#Mitt projekt

Har du en tekkie-historia du vill dela med dig av?

Projekt: Hur jag tänker använda arduinon i ett labaggregat

Mitt Projekt

Hej, jag heter Erik Hansson och har genom ett samarbete tillsammans med Conrad fått en plattform att dokumentera mitt pågående gymnasieprojekt. Jag går alltså tredje året på teknik på Västermalms gymnasium i Sundsvall. När man går tredje året ska man alltså göra ett gymnasieprojekt som är på 100p och är den slutliga länken för att få en studentexamen. Jag bestämde mig för att göra en sak jag länge tänkt på att göra, och det är att konstruera ett labaggregat, eller spänningskub eller vad man nu vill kalla det. Det finns ofantligt många olika sätt man kan designa och konstruera ett labaggregat på och det finns några varianter man kan välja mellan. Vad som definierar ett labaggregat och hur det fungerar väljer jag att lämna ute ur blogginläggen. Det finns många sidor på nätet som man kan läsa om hur ett labaggregat, eller nätaggregat fungerar. Jag tänkte koncentrera mig mer på hur jag konstruerar mitt aggregat.

Hur tänker jag använda arduinon i ett labaggregat?

En arduino har en ADC (Analog to digital converter) som gör att man kan mäta spänning och mata ut det på t.ex. en skärm. Men det finns ingen inbyggd DAC (Digital to analog converter). Däremot finns det PWM (Puls width module) som man kan göra om till DC-spänning.

Vad är då PWM? Pulsbreddsmodulering är en metod som går att kontinuerligt variera. Detta åstadkoms genom att spänningen slås på och av snabbare än vad en ansluten apparat kan urskilja.

Figur 1

Så här signalen för PWM ut. När signalen är i botten är spänningen 0V. Digitalt kan man kalla den LÅG eller binärt 0. När signalen toppas är spänningen 5V. Det kallas även HÖG eller binärt 1. Jag sa tidigare att man kan variera spänningen kontinuerligt. Det går att göra mellan 0-5V. Men det finns även en upplösning, hur många ”steg” det finns att variera mellan. Är upplösningen 8 bitar går det att ställa in spänningen 28 steg vilket är 256 steg. Är upplösningen större blir även precisionen större och man får fler steg att variera mellan.

Men eftersom jag vill styra en transistor vill jag ju ha en DC-spänning och så vill jag att den är snabb, riktigt snabb. Arduinon har en 16-bitars PWM, problemet blir de höga frekvenserna. För att göra en kvadratisk pwm-signal till en DC-spänning behöver man använda ett lågpassfilter. Ett lågpassfilter består av en resistor och en kondensator som filtrerar signalen och gör om den till en spänning som är justerbar i 255 steg (om det är en 8-bitars upplösning).

Figur 2

Problemet är att vid höga frekvenser så måste man använda stora kondensatorer som medför långsam responstid, och det behövs snabb responstid. En lösning är att kombinera PWM och en R2R-stege. En R2R-stege består av två resistorer. Som namnet antyder används en resistor med ett värde och den andra resistorn har ett värde som är dubbelt så stor som första resistorns värde. Nedan är ett exempel på en 8-bitars R2R-stege.

Figur 3

Fördelen med en R2R stege är att de snabba och att frekvenserna inte blir så höga. Man kan därför filtrera med små kondensatorer som medför snabb responstid. Läs gärna eller kolla på en video hur en R2R-stege fungerar.

För att mäta spänning och ström med en arduino använder man en spänningsdelare och en resistor med ett ytterst litet motstånd. Mäter man spänningen över motståndet så kan omvandla det till ström, då strömmen är direkt proportionell mot spänningen. Man kan sedan använda analogingångarna på en arduino för att kunna mäta och mata ut spänningen och strömmen på en skärm.

Hur jag löst det med att styra spänningen med transistorer och DAC:ar…Får bli en annan dag.

//Erik

Om projektet labaggregat

Erik Hansson har genom ett samarbete tillsammans med Conrad.se fått en plattform att dokumentera sitt pågående gymnasieprojekt. Erik går tredje året på teknik på Västermalms gymnasium i Sundsvall och gör ett examensarbete på 100 gymnasiepoäng.  Så här beskriver Erik sitt projekt själv: ”Jag bestämde mig för att göra en sak jag länge tänkt på att göra, och det är att konstruera ett labaggregat, eller spänningskub eller vad man nu vill kalla det. Det finns ofantligt många olika sätt man kan designa och konstruera ett labaggregat på och det finns några varianter man kan välja mellan. Vad som definierar ett labaggregat och hur det fungerar väljer jag att lämna ute ur blogginläggen. Det finns många sidor på nätet som man kan läsa om hur ett labaggregat, eller nätaggregat fungerar. Jag tänkte koncentrera mig mer på hur jag konstruerar mitt aggregat.”