- Componentes requeridos:
- Explicación de trabajo:
- Explicación del circuito:
- Explicación de programación:
- Diseño de circuitos y PCB con EasyEDA:
- Cálculo y pedido de PCB en línea:
A menudo vemos fluctuaciones de voltaje en el suministro de electricidad en nuestro hogar, lo que puede causar un mal funcionamiento en los electrodomésticos de CA de nuestro hogar. Hoy estamos construyendo un Circuito de Protección de Alto y Bajo Voltaje de bajo costo, que cortará el suministro de energía a los aparatos en caso de Alto o Bajo Voltaje. También mostrará un mensaje de alerta en una pantalla LCD de 16x2. En este proyecto, hemos utilizado el microcontrolador PIC para leer y comparar el voltaje de entrada con el voltaje de referencia y tomar la acción en consecuencia.
Hemos hecho este circuito en PCB y hemos agregado un circuito adicional en PCB con el mismo propósito, pero esta vez usando el amplificador operacional LM358 (sin microcontrolador). Para fines de demostración, hemos elegido el límite de bajo voltaje como 150v y el límite de alto voltaje como 200v. Aquí en este proyecto, no hemos usado ningún relé para el corte, solo lo demostramos usando LCD, verifique el video al final de este artículo. Pero el usuario puede conectar un relé con este circuito y conectarlo con el GPIO de PIC.
Consulte nuestros otros proyectos de PCB aquí.
Componentes requeridos:
- Microcontrolador PIC PIC18F2520
- PCB (pedido a EasyEDA)
- IC LM358
- Conector de terminal de 3 pines (opcional)
- LCD de 16x2
- Transistor BC547
- Resistencia de 1k
- Resistencia 2k2
- Resistencia de 30K SMD
- SMD de 10k
- Condensadores: 0.1 uF, 10 uF, 1000 uF
- Base IC de 28 pines
- Ladrillos masculinos / femeninos
- 7805 Reguladores de voltaje - 7805, 7812
- Programador Pickit2
- LED
- Diodo Zener - 5.1v, 7.5v, 9.2v
- Transformador 12-0-12
- Cristal de 12 MHz
- Condensador 33pF
- Regulador de voltaje (regulador de velocidad del ventilador)
Explicación de trabajo:
En este circuito de corte de alto y bajo voltaje, hemos leído el voltaje de CA utilizando el microcontrolador PIC con la ayuda de un transformador, un rectificador de puente y un circuito divisor de voltaje y se muestra en una pantalla LCD de 16x2. Luego, comparamos el voltaje de CA con los límites predefinidos y mostramos el mensaje de alerta en la pantalla LCD en consecuencia. Por ejemplo, si el voltaje está por debajo de 150 V, entonces hemos mostrado "Bajo voltaje" y si el voltaje está por encima de 200 V, entonces hemos mostrado el texto "Alto voltaje" en la pantalla LCD. Podemos cambiar esos límites en el código PIC que se proporciona al final de este proyecto. Aquí hemos utilizado Fan Regulator para aumentar y disminuir el voltaje de entrada con fines de demostración en el video.
En este circuito, también hemos agregado un circuito de protección de voltaje bajo y alto simple sin usar ningún microcontrolador. En este circuito simple, hemos utilizado el comparador LM358 para comparar el voltaje de entrada y de referencia. Entonces aquí tenemos tres opciones en este proyecto:
- Mida y compare el voltaje de CA con la ayuda de un transformador, un puente rectificador, un circuito divisor de voltaje y un microcontrolador PIC.
- Detección de sobre y bajo voltaje usando LM358 con la ayuda del transformador, rectificador y comparador LM358 (sin microcontrolador)
- Detecte subtensión y sobretensión utilizando un comparador LM358 y alimente su salida al microcontrolador PIC para tomar medidas por código.
Aquí hemos demostrado la primera opción de este proyecto. En el cual reducimos el voltaje de entrada de CA y luego lo convertimos en CC utilizando un puente rectificador y luego volvimos a asignar este voltaje de CC a 5v y finalmente alimentamos este voltaje al microcontrolador PIC para su comparación y visualización.
En el microcontrolador PIC, hemos leído este voltaje de CC asignado y, en base a ese valor asignado, hemos calculado el voltaje de CA entrante con la ayuda de la fórmula dada:
voltio = ((adcValue * 240) / 1023)
donde adcValue es el valor de voltaje de entrada de CC equivalente en el pin ADC del controlador PIC y el voltaje es el voltaje de CA aplicado. Aquí hemos tomado 240v como voltaje de entrada máximo.
o, alternativamente, podemos usar el método dado para mapear el valor de entrada de CC equivalente.
voltio = mapa (adcVlaue, 530, 895, 100, 240)
donde adcValue es el valor de voltaje de entrada de CC equivalente en el pin ADC del controlador PIC, 530 es el voltaje de CC mínimo equivalente y 895 es el valor de voltaje de CC máximo equivalente. Y 100v es el voltaje de mapeo mínimo y 240v es el voltaje de mapeo máximo.
Significa que la entrada de 10mV CC en el pin PIC ADC es igual al valor equivalente de 2.046 ADC. Así que aquí hemos seleccionado 530 como medio de valor mínimo, el voltaje en el pin ADC de PIC será:
(((530 / 2.046) * 10) / 1000) Voltios
2.6v que se asignará al valor mínimo de 100VAC
(Mismo cálculo para el límite máximo).
Compruebe que la función de mapa se proporciona en el código del programa PIC al final. Obtenga más información sobre el circuito divisor de voltaje y el mapeo de los voltajes usando ADC aquí.
Trabajar en este proyecto es fácil. En este proyecto, hemos utilizado un regulador de ventilador de voltaje CA para demostrarlo. Hemos adjuntado el regulador del ventilador a la entrada del transformador. Y luego, al aumentar o disminuir su resistencia, obtuvimos la salida de voltaje deseada.
En el código, hemos fijado valores de voltaje máximo y mínimo para la detección de alto y bajo voltaje. Hemos fijado 200 V como límite de sobretensión y 150 V como límite de voltaje inferior. Ahora, después de encender el circuito, podemos ver el voltaje de entrada de CA en la pantalla LCD. Cuando el voltaje de entrada aumenta, podemos ver cambios de voltaje en la pantalla LCD y si el voltaje supera el límite de voltaje, entonces el LCD nos alertará con una "Alerta de ALTO voltaje" y si el voltaje es más bajo que el límite de voltaje, entonces el LCD nos alertará mostrando " Mensaje de alerta de bajo voltaje ”. De esta forma también se puede utilizar como disyuntor electrónico.
Además, podemos agregar un relé para conectar cualquier aparato de CA al corte automático en voltajes bajos o altos. Solo necesitamos agregar una línea de código para apagar el aparato, debajo del mensaje de alerta LCD que muestra el código. Marque aquí para usar Relay con aparatos de CA.
Explicación del circuito:
En el circuito de protección de alto y bajo voltaje, hemos utilizado un amplificador operacional LM358 que tiene dos salidas conectadas a 2 y 3 pines del microcontrolador PIC. Y se usa un divisor de voltaje para dividir el voltaje y conecta su salida en el pin número 4 del microcontrolador PIC. La pantalla LCD está conectada al PORTB del PIC en modo de 4 bits. RS y EN están conectados directamente en B0 y B1 y los pines de datos D4, D5, D6 y D7 de LCD están conectados en B2, B3, B4 y B5 respectivamente. En este proyecto, hemos utilizado dos reguladores de voltaje: 7805 para alimentación del microcontrolador y 7812 para el circuito LM358. Y también se utiliza un transformador reductor de 12v-0-12v para reducir el voltaje de CA. El resto de los componentes se muestran en el diagrama de circuito a continuación.
Explicación de programación:
Programar parte de este proyecto es fácil. En este código, solo necesitamos calcular el voltaje de CA utilizando el voltaje de 0-5v mapeado que proviene del circuito divisor de voltaje y luego compararlo con los valores predefinidos. Puede consultar el código PIC completo después de este proyecto.
Primero, en el código, hemos incluido un encabezado y configurado los bits de configuración del microcontrolador PIC. Si es nuevo en la codificación PIC, aprenda aquí el microcontrolador PIC y sus bits de configuración.
Luego hemos usado algunas funciones para manejar LCD, como void lcdbegin () para inicializar el LCD, void lcdcmd (char ch) para enviar un comando a LCD, void lcdwrite (char ch) para enviar datos a LCD y void lcdprint (char * str) para enviar una cadena a la pantalla LCD. Verifique todas las funciones en el código a continuación.
La función dada a continuación se utiliza para mapear los valores:
long map (long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max) {return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }
La función int analogRead (int ch) dada se usa para inicializar y leer ADC:
int analogRead (int ch) {int adcData = 0; si (ch == 0) ADCON0 = 0x03; // adc canal 0 else if (ch == 1) ADCON0 = 0x0b; // seleccione el canal adc 1 else if (ch == 2) ADCON0 = 0x0b; // seleccione el canal adc 2 ADCON1 = 0b00001100; // seleccionar i / p analógico 0,1 y 2 canales de ADC ADCON2 = 0b10001010; // tiempo de ecualización manteniendo el tiempo límite while (GODONE == 1); // iniciar la conversión adc valor adcData = (ADRESL) + (ADRESH << 8); // Almacenar salida de 10 bits ADON = 0; // adc off return adcData; }
Las líneas dadas se utilizan para obtener muestras de ADC y calcular el promedio de ellas y luego calcular el voltaje:
while (1) {long adcValue = 0; int volt = 0; for (int i = 0; i <100; i ++) // tomando muestras {adcValue + = analogRead (2); retraso (1); } adcValue / = 100; #if método == 1 voltio = (((float) adcValue * 240.0) /1023.0); #else volt = map (adcValue, 530, 895, 100, 240); #endif sprintf (resultado, "% d", voltio);
Y finalmente la función dada se usa para tomar la acción resultante:
si (voltios> 200) {lcdcmd (1); lcdprint ("Alto voltaje"); lcdcmd (192); lcdprint ("Alerta"); retraso (1000); } más si (voltios <150) {lcdcmd (1); lcdprint ("Bajo voltaje"); lcdcmd (192); lcdprint ("Alerta"); retraso (1000); }
Diseño de circuitos y PCB con EasyEDA:
Para diseñar este circuito detector de voltaje ALTO y BAJO, hemos elegido la herramienta EDA en línea llamada EasyEDA. Anteriormente hemos usado EasyEDA muchas veces y lo encontramos muy conveniente de usar en comparación con otros fabricantes de PCB. Consulta aquí todos los proyectos de PCB. EasyEDA no es solo la solución integral para captura de esquemas, simulación de circuitos y diseño de PCB, sino que también ofrece un servicio de suministro de componentes y prototipos de PCB de bajo costo. Recientemente lanzaron su servicio de abastecimiento de componentes donde tienen un gran stock de componentes electrónicos y los usuarios pueden solicitar los componentes necesarios junto con el pedido de PCB.
Al diseñar sus circuitos y PCB, también puede hacer públicos sus diseños de circuitos y PCB para que otros usuarios puedan copiarlos o editarlos y puedan beneficiarse de ellos, también hemos hecho públicos todos nuestros diseños de circuitos y PCB para este alto y bajo voltaje Circuito de protección, consulte el siguiente enlace:
easyeda.com/circuitdigest/HIGH_LOW_Voltage_Detector-4dc240b0fde140719c2401096e2410e6
A continuación se muestra la instantánea de la capa superior del diseño de PCB de EasyEDA, puede ver cualquier capa (superior, inferior, seda superior, seda inferior, etc.) de la PCB seleccionando la capa de la ventana 'Capas'.
También puede consultar la vista de fotos de PCB usando EasyEDA:
Cálculo y pedido de PCB en línea:
Después de completar el diseño de PCB, puede hacer clic en el icono de salida de Fabricación arriba. Luego accederás a la página de pedido de PCB para descargar archivos Gerber de tu PCB y enviarlos a cualquier fabricante, además es mucho más fácil (y económico) pedirlo directamente en EasyEDA. Aquí puede seleccionar la cantidad de PCB que desea pedir, cuántas capas de cobre necesita, el grosor de la PCB, el peso del cobre e incluso el color de la PCB. Una vez que haya seleccionado todas las opciones, haga clic en "Guardar en el carrito" y complete su pedido, luego recibirá sus PCB unos días después. El usuario también puede ir con su proveedor local de PCB para hacer PCB utilizando un archivo Gerber.
La entrega de EasyEDA es muy rápida y después de unos días de ordenar PCB obtuve las muestras de PCB:
A continuación se muestran las imágenes después de soldar los componentes en PCB:
Así es como podemos construir fácilmente el circuito de protección de bajo-alto voltaje para nuestro hogar. Además, solo necesita agregar un relé para conectar cualquier aparato de CA a él, para protegerlo de las fluctuaciones de voltaje. Simplemente conecte el relé con cualquier Pin de propósito general de PIC MCU y escriba el código para hacer que ese pin sea Alto y bajo junto con el código de mensaje de alerta LCD.