Arduino Zener Diode Tester: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Zener Diode Tester dikendalikan oleh Arduino Nano. Penguji mengukur kerusakan tegangan Zener untuk dioda dari 1.8V ke 48V. Daya disipasi dioda terukur bisa dari 250mW hingga beberapa Watt. Mengukurnya sederhana, cukup sambungkan dioda dan tekan tombol MULAI.

Arduino Nano secara bertahap menghubungkan rentang tegangan dari yang lebih rendah ke yang lebih tinggi, dalam empat langkah. Untuk setiap langkah, arus diperiksa melalui dioda Zener terukur. Jika arus lebih dari nilai nol (bukan nol), itu berarti: Tegangan Zener terdeteksi. Dalam hal ini tegangan ditampilkan untuk waktu tertentu (disesuaikan oleh perangkat lunak hingga 10 detik) dan pengukuran dihentikan. Arus di setiap langkah adalah konstan melalui semua tegangan dalam rentang itu dan menurun dengan meningkatkan nomor langkah - rentang tegangan.

Untuk mempertahankan disipasi daya untuk tegangan yang lebih tinggi, arus dalam kisaran ini harus dikurangi. Tester dirancang untuk mengukur dioda dari 250mW dan 500mW. Dioda zener dengan daya yang lebih tinggi, dapat diukur dengan cara yang sama, tetapi nilai tegangan terukur lebih rendah sekitar 5%.

PERINGATAN: Harap berhati-hati. Dalam proyek ini tegangan tinggi 110/220V digunakan. Jika Anda tidak terbiasa dengan risiko menyentuh tegangan utama, jangan mencoba Instruksi ini!

Langkah 1: Dioda Zener

Dioda Zener adalah jenis dioda khusus yang terutama digunakan dalam rangkaian seperti komponen tegangan referensi atau pengatur tegangan. Dalam arah tegangan maju karakteristik I-V sama seperti dioda serba guna. Penurunan tegangan sekitar 0.6V. Bias dalam arah terbalik, ada titik di mana arus meningkat sangat tajam - tegangan tembus. Tegangan ini disebut sebagai tegangan Zener. Pada titik ini, dioda Zener yang terhubung langsung ke catu daya dengan output tegangan konstan, akan langsung menyala. Oleh karena itu, arus yang melalui dioda zener harus dibatasi oleh resistor.

Karakteristik I-V ditampilkan pada gambar. Setiap jenis dioda Zener menentukan nilai arus di mana tegangan Zener yang tepat ditentukan. (Tegangan ini bisa sedikit diubah dengan meningkatkan arus). Arus khas untuk dioda dengan disipasi daya sekitar 250 hingga 500mW, adalah 3 hingga 10mA dan tergantung pada nilai tegangan.

Tegangan tembus relatif stabil untuk berbagai arus dan khas dan berbeda untuk setiap dioda. Nilainya bisa dari sekitar 2V hingga lebih dari 100V. Dioda zener, yang banyak digunakan dalam rangkaian praktis biasa, dispesifikasikan dengan tegangan kurang dari 50V.

Langkah 2: Bagian

Daftar bagian yang digunakan:

• Enklosur dari OKW, OKW tipe Shell 9408331
• Adaptor AC/DC Hi-Link 220V/12V, 2pcs, eBay
• Hi-Link AC/DC adaptor 220V/5V, 2pcs, eBay
• Adaptor AC/DC 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kapasitor M1 2pcs, M33 1pc, toko lokal
• Dioda 1N4148 5pcs, Banggood
• IC1, LM317T, versi tegangan tinggi, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• transistor 2N222 5pcs, Banggood
• Relay 351, 5V, 4pcs, eBay
• Reed buluh, 5V, eBay
• Resistor 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, toko lokal
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2 pcs, eBay
• blok terminal sekrup, Banggood
• Konektor Molex 2pin, Banggood
• Konektor Molex 3pin, Banggood
• Saklar utama mini kecil, eBay
• Tampilan LED 0-100V, 3 baris, eBay
• Inlet steker listrik, eBay
• Terminal pegas audio, eBay
• Microswitch dan tombol, Banggood
• LED 3mm hijau dan merah, 2 pcs, Banggood
• Sekering 0.5A dan pemegang sekering 5x20mm, eBay
• Kabel listrik utama untuk instrumen kecil

Peralatan:

• Bor motor
• Solder Besi
• senapan panas
• Pistol Lem Panas Meleleh
• Pemotong dan Pemotong Kawat
• Set obeng
• Tang Set
• Multimeter

Daftar detail suku cadang ada di sini:

Langkah 3: Deskripsi Sirkuit

Deskripsi sirkuit mengacu pada diagram koneksi terlampir:

Di sisi kiri, ada bagian tegangan tinggi. Blok terminal untuk koneksi 220V dan kelima adaptor AC/DC. Adaptor memberikan voltase pengukuran dalam empat langkah - rentang: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modul 5VA dan 5VB didedikasikan untuk MCU Arduino Nano dan Digital Led Voltmeter. Modul 12VA memasok rentang pertama 12V dan modul 12VB menambahkan 12V lain ke nilai rentang kedua 24V. Modul berikutnya 24V menambahkan 24V lagi untuk menjumlahkan tegangan rentang keempat 48V. Di dalam modul 24V terakhir adalah rangkaian regulator 12V, memberikan 12V sebagai nilai rentang ketiga hingga 36V. Solusi ini diperlukan karena ukuran papan tidak memungkinkan enam modul dipasang di atasnya.

Di bagian tengah terletak IC1 LM317. IC1 harus dalam versi untuk tegangan yang lebih tinggi (50V). Ini terhubung sebagai rangkaian pengatur arus konstan dan memberikan arus konstan melalui seluruh rentang setiap langkah tegangan. Arus ini stabil dalam satu rentang, tetapi berbeda di setiap langkah. Nilainya dapat disesuaikan dan adalah 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Nilai dipilih sebagai batas atas untuk dioda dengan daya 250mW dan nilai tersebut cukup baik untuk dioda yang lebih kuat.

Di kedua sisi IC1 ada relay, menghubungkan langkah tegangan kanan ke inputnya dan resistor pemangkas kanan ke outputnya. Resistor pemangkas menentukan nilai arus pada output dan arus ini diumpankan ke dioda Zener terukur melalui resistor R14. Arus diperiksa pada resistor ini oleh Arduino. Pembagi tegangan R1, R2 mengambil sampel tegangan pada R2 dan menghubungkannya ke pin analog A1.

GND ground analog umum untuk semua adaptor tegangan, adaptor voltmeter digital, dan IC1. Hati-hati, ada ground lain, digital untuk Arduino dan adaptornya. Ground digital diperlukan untuk Arduino dan input analognya sebagai titik referensi pengukuran.

Arduino digital output D4 ke D7 kontrol relay untuk setiap langkah, D8 kontrol Voltmeter digital dan D9 kontrol ERROR dipimpin dalam warna merah. LED ERROR menyala jika tidak ada arus yang terdeteksi di setiap langkah. Dalam hal ini dioda Zener bisa dengan tegangan Zener yang lebih tinggi seperti 48V, atau bisa jadi rusak (terbuka). Jika terjadi korsleting pada terminal pengukuran, led ERROR tidak aktif dan tegangan yang terdeteksi sangat kecil, lebih rendah dari 1V.

Setelah saya menyelesaikan proyek saya memutuskan untuk menambahkan satu led lagi - POWER, karena jika voltmeter gelap (mati), tidak terlalu jelas apakah instrumen itu sendiri hidup atau mati. Led Power dihubungkan secara seri dengan resistor 470 antara titik-titik di luar PCB, dari Start X3-1 hingga Zener X2-1. Resistor dipasang pada papan kecil dengan tombol tekan.

Langkah 4: Konstruksi

Sebagai kotak untuk proyek, saya telah menggunakan enklosur OKW, ditemukan di toko suku cadang elektronik lama. Kotak ini masih tersedia di OKW sebagai penutup tipe cangkang. Kotaknya tidak terlalu cocok karena terlalu kecil untuk papan, tetapi beberapa peningkatan kotak itu sendiri dan PCB memungkinkan untuk meletakkan semua bagian di dalamnya. PCB dirancang di Eagle sebagai ukuran maksimum untuk versi gratis 8x10cm. Pada saat pertama sepertinya tidak mungkin untuk memasang semua komponen, tetapi akhirnya saya berhasil.

Peningkatan kotak memerlukan pelepasan beberapa bagian plastik di dalam dan singkatan dari sekrup. Upgrade suku cadang perlu memodifikasi kotak plastik untuk voltmeter digital, dan membuat guntingan bulat di dua sudut, di dekat konektor Error dan Main power. Upgrade terlihat pada gambar. Yang penting adalah membuat jendela untuk voltmeter sedekat mungkin dengan tepi kotak. Tombol tekan MULAI terletak di papan kecil dan dipasang dengan sudut logam.

Jendela dan lubang pada penutup atas dibuat untuk voltmeter Digital, tombol tekan, terminal pegas, LED Error, LED Power dan konektor USB Arduino Nano. Di bagian bawah ada lubang untuk sakelar daya dan saluran masuk colokan listrik. Voltmeter digital dan sakelar daya dipasang pada tempatnya dengan lem panas meleleh. Cara yang sama memperbaiki kedua indikator dioda Led 3mm.

Dioda terukur terhubung, tidak terlalu umum, dengan konektor pegas audio. Saya mencari koneksi yang sederhana dan cepat. Solusi ini tampaknya menjadi yang terbaik.

Setelah menyolder semua komponen di papan, saya telah mengisolasi dua trek 220V di bagian bawah, dengan pistol lem panas meleleh. Kabel yang mengarah dari papan ke sakelar daya dan ke saluran masuk steker listrik diisolasi oleh pipa yang dapat menyusut akibat panas. Lakukan dengan hati-hati, jangan sampai ada kabel 220V atau jalur tembaga yang terbuka. PCB dipasang pada tempatnya dengan spacer karet perekat, yang mencegahnya bergerak vertikal.

Pada panel depan terdapat label print pada kertas foto berperekat. Label dilakukan di Paint, yang merupakan alat di aksesoris Windows 10. Alat ini cocok untuk membuat label instrumen, karena label dapat dibuat dengan ukuran yang sebenarnya.

PCB dirancang oleh perangkat lunak gratis Eagle. Papan itu dipesan di perusahaan JLCPCB dengan harga yang bagus. Tidak ada alasan untuk melakukannya di rumah. Saya merekomendasikan untuk memesan papan dan untuk alasan ini terpasang zip Gerber. mengajukan.

Langkah 5: Pemrograman dan Pengaturan

Perangkat lunak Arduino - file ino terlampir. Saya mencoba untuk mendokumentasikan semua bagian utama dari kode dan berharap lebih dapat dimengerti daripada bahasa Inggris saya. Yang perlu dijelaskan dari kode tersebut adalah fungsi "service". Ini adalah mode servis dan dapat digunakan untuk menyetel instrumen jika Anda mengaktifkannya untuk pertama kali.

Fungsi untuk membaca "readCurrent" saat ini diperkenalkan ke kode untuk mencegah pembacaan arus acak yang tidak disengaja. Dalam fungsi ini, pembacaan dilakukan sepuluh kali dan nilai maksimal dipilih dari sepuluh nilai. Nilai arus maksimum diambil sebagai sampel ke input analog Arduino.

Dalam mode layanan Anda menyesuaikan empat resistor yang dapat disesuaikan R4 ke R7. Setiap pemangkas bertanggung jawab atas arus dalam satu rentang tegangan. R4 untuk 12V, R5 untuk 24V, R6 untuk 36V dan R7 untuk 48V. Dalam mode ini tegangan yang disebutkan secara bertahap disajikan pada terminal keluaran dan memungkinkan untuk menyesuaikan nilai arus yang diperlukan (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Untuk masuk ke mode layanan, tekan MULAI setelah menyalakan instrumen dalam waktu 2 detik. Langkah pertama (12V) diaktifkan dan led ERROR berkedip sekali. Sekarang saatnya untuk menyesuaikan arus. Jika arus disetel, aktifkan langkah berikutnya (24V) dengan menekan MULAI lagi. LED ERROR berkedip dua kali. Ulangi langkah selanjutnya dengan cara yang sama, menggunakan tombol START. Keluar dari mode layanan dengan tombol MULAI. Di setiap waktu, saat terbaik untuk menekan START adalah waktu jika led ERROR gelap setelah serangkaian kedipan.

Penyesuaian arus dilakukan dengan menghubungkan dioda Zener dengan tegangan di sekitar rentang tengah, untuk rentang 12V harus dioda 6 hingga 7V. Dioda zener ini harus dihubungkan secara seri dengan ammeter atau multimeter. Nilai arus yang disesuaikan tidak boleh tepat, minus 15% hingga plus 5% tidak masalah.

Langkah 6: Kesimpulan

Solusi yang disajikan untuk mengukur dioda Zener oleh Arduino benar-benar baru. Masih ada beberapa kekurangan, seperti catu daya 220V, voltmeter Led dan tegangan terukur maksimum 48V. Instrumen dapat ditingkatkan dalam kelemahan yang disebutkan. Saya awalnya berencana untuk menyalakannya dengan baterai, tetapi menyalakan Arduino dan tegangan pengukuran yang relatif tinggi dengan satu atau lebih konverter tegangan step up membutuhkan baterai besar dan instrumen akan berukuran lebih besar.

Ada banyak tester komponen yang sangat bagus di pasaran. Mereka dapat menguji semua jenis transistor, dioda, semikonduktor lain dan banyak komponen pasif, tetapi mengukur tegangan Zener bermasalah, karena tegangan baterai kecil. Saya harap, Anda menikmati proyek saya dan akan bersenang-senang bermain dengan konstruksi.