Stap 4: Draad op een circuit voor het meten van de spanning
Dit is misschien het meest ingewikkelde deel van het proces. Natuurlijk we geen rechtstreeks verbinding maken van 24 volt AC met een Raspberry Pi - iets moet corrigeren en aftreden van die spanning en veilig doen.
We kunnen een optocoupler gebruiken om dit te bereiken. Een optocoupler isoleert elektrisch twee gescheiden circuits. In ons geval willen we isoleren de 24 volt AC verwarming/koeling systeem van onze Raspberry Pi.
Ik koos voor het gebruik van de HCPL3700 optocoupler omdat het bevat een gelijkrichter en kan omgaan met een breed scala van spanningen. Specifiek, het neemt AC of DC als input, overal van 5V tot 240V, en kan worden uitgevoerd op een aanbod variërend van 2V tot 18V. De huidige eisen zijn klein genoeg om het apparaat rechtstreeks vanaf de Raspberry Pi's uitvoeren 3.3V leveren.
Het opgenomen schema toont hoe ik de HCPL3700 bekabeld (u kunt negeren de onderste helft van het schema, oftewel de temperatuursensor, voor nu). Belangrijk: de twee 3300 Ohm weerstanden verbonden met de ingang AC-pinnen moeten worden gewaardeerd ten minste 1/2 watt. Deze twee weerstanden drempels de trigger of de optocoupler, dat wil zeggen, de ingangsspanning waartegen het kan worden ingeschakeld. Zie voor meer informatie over het selecteren van deze weerstand waarden, deze opmerking van toepassing.
De gelijkrichter in de HCPL3700 rectificeert de AC-ingang, maar maakt niet uit de gerectificeerde sinusgolf vloeiender. Dus, zonder enige verdere input filtreren, de logica output zal snel oscilleren, waarschijnlijk op de frequentie van uw lijn spanning (60 Hz in de VS). Om dit te vermijden, plaatsen we een condensator over de DC-pinnen van de gelijkrichter. De opmerking van toepassing is de details van hoe de berekening van de waarde van deze condensator; een 10 uF, minimale 10V condensator volstaat.
Zoals vele ICs suggereert de HCPL3700 een condensator 0.1 uF kant van haar aanbod spanning pinnen te plaatsen. Tot slot, de chip maakt gebruik van een openen-verzamelaarster uitvoer, wat betekent dat het drijft alleen de productie laag; logic-hoge output nodig, we een pull-up weerstand. Berekening van de juiste waarde voor deze weerstand is een beetje een uitdaging, aangezien het hangt af van de kenmerken van zowel de chip als de Pi's input pinnen, maar ik vond dat de standaard 10k Ohm pull-up weerstand potentieel niet konden produceren een hoog genoeg spanning kan worden gelezen als een logica-hoog door de Pi. Dus ik ging met een 8k Ohm weerstand (eigenlijk een 3,3 k Ohm en 4.7k Ohm in serie). Deze berekening is gebaseerd op worst-case scenario's, echter; in de praktijk zou een 10 k ohm weerstand werken prima.
Dat is het voor de optocoupler - nu wanneer we verbinden ons 24 (eigenlijk 29) volt AC source op de input pinnen van de chip (via de 1/2 watt weerstanden, natuurlijk!), de optocoupler zal rijden de uitgang (pin 6) laag. Wanneer we de bron verwijderen (of de bron uitgeschakeld is), zal de output hoge worden getrokken. Merk op dat dit omgekeerde logica is - een laag niveau duidt op de aanwezigheid van de voedingsspanning, en een hoog niveau haar afwezigheid geeft.
Ik heb ook een schema en een foto van mijn breadbord voor referentie. Het optocoupler circuit ligt in het centrum van het breadbord.
