Circuit de protecció i detecció d’alta / baixa tensió mitjançant microcontrolador pic

Sovint veiem fluctuacions de tensió en el subministrament d’electricitat a casa nostra, que poden provocar un mal funcionament dels electrodomèstics AC Avui estem construint un circuit de protecció d’alta i baixa tensió de baix cost, que tallarà l’alimentació dels aparells en cas d’alta o baixa tensió. També mostrarà un missatge d'alerta a la pantalla LCD de 16x2. En aquest projecte, hem utilitzat el microcontrolador PIC per llegir i comparar el voltatge d’entrada amb el voltatge de referència i fer l’acció en conseqüència.

Hem creat aquest circuit a PCB i hem afegit un circuit addicional a PCB amb el mateix propòsit, però aquesta vegada amb amplificador operatiu LM358 (sense microcontrolador). A efectes demostratius, hem escollit el límit de baixa tensió com a 150v i el límit d’alta tensió com a 200v. Aquí, en aquest projecte, no hem utilitzat cap relé per tallar-lo, només ho hem demostrat mitjançant LCD, comproveu el vídeo al final d'aquest article. Però l'usuari pot connectar un relé amb aquest circuit i connectar-lo amb el GPIO de PIC.

Consulteu els nostres altres projectes de PCB aquí.

Components necessaris:

1. Microcontrolador PIC PIC18F2520
2. PCB (encarregat a EasyEDA)
3. IC LM358
4. Connector de terminal de 3 pins (opcional)
5. LCD de 16x2
6. BC547 Transistor
7. 1k resistència
8. Resistència 2k2
9. SMD de resistència de 30K
10. 10k SMD
11. Condensadors: 0,1uf, 10uF, 1000uF
12. Base IC de 28 pins
13. Burgsticks masculins / femenins
14. 7805 Reguladors de tensió - 7805, 7812
15. Programador Pickit2
16. LED
17. Diodo Zener: 5,1v, 7,5v, 9,2v
18. Transformador 12-0-12
19. Cristall de 12 MHz
20. Condensador de 33pF
21. Regulador de tensió (regulador de velocitat del ventilador)

Explicació de treball:

En aquest circuit de tall d’alta i baixa tensió, hem llegit la tensió de corrent altern mitjançant l’ús de microcontrolador PIC amb l’ajut del transformador, el rectificador de pont i el circuit divisor de tensió i es visualitza a través d’una pantalla LCD de 16x2. A continuació, hem comparat el voltatge de CA amb els límits predefinits i hem mostrat el missatge d’alerta a la pantalla LCD en conseqüència. Igual que si la tensió és inferior a 150v, hem mostrat "Baixa tensió" i si la tensió és superior a 200v, hem mostrat el text "Alta tensió" a la pantalla LCD. Podem canviar aquests límits al codi PIC donat al final d’aquest projecte. Aquí hem utilitzat el regulador del ventilador per augmentar i disminuir el voltatge d'entrada amb fins de demostració al vídeo.

En aquest circuit, també hem afegit un circuit senzill de protecció sota i sobretensió sense utilitzar cap microcontrolador. En aquest senzill circuit hem utilitzat el comparador LM358 per comparar la tensió d’entrada i de referència. Així doncs, aquí tenim tres opcions en aquest projecte:

1. Mesureu i compareu la tensió de corrent altern amb l’ajut del transformador, el rectificador de pont, el circuit divisor de tensió i el microcontrolador PIC.
2. Detecció de sobre i baix voltatge mitjançant LM358 amb l'ajut del transformador, rectificador i comparador LM358 (sense microcontrolador)
3. Detecteu la tensió inferior o superior mitjançant un comparador LM358 i envieu la seva sortida al microcontrolador PIC per actuar mitjançant el codi.

Aquí hem demostrat la primera opció d’aquest projecte. En què hem reduït la tensió d’entrada de CA i, després, la hem convertit en corrent continu mitjançant un rectificador de pont i, de nou, hem assignat aquesta tensió de CC a 5 V i, finalment, hem alimentat aquesta tensió al microcontrolador PIC per a la seva comparació i visualització.

Al microcontrolador PIC hem llegit aquest voltatge de CC assignat i, basant-nos en aquest valor assignat, hem calculat el voltatge de CA entrant amb l'ajuda de la fórmula donada:

volt = ((adcValue * 240) / 1023)

on adcValue és el valor de la tensió d'entrada CC equivalent al pin PIC del controlador PIC i el voltatge és la tensió de CA aplicada. Aquí hem pres 240v com a tensió màxima d’entrada.

o, alternativament, podem utilitzar el mètode donat per assignar un valor d’entrada DC equivalent.

volt = mapa (adcVlaue, 530, 895, 100, 240)

on adcValue és un valor equivalent de la tensió d'entrada CC al pin ADC del controlador PIC, 530 és un voltatge CC mínim equivalent i 895 el valor equivalent de la tensió CC màxima. I 100v és el voltatge de mapatge mínim i 240v el voltatge de mapatge màxim.

Vol dir que l’entrada de 10 mV CC al pin PIC ADC és igual al valor equivalent a 2,046 ADC. Per tant, aquí hem seleccionat 530 com a valor mínim, la tensió al pin ADC de PIC serà:

(((530 / 2.046) * 10) / 1000) Volt

2,6v que es maparà amb un valor mínim de 100VAC

(El mateix càlcul per al límit màxim).

Comproveu que la funció del mapa es dóna al codi del programa PIC al final. Obteniu més informació sobre el circuit divisor de tensió i el mapatge de tensions mitjançant ADC aquí.

Treballar aquest projecte és fàcil. En aquest projecte, hem utilitzat un regulador de ventilador de tensió de corrent altern per demostrar-ho. Hem connectat un regulador de ventilador a l'entrada del transformador. I després, augmentant o disminuint la seva resistència, obtenim la sortida de tensió desitjada.

Al codi, hem fixat valors de voltatge màxim i mínim per a la detecció d’alta i baixa tensió. Hem fixat 200v com a límit de sobretensió i 150v com a límit de voltatge inferior. Ara, després d’engegar el circuit, podem veure el voltatge d’entrada de CA a la pantalla LCD. Quan augmenta el voltatge d'entrada, podem veure canvis de tensió a la pantalla LCD i si la tensió supera el límit de tensió, la pantalla LCD ens avisarà mitjançant "Alerta de tensió alta" i si la tensió és inferior a la del límit de tensió, la pantalla LCD ens avisarà mostrant " Missatge d'alerta de baixa tensió ”. D'aquesta manera també es pot utilitzar com a interruptor electrònic.

Podem afegir un relé per connectar qualsevol aparell de corrent altern a un tall automàtic de baixa o alta tensió. Només hem d’afegir una línia de codi per apagar l’aparell, a sota del missatge d’alerta LCD que mostra el codi. Consulteu aquí per utilitzar el relé amb aparells de corrent altern.

Explicació del circuit:

Al circuit de protecció d’alta i baixa tensió, hem utilitzat un amplificador operatiu LM358 que té dues sortides connectades a 2 i 3 pins numèrics del microcontrolador PIC. I un divisor de tensió s’utilitza per dividir el voltatge i connecta la seva sortida al pin número 4 del microcontrolador PIC. La pantalla LCD es connecta a PORTB del PIC en mode de 4 bits. RS i EN es connecten directament a B0 i B1 i els pins de dades D4, D5, D6 i D7 de la pantalla LCD es connecten a B2, B3, B4 i B5 respectivament. En aquest projecte, hem utilitzat dos reguladors de voltatge: 7805 per al subministrament de microcontroladors i 7812 per al circuit LM358. I també s’utilitza un transformador reduït de 12v-0-12v per reduir la tensió de corrent altern. La resta de components es mostren al diagrama de circuits següent.

Explicació de la programació:

Programar part d’aquest projecte és fàcil. En aquest codi, només necessitem calcular la tensió de corrent altern mitjançant l’ús de voltatge de 0-5 V mapat provinent del circuit divisor de tensió i després comparar-lo amb valors predefinits. Podeu comprovar el codi PIC complet després d’aquest projecte.

En primer lloc, al codi, hem inclòs una capçalera i hem configurat els bits de configuració del microcontrolador PIC. Si no coneixeu la codificació PIC, apreneu aquí el microcontrolador PIC i els seus bits de configuració.

A continuació, hem utilitzat algunes funcions per conduir LCD, com ara void lcdbegin () per inicialitzar el LCD, void lcdcmd (char ch) per enviar una ordre a LCD, void lcdwrite (char ch) per enviar dades a LCD i void lcdprint (char * str) per enviar la cadena a la pantalla LCD. Consulteu totes les funcions del codi següent.

A continuació, s'utilitza la funció donada per assignar els valors:

mapa llarg (x llarg, llarg in_min, llarg in_max, llarg out_min, llarg out_max) {retorn (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }

Donada la funció analogRead (int ch) , s'utilitza per inicialitzar i llegir ADC:

int analogRead (int ch) {int adcData = 0; if (ch == 0) ADCON0 = 0x03; // canal adc 0 else if (ch == 1) ADCON0 = 0x0b; // seleccioneu el canal adc 1 més si (ch == 2) ADCON0 = 0x0b; // seleccionar canal ADC 2 ADCON1 = 0b00001100; // seleccioneu el canal analògic i / p 0,1 i 2 d'ADC ADCON2 = 0b10001010; // temps d’equització que manté el temps màxim mentre (GODONE == 1); // iniciar conversió valor adc adcData = (ADRESL) + (ADRESH << 8); // Emmagatzema la sortida de 10 bits ADON = 0; // adc off return adcData; }

Les línies donades s’utilitzen per obtenir mostres d’ADC i calcular-ne la mitjana i després calcular la tensió:

while (1) {long adcValue = 0; int volt = 0; for (int i = 0; i <100; i ++) // presa de mostres {adcValue + = analogRead (2); retard (1); } adcValue / = 100; #if mètode == 1 volt = (((float) adcValue * 240.0) /1023.0); #else volt = map (adcValue, 530, 895, 100, 240); #endif sprintf (resultat, "% d", volt);

I, finalment, s'utilitza la funció donada per dur a terme l'acció resultant:

if (volt> 200) {lcdcmd (1); lcdprint ("alta tensió"); lcdcmd (192); lcdprint ("Alerta"); retard (1000); } else if (volt <150) {lcdcmd (1); lcdprint ("Baixa tensió"); lcdcmd (192); lcdprint ("Alerta"); retard (1000); }

Disseny de circuits i PCB amb EasyEDA:

Per dissenyar aquest circuit de detecció d’alta i baixa tensió, hem triat l’eina EDA en línia anomenada EasyEDA. Anteriorment hem utilitzat EasyEDA moltes vegades i ens ha semblat molt convenient d’utilitzar en comparació amb altres fabricants de PCB. Consulteu aquí tots els nostres projectes PCB. EasyEDA no només és la solució única per a la captura esquemàtica, la simulació de circuits i el disseny de PCB, sinó que també ofereix un servei de proveïment de components i prototip de PCB de baix cost. Recentment han llançat el seu servei d’aprovisionament de components on tenen un gran estoc de components electrònics i els usuaris poden demanar els components necessaris juntament amb la comanda de PCB.

Tot i dissenyar els vostres circuits i PCBs, també podeu fer públics els vostres dissenys de circuits i PCBs perquè altres usuaris puguin copiar-los o editar-los i aprofitar-los, també hem fet públics tots els dissenys de circuits i PCB per a aquesta alta i baixa tensió Circuit de protecció, consulteu l’enllaç següent:

easyeda.com/circuitdigest/HIGH_LOW_Voltage_Detector-4dc240b0fde140719c2401096e2410e6

A continuació es mostra la instantània de la capa superior del disseny de PCB des d’EasyEDA, podeu veure qualsevol capa (superior, inferior, de llana superior, de seda inferior, etc.) del PCB seleccionant la capa de la finestra “Capes”.

També podeu consultar la vista de fotos de PCB mitjançant EasyEDA:

Càlcul i comanda de PCB en línia:

Després de completar el disseny de PCB, podeu fer clic a la icona de la sortida de fabricació de més amunt. A continuació, accedireu a la pàgina de la comanda de PCB per descarregar fitxers Gerber del vostre PCB i enviar-los a qualsevol fabricant, també és molt més fàcil (i més barat) demanar-lo directament a EasyEDA. Aquí podeu seleccionar el nombre de PCB que voleu demanar, quantes capes de coure necessiteu, el gruix del PCB, el pes del coure i fins i tot el color del PCB. Un cop hàgiu seleccionat totes les opcions, feu clic a "Desa al carret" i completeu la comanda i, al cap de pocs dies, obtindreu els vostres PCB. L'usuari també pot anar amb el seu proveïdor de PCB local per fabricar PCB utilitzant el fitxer Gerber.

El lliurament d’EasyEDA és molt ràpid i, després d’uns dies de fer la comanda de PCB, vaig obtenir les mostres de PCB:

A continuació es mostren les imatges després de soldar els components del PCB:

Així podem construir fàcilment el circuit de protecció de baixa i alta tensió per a casa nostra. A més, només cal afegir un relé per connectar-hi qualsevol aparell de CA per protegir-lo de les fluctuacions de tensió. Només heu de connectar el relé amb qualsevol pin d’ús general de PIC MCU i escriure el codi per fer que el pin sigui alt i baix juntament amb el codi de missatge d’alerta LCD.