مبدل جریان؛ تبدیل جریان شارژ باتری به ولتاژ ۰ تا ۱۰ ولت برای PLC

معرفی

مبدل جریان (Current Converter) بردی مبتنی بر میکروکنترلر است که در سال ۲۰۱۸ طراحی شد. جریان شارژ باتری را اندازه می‌گیرد و آن را به ولتاژ ۰ تا ۱۰ ولت تبدیل می‌کند، تا PLC بتواند جریان را بخواند. خروجی به‌صورت کاملا خطی با جریان ورودی تغییر می‌کند. برد پین اتصال نمایشگر LCD دو‌در‌شانزده (۲×۱۶) را دارد؛ اگر نمایشگر وصل شود، جریان به‌صورت لحظه‌ای روی آن نمایش داده می‌شود.

نحوه‌ی کار

سیم مثبت شارژر باتری به ورودی C_IN و سیم مثبت باتری به C_OUT وصل می‌شود. پس جریان شارژ از داخل حسگر جریان (ACS712) عبور می‌کند. پس از وصل تغذیه و سیم‌های جریان، مدار مقدار جریان را از حسگر می‌خواند و به میکروکنترلر (PIC16F877A) می‌دهد. میکروکنترلر با محاسبه‌هایی که داخل برنامه است، مقدار خروجی لازم را از روی جریان ورودی تعیین می‌کند.

این مقدار از طریق یک مبدل دیجیتال به آنالوگ (MCP4921) به ولتاژ تبدیل می‌شود و یک طبقه‌ی تقویت‌کننده‌ی LM358 که با ۱۲ ولت کار می‌کند آن را تا ۱۰ ولت می‌رساند. این ولتاژ به PLC می‌رود. نمودار زیر مسیر سیگنال را نشان می‌دهد.

مشخصات

• تغذیه‌ی ورودی: ۱۲ تا ۲۴ ولت

• جریان ورودی: ۰ تا ۸ آمپر؛ با تعویض حسگر ACS712 می‌توان محدوده را تا ۰ تا ۳۰ آمپر تغییر داد

• خروجی ۰ تا ۱۰ ولت، کاملا خطی با جریان ورودی و بهینه‌شده برای PLC

• امکان اتصال نمایشگر LCD ۲×۱۶ برای نمایش لحظه‌ای جریان ورودی (اختیاری؛ پین اتصال روی برد هست)

• مبتنی بر میکروکنترلر

راهنمای اتصال

طراحی سخت‌افزار

برد را طراحی کردم و روی ریل DIN نصب می‌شود. تغذیه‌ی ۱۲ تا ۲۴ ولت از یک ماژول DC-DC (MIW2026) ولتاژ ±۱۲ ولت و از یک رگولاتور ۷۸۰۵ ولتاژ ۵ ولت می‌سازد. ترمینال جریان (P4) یک ترمینال پیچی درشت است تا جریان شارژ با خیال راحت از آن بگذرد.

تصاویر زیر برد ساخته‌شده، نقشه‌ی مدار، طرح PCB، نمای سه‌بعدی و راهنمای اتصال را نشان می‌دهد.

نتیجه

یک برد کوچک که جریان شارژ باتری را به یک ولتاژ خطی ۰ تا ۱۰ ولت می‌رساند، تا PLC بتواند جریان را بخواند.