Chave automática de carga (vácuo) com ACS712 e Arduino: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Olá a todos, Operar uma ferramenta elétrica em um espaço fechado é uma confusão, porque toda a poeira criada no ar e poeira no ar significa poeira em seus pulmões. Operar o aspirador de lojas pode eliminar parte desse risco, mas ligá-lo e desligá-lo toda vez que você usa uma ferramenta é uma dor.

Para aliviar essa dor, eu construí este interruptor automático que abriga um Arduino com um sensor de corrente para detectar quando uma ferramenta elétrica está funcionando e ligar o aspirador de pó automaticamente. Cinco segundos após a ferramenta parar, o vácuo também para.

Suprimentos

Para fazer essa troca, usei os seguintes componentes e materiais:

• Arduino Uno -
• Sensor de corrente ACS712 -
• Attiny85 -
• Soquete IC -
• Relé de estado sólido -
• Relé mecânico 5V -
• Fonte de alimentação HLK-PM01 5V -
• Protótipo PCB -
• Wire -
• Cabos Dupont -
• Caixa de plástico -
• Ferro de soldar -
• Solda -
• Corte de fio -

Passo 1: Detectando a Corrente com ACS712

A estrela do projeto é este sensor de corrente ACS712 que funciona segundo o princípio do efeito Hall. A corrente que flui através do chip gera um campo magnético que um sensor de efeito Hall então lê e emite uma voltagem que é proporcional à corrente que flui através dele.

Quando nenhuma corrente flui, a tensão de saída está na metade da tensão de entrada e, uma vez que mede a corrente CA e também CC quando a corrente flui em uma direção, a tensão fica mais alta, enquanto quando a corrente muda de direção, a tensão fica mais baixa.

Se conectarmos o sensor a um Arduino e traçarmos a saída do sensor, podemos seguir esse comportamento ao medir a corrente que flui por uma lâmpada.

Se olharmos mais de perto os valores plotados na tela, podemos notar que o sensor é realmente sensível ao ruído, portanto, embora forneça leituras muito boas, não pode ser usado em situações onde a precisão é necessária.

Em nosso caso, precisamos apenas de informações gerais se uma corrente significativa está fluindo ou não, para não sermos afetados pelo ruído que ela capta.

Etapa 2: Medição Adequada de Corrente AC

O switch que estamos construindo detectará aparelhos CA, portanto, precisamos medir a corrente CA. Se quisermos simplesmente medir o valor atual do fluxo da corrente, podemos medir em qualquer ponto do tempo e isso pode nos dar uma indicação errada. Por exemplo, se medirmos no pico da onda senoidal, registraremos um alto fluxo de corrente e então ligaremos o vácuo. No entanto, se medirmos no ponto de cruzamento zero, não registraremos nenhuma corrente e presumiremos erroneamente que a ferramenta não está ligada.

Para mitigar esse problema, precisamos medir os valores várias vezes durante um determinado período de tempo e identificar os valores mais altos e mais baixos para a corrente. Podemos então calcular a diferença entre e com a ajuda da fórmula nas imagens, calcular o valor RMS verdadeiro para a corrente.

O verdadeiro valor RMS é a corrente CC equivalente que deve fluir no mesmo circuito para fornecer a mesma saída de energia.

Etapa 3: construir um circuito protótipo

Para iniciar a medição com o sensor, precisamos interromper uma das conexões com a carga e colocar os dois terminais do sensor ACS712 em série com a carga. O sensor é então alimentado por 5 V do Arduino e seu pino de saída é conectado a uma entrada analógica no Uno.

Para o controle da vac shop, precisamos de um relé para controlar o plugue de saída. Você pode usar um relé de estado sólido ou mecânico como estou usando, mas certifique-se de que ele seja classificado para a potência de seu aspirador de pó. Eu não tinha um relé de canal único no momento, então vou usar este módulo de relé de 2 canais por enquanto e substituí-lo mais tarde.

O plugue de saída para o shop vac será conectado através do relé e seu contato normalmente aberto. Assim que o relé estiver LIGADO, o circuito será fechado e o shop vac será ligado automaticamente.

O relé é controlado através do pino 7 no Arduino no momento, então sempre que detectarmos que uma corrente está fluindo pelo sensor, podemos puxar esse pino para baixo e isso irá ligar o vácuo.

Etapa 4: Explicação do código e recursos

Um recurso muito bom que também adicionei ao código do projeto é um pequeno atraso para manter o vácuo funcionando por mais 5 segundos depois que a ferramenta for interrompida. Isso realmente ajudará com qualquer poeira residual criada enquanto a ferramenta para completamente.

Para conseguir isso no código, eu uso duas variáveis onde primeiro obtenho o tempo atual em milhões de anos quando a chave é ligada e, em seguida, atualizo esse valor em cada iteração do código enquanto a ferramenta está ligada.

Quando a ferramenta é desligada, agora obtemos o valor atual em milies mais uma vez e, em seguida, verificamos se a diferença entre os dois é maior do que nosso intervalo especificado. Se isso for verdade, desligamos o relé e atualizamos o valor anterior com o atual.

A principal função de medição no código é chamada de medida e nela, primeiro assumimos os valores mínimo e máximo para os picos, mas para que eles sejam definitivamente alterados, assumimos valores invertidos onde 0 é o pico alto e 1024 é o pico baixo.

Ao longo de todo o período de intervalo definido pela variável de iterações, lemos o valor do sinal de entrada e atualizamos os valores mínimos e máximos reais para os picos.

No final, calculamos a diferença e este valor é então usado com a fórmula RMS anterior. Esta fórmula pode ser simplificada simplesmente multiplicando a diferença de pico por 0,3536 para obter o valor RMS.

Cada uma das versões do sensor para amperagem diferente tem sensibilidade diferente, portanto, esse valor precisa ser novamente multiplicado por um coeficiente que é calculado a partir da classificação de amperagem do sensor.

O código completo está disponível na minha página GitHub e o link para download está abaixohttps://github.com/bkolicoski/automated-vacuum-swi…

Etapa 5: reduza os componentes eletrônicos (opcional)

Neste ponto, a parte eletrônica e de código do projeto está basicamente pronta, mas ainda não é muito prática. O Arduino Uno é ótimo para fazer protótipos como este, mas é praticamente muito volumoso, então precisaremos de um gabinete maior.

Eu queria encaixar todos os componentes eletrônicos neste encaixe de plástico que tem algumas belas tampas para as extremidades e, para fazer isso, vou precisar diminuir os componentes eletrônicos. No final, tive que recorrer ao uso de um gabinete maior por enquanto, mas assim que conseguir a placa de relé menor, vou trocá-los.

O Arduino Uno será substituído por um chip Attiny85 que pode ser programado com o Uno. O processo é direto e tentarei fornecer um tutorial separado para ele.

Para eliminar a necessidade de alimentação externa, usarei este módulo HLK-PM01 que converte CA em 5 V e ocupa um espaço muito pequeno. Todos os componentes eletrônicos serão colocados em um protótipo de placa de circuito impresso de dupla face e conectados com fios.

O esquema final está disponível no EasyEDA e o link para ele pode ser encontrado abaixo.https://easyeda.com/bkolicoski/Automated-Vacuum-Sw…

Etapa 6: Embale os eletrônicos em uma caixa

O quadro final definitivamente não é o meu melhor trabalho até agora, pois ficou um pouco mais confuso do que eu queria. Tenho certeza que se eu gastar mais tempo com ele, será melhor, mas o principal é que funcionou e é substancialmente menor do que o que era com o Uno.

Para embalar tudo, instalei primeiro alguns cabos para os plugues de entrada e saída que têm cerca de 20 cm de comprimento. Como invólucro, desisti do encaixe por ser muito pequeno no final, mas consegui encaixar tudo dentro de uma caixa de junção.

O cabo de entrada é então alimentado através do orifício e conectado no terminal de entrada da placa e o mesmo é feito do outro lado onde os dois cabos agora estão conectados. Uma saída é para o aspirador de loja e a outra para a ferramenta.

Com tudo conectado, testei a chave antes de colocar tudo no gabinete e fechar com a tampa. O encaixe teria sido um gabinete mais agradável, pois protegerá os componentes eletrônicos de quaisquer líquidos ou poeira que possam acabar neles em minha oficina, então, assim que tiver a nova placa de relé, moverei tudo para lá.

Etapa 7: Aproveite o uso

Para usar esta chave automática, primeiro você precisa conectar o plugue de entrada a uma tomada de parede ou um cabo de extensão como no meu caso e, em seguida, a ferramenta e o aspirador de loja são conectados em seus plugues apropriados.

Quando a ferramenta é iniciada, o vácuo é ligado automaticamente e continuará a funcionar por mais 5 segundos antes de desligar automaticamente.

Espero que você tenha aprendido algo com este Instructable, então, por favor, clique no botão favorito se gostar. Tenho muitos outros projetos que você pode conferir e não se esqueça de se inscrever no meu canal no YouTube para não perder meus próximos vídeos.

Saudações e obrigado pela leitura!