवश्यकता होगी, वे परिचालन एम्पलीफायर आईसी के साथ एक शंट है। अपने आवेदन के लिए मैं आईसी एलएम३५८ का उपयोग कर रहा हूं जो एक दोहरी ओपी-एएमपी ८ पिन डीआईपी आईसी है जिसमें से मैं केवल एक परिचालन एम्पलीफायर का उपयोग कर रहा हूं। आपको नॉन-इनवर्टिंग एम्पलीफायर सर्किट के लिए प्रतिरोधों की भी आवश्यकता होगी। मैंने अपने प्रतिरोध के रूप में 320K और 10K को चुना है। आपके प्रतिरोध का चुनाव पूरी तरह से उस लाभ की मात्रा पर निर्भर करता है जिसे आप प्राप्त करना चाहते हैं। अब OP-AMP को Arduino के 5 वोल्ट द्वारा संचालित किया जा रहा है। इसलिए हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि ओपी-एएमपी से आउटपुट वोल्टेज जब पूर्ण धारा शंट से गुजर रही हो, 5 वोल्ट से कम होनी चाहिए, त्रुटि के कुछ मार्जिन को बनाए रखने के लिए अधिमानतः 4 वोल्ट। यदि हम एक ऐसा लाभ चुनते हैं जो बहुत अधिक है तो वर्तमान के कम मूल्य के लिए, ओपी-एएमपी संतृप्ति क्षेत्र में जाएगा और किसी भी वर्तमान मूल्य से केवल 5 वोल्ट देगा। इसलिए एम्पलीफायर लाभ के मूल्य को उचित रूप से चुनना सुनिश्चित करें। इस सर्किट को आज़माने के लिए आपको एक प्रोटोटाइप पीसीबी या ब्रेडबोर्ड की भी आवश्यकता होगी। माइक्रो कंट्रोलर के लिए मैं एम्पलीफायर आउटपुट से इनपुट प्राप्त करने के लिए Arduino UNO का उपयोग कर रहा हूं। आप अपनी इच्छानुसार कोई भी समकक्ष Arduino बोर्ड चुन सकते हैं।

चरण 2: अपना खुद का शंट प्रतिरोधी बनाना

परियोजना का मुख्य केंद्र शंट रोकनेवाला है जिसका उपयोग छोटे वोल्टेज ड्रॉप प्रदान करने के लिए किया जाता है। इस शंट को आप बिना ज्यादा परेशानी के आसानी से बना सकते हैं। यदि आपके पास एक मोटा ठोस स्टील का तार है तो आप उस तार की उचित लंबाई काट सकते हैं और शंट के रूप में उपयोग कर सकते हैं। इसका एक अन्य विकल्प पुराने या क्षतिग्रस्त मल्टी मीटर से शंट रेसिस्टर्स को उबारना है जैसा कि यहां दिखाया गया है। वर्तमान रेंज जिसे आप मापना चाहते हैं वह काफी हद तक शंट रेसिस्टर के मूल्य पर निर्भर करता है। आमतौर पर आप 8 से 10 मिलीओम के क्रम में शंट का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 3: परियोजना का सर्किट आरेख

यहां एक सारांश के रूप में संपूर्ण सिद्धांत है और वर्तमान सेंसर मॉड्यूल का सर्किट आरेख भी है जो आवश्यक लाभ प्रदान करने वाले ओपी-एएमपी के गैर-इनवर्टिंग कॉन्फ़िगरेशन के कार्यान्वयन को दर्शाता है। मैंने आउटपुट वोल्टेज को सुचारू करने और किसी भी उच्च आवृत्ति शोर को कम करने के लिए OP-AMP के आउटपुट में एक 0.1uF संधारित्र भी संलग्न किया है।

चरण 4: यह सब एक साथ लाना …

अब अंत में इन घटकों को वर्तमान सेंसर मॉड्यूल बनाने का समय आ गया है। इसके लिए मैंने वर्बार्ड का एक छोटा सा टुकड़ा काट दिया और अपने घटकों को इस तरह व्यवस्थित किया कि मैं किसी भी जम्पर तारों या कनेक्टर्स के उपयोग से बच सकूं और सीधे सोल्डर जोड़ों का उपयोग करके पूरे सर्किट को जोड़ा जा सके। शंट के माध्यम से लोड के कनेक्शन के लिए, मैंने स्क्रू टर्मिनलों का उपयोग किया, जो कनेक्शन को और अधिक साफ-सुथरा बनाता है और साथ ही विभिन्न भारों को स्विच/प्रतिस्थापित करना अधिक आसान बनाता है जिसके लिए मैं वर्तमान को मापना चाहता हूं। सुनिश्चित करें कि आप अच्छी गुणवत्ता के स्क्रू टर्मिनलों का चयन करते हैं जो बड़ी धाराओं को संभालने में सक्षम हैं। मैंने सोल्डरिंग प्रक्रिया की कुछ तस्वीरें संलग्न की हैं और जैसा कि आप देख सकते हैं कि सोल्डर के निशान बिना किसी जम्पर या वायर कनेक्टर के उपयोग के बहुत अच्छी तरह से निकले। इसने मेरे मॉड्यूल को और भी टिकाऊ बना दिया। आपको यह समझने के लिए कि यह मॉड्यूल कितना छोटा है, मैंने इसे एक भारतीय 2 रुपये के सिक्के के साथ रखा है और इसका आकार लगभग तुलनीय है। यह छोटा आकार आपको इस मॉड्यूल को अपनी परियोजनाओं में आसानी से फिट करने में सक्षम बनाता है। यदि आप एसएमडी घटकों का उपयोग कर सकते हैं, तो आकार को भी कम किया जा सकता है।

चरण 5: सही रीडिंग देने के लिए सेंसर को कैलिब्रेट करना।

पूरे मॉड्यूल के निर्माण के बाद यहां थोड़ा मुश्किल हिस्सा आता है, कैलिब्रेट करना या वर्तमान के सही मूल्य को मापने के लिए आवश्यक कोड के साथ आना। अब अनिवार्य रूप से हम हमें एक प्रवर्धित वोल्टेज देने के लिए शंट के वोल्टेज ड्रॉप को गुणा कर रहे हैं, जो कि Arduino एनालॉगरेड () फ़ंक्शन को पंजीकृत करने के लिए पर्याप्त है। अब प्रतिरोध स्थिर होने के कारण, शंट से गुजरने वाली धारा के परिमाण के संबंध में आउटपुट वोल्टेज रैखिक है। इस मॉड्यूल को कैलिब्रेट करने का आसान तरीका किसी दिए गए सर्किट से गुजरने वाले करंट के मूल्य की गणना करने के लिए एक वास्तविक मल्टीमीटर का उपयोग करना है। वर्तमान के इस मान को नोट करें, आर्डिनो और सीरियल मॉनिटर फ़ंक्शन का उपयोग करके, देखें कि आने वाला एनालॉग मूल्य क्या है (0 से 1023 तक। बेहतर मान प्राप्त करने के लिए वेरिएबल को फ्लोट डेटा प्रकार के रूप में उपयोग करें)। अब हम अपने वांछित वर्तमान मूल्य को प्राप्त करने के लिए इस एनालॉग मान को निरंतर के साथ गुणा कर सकते हैं और चूंकि वोल्टेज और वर्तमान के बीच संबंध रैखिक है, यह स्थिरांक वर्तमान की पूरी श्रृंखला के लिए लगभग समान होगा, हालांकि आपको कुछ मामूली करना पड़ सकता है बाद में समायोजन। अपना स्थिर मान प्राप्त करने के लिए आप 4-5 ज्ञात वर्तमान मानों के साथ प्रयास कर सकते हैं। मैं इस प्रदर्शन के लिए उपयोग किए गए कोड का उल्लेख करूंगा।

चरण 6: अंतिम निष्कर्ष

यह वर्तमान सेंसर अधिकांश डीसी संचालित अनुप्रयोगों में बहुत अच्छी तरह से काम करता है और अगर ठीक से कैलिब्रेट किया जाए तो इसमें 70 एमए से कम की त्रुटि होती है। इस डिज़ाइन की कुछ सीमाएँ कितनी भी हों, बहुत कम या बहुत अधिक धाराओं पर, वास्तविक मूल्य से विचलन महत्वपूर्ण हो जाता है। तो सीमा मामलों के लिए कोड का कुछ संशोधन आवश्यक है। एक विकल्प इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायर का उपयोग करना है, जिसमें बहुत छोटे वोल्टेज को बढ़ाने के लिए सटीक सर्किटरी है और सर्किट के उच्च पक्ष में भी इसका उपयोग किया जा सकता है। साथ ही बेहतर, कम शोर वाले OP-AMP का उपयोग करके सर्किट को बेहतर बनाया जा सकता है। मेरे आवेदन के लिए यह अच्छी तरह से काम करता है और दोहराने योग्य आउटपुट देता है। मैं एक वाटमीटर बनाने की योजना बना रहा हूं, जहां मैं इस शंट करंट मापन प्रणाली का उपयोग करूंगा। आशा है आप लोगों को यह रचना अच्छी लगी होगी।