Arduino齐纳二极管测试仪的制作

步骤1：齐纳二极管

齐纳二极管是一种特殊类型的二极管，主要用于参考电压元件或稳压器等电路。在正向电压方向上，I-V特性与通用二极管相同。电压降约为0.6V。反向偏置，存在电流急剧增加的点 - 击穿电压。该电压称为齐纳电压。此时，齐纳二极管直接连接到具有恒定电压输出的电源，将立即燃烧。这就是为什么通过齐纳二极管的电流必须受到电阻的限制。

I-V特性显示在图片上。每种类型的齐纳二极管都定义了指定的正确齐纳电压的电流值。 （通过增加电流可以稍微改变该电压）。功耗为250至500mW的二极管的典型电流为3至10mA，取决于电压值。

对于宽电流范围，击穿电压相对稳定，并且对于每个二极管而言典型且不同。其值可以从大约2V到超过100V。齐纳二极管主要用于实际常用电路，其电压低于50V。

步骤2：部件

二手零件清单：

OKW外壳，壳型OKW 9408331

Hi-Link AC/直流适配器220V/12V，2个

Hi-Link AC/DC适配器220V/5V，2个

AC/DC适配器220V/24V 150mA

Arduino Nano

电容器M1 2件，M33 1件

二极管1N4148 5件

IC1，LM317T，高压版

IC2，78L12

晶体管2N222 5pcs

继电器351，5V，4pcs

干簧继电器，5V

电阻器33R，470R，1k 4件，4.7k，10k，15k 2件

Trimm3296W 100R，200R，500R 2件

螺丝接线端子

连接器Molex 2pins

连接器Molex 3pins

小型迷你主开关

LED显示0-100 V，3线

电源插头

音频弹簧端子

微动开关和按钮

LED 3mm绿色和红色，2个

保险丝0.5A和保险丝座5x20mm

小型仪器的主电源线

工具：

电钻

烙铁

热风枪

热熔胶枪

剥线钳和切割机

螺丝刀套件

钳子套件

万用表

详细零件清单如下：

步骤3：电路描述

电路描述参见附图：

左侧有高压部分。用于220V连接的接线端子和所有五个AC/DC适配器。适配器分四步提供测量电压 - 范围：12V，24V，36V，48V。

模块5VA和5VB专用于MCU Arduino Nano和数字LED电压表。模块12VA提供第一个范围12V和模块12VB增加另一个12V到第二范围值24V。下一个模块24V再加24V，总电压为48V。最后一个24V模块内部是12V稳压电路，提供12V作为36V的第三个范围值。这个解决方案是必要的，因为电路板的尺寸不允许安装六个模块。

中间部分位于IC1 LM317。 IC1必须处于较高电压（50V）的版本。它作为恒流调节器电路连接，并在每个电压阶跃的整个范围内提供恒定电流。该电流在一个范围内稳定，但在每个步骤中不同。值可调，分别为20mA（12V），10mA（24V），7mA（36V），5mA（48V）。选择值作为250mW功率二极管的上限，它们足以用于更强大的二极管。

IC1的两侧都是继电器，将正确的电压阶跃连接到其输入端，右侧的微调电阻连接到它的输出。微调电阻器指定输出端的电流值，该电流通过电阻器R14馈送到测量的齐纳二极管。 Arduino在此电阻上检查电流。分压器R1，R2减小R2上的电压采样并将其连接到模拟引脚A1。

模拟地GND适用于所有电压适配器，数字电压表适配器和IC1。小心，还有另一个地面，数字为Arduino及其适配器。 Arduino及其模拟输入作为测量参考点需要数字地。

Arduino数字输出D4至D7控制每一步的继电器，D8控制数字电压表和D9控制ERROR以红色显示。如果在任何步骤中未检测到电流，则ERROR LED亮起。在这种情况下，齐纳二极管可以具有更高的齐纳电压作为48V，或者可能是有缺陷的（开路）。如果测量端子有短路，则ERROR LED不会被激活，检测到的电压非常小，低于1V。

我完成项目后我决定再加一个led - POWER，因为如果电压表是黑暗（关闭），仪器本身是打开还是关闭都不是很清楚。 Led Power与PCB外部的点之间的电阻器470串联连接，从Start X3-1到Zener X2-1。电阻器通过按钮安装在小板上。

第4步：构建

作为该项目的盒子，我使用了旧电子零件商店中的外壳OKW。 OKW仍然可以将此框作为shell类型的机箱使用。盒子不是很合适，因为它对于电路板来说太小了，但是盒子本身和PCB的一些升级允许将所有部件放在里面。 PCB采用Eagle设计，最大尺寸为免费版本8x10cm。在第一时间看起来似乎不可能将所有组件放在船上，但最后我成功了。

箱子升级需要拆除里面的一些塑料部件并代表螺丝。零件升级需要修改数字电压表的塑料盒，并在错误和主电源连接器附近的两个角上做圆形切口。图片上可以看到升级。重要的是使电压表的窗口尽可能靠近盒子边缘。按钮START位于小板上，安装有金属角。

上盖的窗口和孔用于数字电压表，按钮，弹簧端子，LED错误，LED电源和USB Arduino Nano连接器。在下部有电源开关和电源插头入口的切口。数字电压表和电源开关通过热熔胶固定在适当位置。同样的方法是固定3mm Led二极管指示灯。

测量二极管通过音频弹簧连接器连接，而不是非常典型。我正在寻找一些简单快速的连接。这个解决方案似乎是最好的解决方案。

焊接电路板上的所有元件后，我用热熔胶枪在底部隔离了两条220V轨道。从电路板通向电源开关和电源插头入口的电线通过热缩管隔离。仔细操作，不应有任何暴露的220V电线或铜轨道.PCB通过粘性橡胶垫片固定到位，防止其垂直移动。

在前面板上，粘性相纸上有标签打印。标签在Paint中完成，这是Windows 10附件中的工具。此工具适用于制作仪器标签，因为标签可以完全按照实际尺寸完成。

PCB由Eagle免费软件设计。董事会是在JLCPCB公司订购的，价格合理。在家里没有任何理由这样做。我建议订购电路板，因此附上Gerber拉链。文件。

步骤5：编程和设置。

Arduino软件 - 附加了ino文件。我尝试记录代码的所有主要部分，并希望它比我的英语更容易理解。需要从代码中解释的是功能“服务”。它是服务模式，如果你是第一次切换它可以用来设置仪器。

读取当前“readCurrent”的功能被引入代码以防止意外的随机电流读取。在此功能中，读取完成十次，并从十个值中选择最大值。电流的最大值作为Arduino的模拟输入的样本。

在维修模式下，您可以将四个可调电阻R4调整为R7。每个微调器负责一个电压范围内的电流。 R4为12V，R5为24V，R6为36V，R7为48V。在这种模式下，所提到的电压逐渐出现在输出端，并允许调节所需的电流值（20mA，10mA，7mA，5mA）。

要进入维修模式，请在2秒内打开仪器后按START 。第一步（12V）激活，ERROR LED闪烁一次。现在是时候调整电流了。如果调整了电流，再次按START键激活下一步（24V）。 ERROR指示灯闪烁两次。使用START按钮以相同的方式重复后续步骤。通过START按钮退出服务模式。每次按下START的最佳时刻是指LED ERROR在一系列闪烁后变暗时的时间。

电流调节是通过连接任何齐纳二极管来实现的，其电压在中间范围附近，对于12V范围应该是6至7V二极管。该齐纳二极管必须与电流表或万用表串联。调整后的电流值不应精确，减去15％至正5％即可。

步骤6：结论

提出的Arduino测量齐纳二极管的解决方案是全新的。还有一些缺点，如电源220V，LED电压表和最大测量电压48V。在所提到的弱点中可以改进仪器。我原本打算用电池给它供电，但是用一个或多个升压电压转换器为Arduino和相对较高的测量电压供电需要大电池，仪器尺寸会更大。

有很多非常好的元件测试仪在市场上。他们可以测试所有类型的晶体管，二极管，其他半导体和许多焊接元件，但由于电池电压较小，测量齐纳电压是有问题的。我希望，你喜欢我的项目，并会玩得很开心。