ARDUINO ultimo aggiornamento 19 dicembre 2018 |
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Descrizione
Il progetto qui illustrato permette di realizzare un voltmetro/amperometro da utilizzare magari per un alimentatore, basato su Arduino e che utilizza un sensore ACS714 per la misura della corrente. Nella configurazione proposta permette di misurare una tensione continua compresa tra 0 e 25V, e una corrente massima di 5A. Lo schema sotto riportato è formato da più sezioni quali:
Per il funzionamento è necessario caricare l'apposito programma.
Filmato illustrativo del collaudo della scheda
Rendering 3d della scheda
La scheda lavora con un'unica tensione d’alimentazione di 5 Vcc. Questa è ottenuta riducendo la tensione d'ingresso in arrivo alla morsettiera X1 (La tensione deve essere continua con un valore compreso tra 8 e 15) mediante regolatore IC1 un LM7805. La tensione è livellata tramite i condensatori C1,C2,C3,C4I
LM 7805 Regolatore di tensione positivo | ||
Piedinatura | Datasheet | Foto dell'integrato |
La sezione processore è basata sul processore ATmega328 un microcontrollore con bus a 8 bit prodotto dalla Atmel con architettura di tipo RISC (acronimo di Reduced Instruction Set Computer). Il clock è dato da Q1 un quarzo da 16 MHz con i soliti due condensatori ceramici di supporto. Per il reset del processore è presente anche un pulsante il miniatura P1.
Processore ATmega328 8-bit Microcontroller with 32K Bytes In-System Programmable Flash | ||
Piedinatura | Datasheet | Foto dell'integrato |
Il sensore ACS714 prodotto dalla Allegro accetta una
corrente di input bidirezionale con un'ampiezza al massimo pari a 5A e fornisce
in output una tensione analogica proporzionale (185mV/A) centrata a 2.5V con un
errore tipico pari a ħ1.5%. Il sensore opera in un range di tensioni fra 4.5 e
5.5V ed è stato progettato per essere utilizzato in sistemi che operano a 5V.
Il sensore si basa sull'effetto Hall e permette all'IC di isolare elettricamente il
percorso della corrente dall'elettronica del sensore (fino a 2.1 kV RMS):
ciò permette di inserire il sensore in qualunque punto lungo il percorso
della corrente e soprattutto permette di utilizzare questo sensore in
applicazioni che richiedono isolamento elettrico.
La larghezza di banda viene fissata attraverso il condensatore C9
connesso al pin etichettato con la dicitura "Filter"
ACS714 - Fully Integrated, Hall Effect-Based Linear Current Sensor IC | ||
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Piedinatura | Datasheet | Foto dell'integrato |
Come saprete, i pin analogici di Arduino non sono adatti a ricevere segnali con una tensione superiore a 5V, anche se come picco può capitare di raggiungere tensioni maggiori è sempre bene evitare che questo accada.
In teoria si ha che se R1=R2 qualsiasi sia il loro valore quello che ottiene è un partitore di tensione simmetrico ossia applicando in ingresso 10V in uscita si avranno 5V, variando il rapporto tra R1 ed R2 a favore di R1 ( R1 > R2 ) in uscita al partitore di tensione si avrà una tensione di uscita inferiore a Vi/2; variando il rapporto a favore di R2 ( R1 < R2 ) si ottiene una Vo > Vi/2.
Dato che questo voltmetro deve essere adatto a misurare tensioni nell'ordine di 25V, occorre inserire un partitore di tensione R1 e R2 il cui rapporto (ratio) sia pari a 5 (teorico), per evitare comunque di avere tensioni superiori in uscita è stato inserito lo zener D1 da 5.1 tra l'ingresso analogico di Arduino e il partitore in modo da evitare sovratensioni che potrebbero danneggiare l'ingresso.
La sezione display è rappresentata esclusivamente dal collegamento del display ai pin della sezione processore.
E' presente un trimmer POT1 da 10 kΏ per la regolazione del contrasto, esiste poi il collegamento per l'alimentazione della retro alimentazione, la resistenza di limitazione risulta già presente sul display.
LCD RS → pin digitale 11;
LCD Enable → pin digitale 6;
LCD D4 → pin digitale 5;
LCD D5 →pin digitale 4;
LCD D6 → pin digitale 3;
LCD D7 → pin digitale 2.
Alimentazione → pin +5V
Alimentazione → pin GND
LCM1602A-NSW-BBW - Display LCD 16 caratteri x 2 linee con fondo Blu | ||
Piedinatura | Datasheet display LCM1602A-NSW-BBW | Foto |
Materiale per il montaggio della scheda
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Alcuni dettagli della scheda Voltmetro/amperometro
Realizzazione pratica.
Per la costruzione delle scheda si procederà
iniziando dalla realizzazione del
circuito stampato il cui lato rame è riportato
a lato. Per la sua realizzazione si utilizzerà una basetta in vetronite (monofaccia) delle
opportune dimensioni, il metodo potrà essere quello
della fotoincisione o del trasferimento termico utilizzando i cosiddetti fogli
blu (PRESS-N-PELL):
Nelle foto sotto riportate è visibile il processo di creazione del
circuito stampato.
Alcune delle fasi di realizzazione del circuito stampato
Una volta inciso il rame si passerà quindi alla foratura delle stesse, utilizzando principalmente
una punta da 0,8 mm, mentre si utilizzeranno una da 1mm per i pin-strip.
In seguito si potrà passare al posizionamento e alla saldatura dei
componenti seguendo
lo schema visibile a lato.
Nelle foto sotto riportate sono visibili alcune delle fasi di montaggio.
Alcune delle fasi di montaggio della scheda
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Per il collaudo e il successivo utilizzo occorre prima di tutto caricare nella memoria del processore il programma
Il listato è ben
documentato e come si può vedere occorre inserire i valori reali delle
due resistenze che formano il partitore R1 e R2 in modo
che il programma effettua la giusta conversione.
nel caso si rilevasse ancora una differenza tra i valori riportati sul
display è possibile modificare il valore della variabile corr.
Per il collaudo basterà collegare, facendo riferimento alla figura
riportata a lato, collegare una fonte di alimentazione compresa tra 9e
15 V alla morsettiera X1.
Quindi alla morsettiera X2 di collegherà la tensione da misurare, mentre
il cavo di alimentazione sarà connesso alla morsettiera J1.
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Elenco revisioni | |
19/12/2018 | Aggiornato pagina |
24/11/2013 | Emissione preliminare |