Automatische belasting (vacuüm) schakelaar met ACS712 en Arduino - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Hallo iedereen, Elektrisch gereedschap gebruiken in een afgesloten ruimte is een hele klus, omdat al het stof dat in de lucht wordt gecreëerd en stof in de lucht, stof in uw longen betekent. Het runnen van je shop vac kan een deel van dat risico wegnemen, maar het is lastig om het elke keer dat je een tool gebruikt aan en uit te zetten.

Om deze pijn te verlichten, heb ik deze automatische schakelaar gebouwd met een Arduino met een stroomsensor om te voelen wanneer een elektrisch gereedschap in werking is en de stofzuiger automatisch aan te zetten. Vijf seconden nadat het gereedschap stopt, stopt het vacuüm ook.

Benodigdheden

Voor het maken van deze schakelaar heb ik de volgende componenten en materialen gebruikt:

• Arduino Uno -
• ACS712 huidige sensor-https://s.click.aliexpress.com/e/_d8ukzD7
• Attiny85 -
• IC-aansluiting -
• Solid State Relais -
• 5V Mechanisch Relais -
• HLK-PM01 5V voeding -
• Prototype PCB -
• Draad -
• Dupont-kabels -
• Kunststof behuizing -
• Soldeerbout -
• Soldeer -
• Draadknipsels -

Stap 1: De stroom detecteren met ACS712

De ster van het project is deze ACS712-stroomsensor die werkt volgens het Hall-effectprincipe. De stroom die door de chip vloeit, genereert een magnetisch veld dat een hall-effectsensor vervolgens leest en een spanning afgeeft die evenredig is met de stroom die er doorheen stroomt.

Wanneer er geen stroom vloeit, is de uitgangsspanning de helft van de ingangsspanning en aangezien deze zowel wisselstroom als gelijkstroom meet wanneer de stroom in één richting vloeit, wordt de spanning hoger, terwijl wanneer de stroom van richting verandert, de spanning lager wordt.

Als we de sensor op een Arduino aansluiten en de output van de sensor plotten, kunnen we dit gedrag volgen bij het meten van de stroom die door een gloeilamp vloeit.

Als we de waarden op het scherm nader bekijken, kunnen we zien dat de sensor erg gevoelig is voor ruis, dus hoewel hij behoorlijk goede metingen geeft, kan hij niet worden gebruikt in situaties waar precisie vereist is.

In ons geval hebben we alleen algemene informatie nodig als er een aanzienlijke stroom vloeit of niet, zodat we niet worden beïnvloed door de ruis die het oppikt.

Stap 2: Juiste meting van wisselstroom

De schakelaar die we aan het bouwen zijn, zal AC-apparaten detecteren, dus we moeten AC-stroom meten. Als we gewoon de huidige waarde van de stromende stroom willen meten, kunnen we op elk willekeurig moment meten en dat zou ons een verkeerde indicatie kunnen geven. Als we bijvoorbeeld op het hoogtepunt van de sinusgolf meten, registreren we een hoge stroomsterkte en schakelen we het vacuüm in. Als we echter op het nuldoorgangspunt meten, registreren we geen stroom en nemen we ten onrechte aan dat het gereedschap niet aan staat.

Om dit probleem te verhelpen, moeten we de waarden gedurende een bepaalde periode meerdere keren meten en de hoogste en laagste waarden voor de stroom identificeren. We kunnen dan het verschil daartussen berekenen en met behulp van de formule in de afbeeldingen de echte RMS-waarde voor de stroom berekenen.

De echte RMS-waarde is de equivalente gelijkstroom die in hetzelfde circuit moet vloeien om hetzelfde uitgangsvermogen te leveren.

Stap 3: Bouw een prototypecircuit

Om te beginnen met meten met de sensor, moeten we een van de verbindingen met de belasting verbreken en de twee klemmen van de ACS712-sensor in serie met de belasting plaatsen. De sensor wordt vervolgens gevoed door 5V van de Arduino en de uitgangspin is verbonden met een analoge ingang op de Uno.

Voor de besturing van de shop vac hebben we een relais nodig om de uitgangsplug te besturen. Je kunt een solid-state relais of een mechanisch relais gebruiken zoals ik gebruik, maar zorg ervoor dat het geschikt is voor het vermogen van je winkelvacuüm. Ik had op dit moment geen enkelkanaals relais dus ik zal deze 2 kanaals relaismodule voorlopig gebruiken en later vervangen.

De uitgangsplug voor de shop vac wordt aangesloten via het relais en het normaal geopende contact. Zodra het relais AAN is, wordt het circuit gesloten en wordt de winkelzuiger automatisch ingeschakeld.

Het relais wordt momenteel bestuurd via pin 7 op de Arduino, dus wanneer we detecteren dat er een stroom door de sensor vloeit, kunnen we die pin laag trekken en dat zal het vacuüm inschakelen.

Stap 4: Code Uitleg en Functies

Een heel leuke functie die ik ook aan de code van het project heb toegevoegd, is een kleine vertraging om het vacuüm nog 5 seconden langer te laten werken nadat het gereedschap is gestopt. Dit zal echt helpen met eventueel achtergebleven stof dat ontstaat terwijl het gereedschap volledig stopt.

Om dat in de code te bereiken, gebruik ik twee variabelen waarbij ik eerst de huidige millies-tijd krijg wanneer de schakelaar is ingeschakeld en ik die waarde vervolgens bij elke iteratie van de code update terwijl de tool is ingeschakeld.

Wanneer de tool wordt uitgeschakeld, krijgen we nu opnieuw de huidige millie-waarde en controleren we of het verschil tussen die twee groter is dan ons opgegeven interval. Als dat waar is, schakelen we het relais uit en werken we de vorige waarde bij met de huidige.

De belangrijkste meetfunctie in de code wordt meten genoemd en daarin nemen we eerst de minimum- en maximumwaarden voor de pieken aan, maar om ze definitief te veranderen, nemen we omgekeerde waarden aan waarbij 0 de hoge piek is en 1024 de lage piek.

In de loop van de gehele intervalperiode gedefinieerd door de iteratievariabele, lezen we de waarde van het ingangssignaal en werken we de werkelijke minimum- en maximumwaarden voor de pieken bij.

Uiteindelijk berekenen we het verschil en deze waarde wordt vervolgens gebruikt met de RMS-formule van vroeger. Deze formule kan worden vereenvoudigd door simpelweg het piekverschil te vermenigvuldigen met 0,3536 om de RMS-waarde te krijgen.

Elk van de versies van de sensor voor verschillende stroomsterktes heeft een andere gevoeligheid, dus deze waarde moet opnieuw worden vermenigvuldigd met een coëfficiënt die wordt berekend uit de stroomsterkte van de sensor.

De volledige code is beschikbaar op mijn GitHub-pagina en de downloadlink is hieronderhttps://github.com/bkolicoski/automated-vacuum-swi…

Stap 5: Verklein de elektronica (optioneel)

Op dit moment is het elektronica- en codegedeelte van het project in principe klaar, maar ze zijn nog niet erg praktisch. De Arduino Uno is geweldig om op deze manier prototypes te maken, maar praktisch is hij erg omvangrijk, dus we hebben een grotere behuizing nodig.

Ik wilde alle elektronica in deze plastic fitting passen met een paar mooie doppen voor de uiteinden en om dat te doen, moet ik de elektronica verkleinen. Uiteindelijk moest ik voorlopig een grotere behuizing gebruiken, maar zodra ik de kleinere relaiskaart heb, zal ik ze omschakelen.

De Arduino Uno wordt vervangen door een Attiny85-chip die met de Uno kan worden geprogrammeerd. Het proces is eenvoudig en ik zal proberen er een aparte tutorial voor te geven.

Om de behoefte aan externe voeding weg te nemen, gebruik ik deze HLK-PM01-module die wisselstroom omzet naar 5V en een heel kleine voetafdruk heeft. Alle elektronica wordt op een dubbelzijdig prototype PCB geplaatst en met draden verbonden.

Het definitieve schema is beschikbaar op EasyEDA en de link ernaar is hieronder te vinden.https://easyeda.com/bkolicoski/Automated-Vacuum-Sw…

Stap 6: Verpak de elektronica in een koffer

Het laatste bord is zeker niet mijn beste werk tot nu toe, het bleek een beetje rommeliger dan ik wilde. Ik weet zeker dat als ik er wat meer tijd aan besteed, het leuker zal zijn, maar het belangrijkste is dat het werkte en het is aanzienlijk kleiner dan wat het was met de Uno.

Om het allemaal in te pakken, heb ik eerst wat kabels geïnstalleerd op de input- en outputpluggen die ongeveer 20 cm lang zijn. Als behuizing heb ik de fitting opgegeven omdat deze uiteindelijk te klein was, maar ik slaagde erin alles in een aansluitdoos te passen.

De ingangskabel wordt dan door het gat gevoerd en aangesloten op de ingangsklem op het bord en hetzelfde wordt gedaan aan de andere kant waar de twee kabels nu zijn aangesloten. De ene uitgang is voor de shop vac en de andere voor de tool.

Met alles aangesloten, heb ik ervoor gezorgd dat ik de schakelaar heb getest voordat ik alles in de behuizing plaatste en alles sloot met het deksel. De fitting zou een mooiere behuizing zijn geweest, omdat het de elektronica beschermt tegen vloeistoffen of stof die er in mijn werkplaats op terecht kunnen komen, dus zodra ik het nieuwe relaisbord heb, zal ik alles daarheen verplaatsen.

Stap 7: Geniet ervan

Om deze automatische schakelaar te gebruiken, moet u eerst de ingangsstekker aansluiten op een stopcontact of een verlengkabel, zoals in mijn geval, en vervolgens worden de tool en de shop vac in de juiste stekkers aangesloten.

Wanneer het gereedschap wordt gestart, wordt het vacuüm automatisch ingeschakeld en blijft het nog 5 seconden werken voordat het automatisch wordt uitgeschakeld.

Ik hoop dat je iets van deze Instructable hebt geleerd, dus druk alsjeblieft op die favoriete knop als je het leuk vindt. Ik heb veel andere projecten die je kunt bekijken en vergeet je niet te abonneren op mijn YouTube-kanaal, zodat je mijn volgende video's niet mist.

Groetjes en bedankt voor het lezen!