الکترونیک 98 آموزش الکترونیک-رباتیک-برق-برنامه نویسی میکروکنترلرها، رسپبری پای و آردوینو
ساخت محافظ حرفه ای ولتاژ
در این بخش تیم الکترونیک و برنامه نویسی الکترونیک ۹۸, اقدام به طراحی و انتشار پروژه ای کاربردی و حرفه ای با عنوان, ساخت محافظ حرفه ای ولتاژ با قابلیت نمایش ولتاژ شبکه, برای شما علاقه مندان به پروژه های میکروکنترلر AVR کرده است. یکی از دلایل اصلی سوختن وسایل و تجهیزات الکترونیکی که با برق شهری کار می کنند، مانند تلویزیون، یخچال، کامپیوتر و… تغییرات لحظه ای ولتاژ شبکه برق شهری است.
به عنوان مثال به دلایل مختلفی (بیشتر در کلان شهرها یا مناطق صنعتی) مواقعی پیش می آید که برق شهری با افت ولتاژ روبرو می شود و برای لحضاتی کوتاه یا بلند ولتاژ برق شهری از 220 ولت به 170 ولت یا حتی کمتر افت می کند. گاهی اوقات نیز ممکن است با افزایش ولتاژ شبکه روبرو شویم و ولتاژ برق شهری برای لحظات کوتاهی از 220 ولت به 240 ولت و حتی بیشتر افزایش پیدا کند، که در نتیجه این تغییرات ولتاژ باعث صدمه زدن به وسایل و تجهیزات الکترونیکی و برقی می شود.
به همین علت متخصصین برای جلوگیری از صدمات ناشی از تغییرات لحظه ای ولتاژ برای بیشتر تجهیزات و لوازم برقی انواع مختلفی محافظ ولتاژ طراحی و روانه بازار کردند، که امروزه هر یک از ما یک نمونه از محافظ های ولتاژ را در خانه های خود داریم که تلویزیون، کامپیوتر، یخچال و بسیاری از تجهیزات دیگر برقی خود را توسط آن ها به برق شهری متصل می کنیم.
عملکرد محافظ ولتاژ
وظیفه اصلی یک محافظ ولتاژ حفاظت وسایل و تجهیزات برقی از نوسانات احتمالی برق شهری است، به عنوان مثال اگر ولتاژ شبکه برای لحظه ی کوتاه (کمتر از یک ثانیه) با افت ولتاژ و یا افزایش ولتاژ روبرو شود، محافظ ولتاژ به صورت اتوماتیک برق مصرف کننده های را قطع می کند و طی یک مدت زمان معین دوباره برق را متصل می کند. به این ترتیب وسایل و تجهیزات برقی از نوسانات مخرب احتمالی ولتاژ شبکه در امان می مانند.
نقشه شماتیک پروژه
لیست قطعات مورد نیاز
| مقاومت 1 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 5 درصد | 2 عدد |
| مقاومت 330 اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد | 3 عدد |
| مقاومت 1 مگا اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 5 درصد | 1 عدد |
| مقاومت 100 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد | 1 عدد |
| مقاومت 68 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 5 درصد | 1 عدد |
| مقاومت 15 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد | 1 عدد |
| پتانسیومتر خوابیده 10K کیلو اهم تک‌دور مدل DIP | 2 عدد |
| دیود 1N4007 | 3 عدد |
| پل دیود گرد با ولتاژ 1000 ولت و جریان 2 آمپر | 1 عدد |
| خازن عدسی 100nF نانوفاراد | 2 عدد |
| خازن الکترولیتی 470uf میکروفاراد 16 ولت | 2 عدد |
| خازن الکترولیتی 100uf میکروفاراد 50 ولت | 1 عدد |
| رگولاتور ولتاژ 5 ولت L7805 | 1 عدد |
| میکروکنترلر ATMEGA8A-PU مدل DIP تایوانی با 28 پایه | 1 عدد |
| ترانزیستور 2N3904 نوع NPN | 1 عدد |
| سوکت آی سی 28 پایه باریک مدل معمولی | 1 عدد |
| ترمینال پیچی 2 پین مدل KF300 رنگ آبی | 2 عدد |
| ترمینال پیچی 3 پین مدل KF300 رنگ آبی | 1 عدد |
| لامپ LED قرمز سایز 5mm میلی متر مدل مات | 1 عدد |
| لامپ LED سبز سایز 5mm میلی متر مدل مات | 1 عدد |
| لامپ LED زرد سایز 5mm میلی متر مدل مات | 1 عدد |
| کریستال ساعت 32.768KHz کیلوهرتز | 1 عدد |
| رله 12V ولت معمولی تک کنتاکت با جریان 10 آمپر | 1 عدد |
| LCD کاراکتری مدل 16×2 با Backlighting آبی | 1 عدد |
| پین هدر نری صاف 1x40 با ارتفاع 11 میلیمتر - مشکی | 1 عدد |
| پین هدر مادگی صاف 1x40 با فاصله پایه 2.54 میلیمتر - مشکی | 1 عدد |
| لامپ LED قرمز سایز 3mm میلی متر مدل مات | 1 عدد |
| بازر 5 ولتی با اسیلاتور داخلی | 1 عدد |
| آداپتور 12V ولت 2A آمپر مدل بین راهی ساخت ایران | 1 عدد |
نقشه جاگذاری قطعات بر روی برد PCB
لیست ابزار آلات و تجهیزات مورد نیاز
| هویه | 1 عدد |
| سیم لحیم | 1 عدد |
| کف چین | 1 عدد |
| قلع کش | 1 عدد |
شرح عملکرد پروژه
در این پروژه سعی داریم تا با استفاده از میکروکنترلر ATmega8 که برنامه آن به زبان بیسیک BASIC و در نرم افزار BASCOM-AVR نوشته شده است، یک محافظ ولتاژ بسیار حرفه ای با قابلیت نمایش ولتاژ برق شهری بر روی یک LCD کاراکتری طراحی کنیم. عملکرد پروژه طراحی شده به اینگونه است که مدار همانند یک ولت متر AC مدام ولتاژ برق شهری را اندازه گیری می کند و اگر ولتاژ برق شهری در محدوده 200 تا 230 ولت باشد، خروجی رله را پس از زمان 1 الی 10 دقیقه فعال می کند. البته کاربر می تواند زمان ذکر شده را توسط یک ولوم که در مدار پروژه تبعیه شده است تنظیم کند.
زمانیکه برق قطع می شود برای وصل شدن مجدد باید ولتاز ورودی در محدوده 200 تا 230 ولت باشد تا مدار رله شما را فعال کند. برای نمایش ولتاژ شبکه و وضعیت دستگاه به غیر از LCD کاراکتری از سه ال ای دی LED و یک Buzzer استفاده شده است. همچنین شما می توانید به راحتی محدوده مجاز ولتاژ و زمان راه اندازی دستگاه را مطابق نظرتان تغییر دهید.
لازم به ذکر است فایل شبیه ساز این پروژه نیز که با نرم افزار Proteus 8 Professional طراحی شده، پیوست فایل پروژه جهت دانلود قرار داده شده است، که می تواند شما را در یادگیری هر چه بهتر مدار و نحوه عملکرد آن یاری نماید.
ویدیو آموزش راه اندازی و نحوه عملکرد پروژه
تهیه پروژه به صورت کیت آماده به کار و مونتاژ شده
در صورتیکه تجهیزات و یا زمان لازم برای ساخت پروژه را ندارید می توانید این پروژه را به صورت یک کیت آماده به کار و مونتاژ شده از فروشگاه اینترنتی آی سی98 با قیمت و کیفیت مناسب به صورت آنلاین سفارش دهید. برای خرید و سفارش آنلاین پروژه می توانید اینجا کلیک کنید.
دانلود مستندات پروژه
توجه: به دلیل توقف فعالیت سایت امکان دریافت پروژه وجود ندارد.
سلام .
استاد عزیز من با چندین مارک مختلف رگولاتور مدار رو تست کردم ولتاژ بالای ۲۳۰ ولت نشون میده که مدار خطای ولتاژ بالا میده و رله وصل نمیشه در صورتی که با مولتی متر ۲۲۰ ولت دقیق دارم طبق فرمایش شما خط ۱۵۱ برنامه رو هم چند صدم افزایش دادم متاسفانه تغییری نکرد ممنون میشم راهنمایی بفرمایید به این مدار خیلی نیاز دارم .فقط بار اول بعد از مونتاژ دو مرتبه درست کار کرد ،😔
سلام دوست عزیز
با تغییر عدد 3.27 در خط 151 برنامه حتما باید تغییراتی در اندازه گیری دیده شود در غیر اینصورت این احتمال وجود دارد که شما پس از اعمال تغییرات برنامه را کامپایل نمی کنید و یا از فایل Hex جدید تولید شده برای پروگرام کردن میکروکنترلر استفاده نمی کنید.
همچنین می توانید با کاهش مقدار مقاومت 15 کیلواهمی که با مقاومت 68 کیلواهمی در مدار مشترک شده است مقدار ولتاژ اندازه گیری شده را کاهش دهید.
سلام ، میخواستم ببینم مدار تو چه محدوده ولتاژی کار میکنه و آیا امکان این هست که مدار رو تو ولتاژ 190 تا 240 تنظیم کرد؟ قابلیت تغییر محدوده رو کجا میشه انجام داد
سلام دوست عزیز
ولتاژ راه اندازی مدار : 12 ولت DC
حداکثر ولتاژ قابل اندازه گیری: 260 ولت AC
سلام خسته نباشید این مدار واسه استفاده در منزل خوبه یا نه؟
یعنی منظورم اینه که این رو بسازم واسه مصارف خانگی مثلا تلوزیون یا کولر یا …؟
سلام دوست عزیز
بله مناسب است.
سلام وقت بخیر من مدار رو ساختم ولتاژ رو درست نشون نمیشه بنظرتون مشکل کجاست لطفا راهنمایی بفرمایید منتظرم ممنونم از لطفتون
سلام و درود
این مشکل معمولا به دلیل 5 ولت نبودن خروجی رگولاتور ولتاژ 7805 رخ می دهد، با یک مولتی متر بررسی کنید که خروجی رگولاتور 7805 بر روی ولتاژ 5 است یا خیر.
سلام وقت بخیر من این مدار رو راه اندازی کردم ولتاژ رو واقعی نشون نمیده میگه ولتاژ پایینه ولتاژ میکرو و رگولاتور دقیقا 5ولت هست
با سلام و احترام
اگر ولتاژ خروجی رگولاتور دقیقا پنج ولت باشد و اندازه گیری دارای تلرانس است، بهتر است مقدار مقاومت های منطقه تقسیم ولتاژ در مدار بررسی شود همچنین برای کاهش تلرانس اندازه گیری پیشنهاد می کنیم حتما از مقاومت هایی با دقت یک درصد استفاده کنید.
سلام ضریب 3.27 و 1000 و 222 در برنامه نویسی ممکنه توضیح بدین چگونه محاسبه شده اند؟
با سلام و احترام
اگر به صورت ساده بخوام این موضوع را توضیح بدم، برای استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی میکروکنترلر AVR ما نیاز داریم با استفاده از تقسیم ولتاژ، یک ولتاژ بزرگ در ورودی (مثلا ولتاژ برق شهر با مقدار 220 ولت) را به یک ولتاژ کوچکتر در بازه 0 الی حداکثر 5 ولت DC تبدیل کنیم. سپس ولتاژ تبدیل شده کوچک را در خروجی بر روی یکی از پایه های ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) میکروکنترلر می اندازیم. حال میکروکنترلر پس از اندازه گیری این مقدار آنالوگ در ورودی ADC یک مقدار خروجی دیجیتالی در بازه 0 الی 1023 به ما می دهد که در آن عدد صفر به معنا ولتاژ 0 ولت در ورودی آنالوگ و عدد 1023 به معنا ولتاژ VCC (پنج ولت) در ورودی آنالوگ است. حال ما با استفاده از یک فرمول ضرب و تقسیم ساده مقدار خروجی دیجیتال بدست آمده را در یک عدد ثابت ضرب می کنیم تا به ولتاژ اصلی در ورودی مدار پی می بریم.
سلام مهندس اکبری وقتتون بخیر. مهندس سه تا سوال داشتم از این پروژه اول اینکه آیا میشه به جای استفاده از 1n4001 به جاش 1n4007 گذاشت یا خیر. دوم اینکه میشه از خازن عدسی مولتی لایر اون مدل کرمی های کوچک استفاده کرد یا خیر. و سوم اینکه شما ابتدای همه پروژه ها نحوه پروگرام کردن آیسی رو میذاشتین ولی این یکی رو نه چرا نذاشتین ممنون میشم جواب بدید
با سلام و احترام
بله می توانید از دیود 1N4001 بجای 1N4007 استفاده کنید.
پیشنهاد می کنیم از خازن های سرامیکی استفاده کنید اما استفاده از خازن های مولتی لایر هیچ ممانعتی ندارد.
از آنجا که در این پروژه نیازی به تنظیم فیوزبیت های میکروکنترلر نیست و همان تنظیمات پیش فرض فیوزبیت های میکروکنترلر مورد نیاز است، از آموزش این قسمت صرف نظر شده است.
خیلی لطف کردید ممنون