步驟1：齊納二極管

齊納二極管是一種特殊類型的二極管，主要用于參考電壓元件或穩(wěn)壓器等電路。在正向電壓方向上，I-V特性與通用二極管相同。電壓降約為0.6V。反向偏置，存在電流急劇增加的點 - 擊穿電壓。該電壓稱為齊納電壓。此時，齊納二極管直接連接到具有恒定電壓輸出的電源，將立即燃燒。這就是為什么通過齊納二極管的電流必須受到電阻的限制。

I-V特性顯示在圖片上。每種類型的齊納二極管都定義了指定的正確齊納電壓的電流值。 （通過增加電流可以稍微改變該電壓）。功耗為250至500mW的二極管的典型電流為3至10mA，取決于電壓值。

對于寬電流范圍，擊穿電壓相對穩(wěn)定，并且對于每個二極管而言典型且不同。其值可以從大約2V到超過100V。齊納二極管主要用于實際常用電路，其電壓低于50V。

步驟2：部件

二手零件清單：

OKW外殼，殼型OKW 9408331

Hi-Link AC/直流適配器220V/12V，2個

Hi-Link AC/DC適配器220V/5V，2個

AC/DC適配器220V/24V 150mA

Arduino Nano

電容器M1 2件，M33 1件

二極管1N4148 5件

IC1，LM317T，高壓版

IC2，78L12

晶體管2N222 5pcs

繼電器351，5V，4pcs

干簧繼電器，5V

電阻器33R，470R，1k 4件，4.7k，10k，15k 2件

Trimm3296W 100R，200R，500R 2件

螺絲接線端子

連接器Molex 2pins

連接器Molex 3pins

小型迷你主開關(guān)

LED顯示0-100 V，3線

電源插頭

音頻彈簧端子

微動開關(guān)和按鈕

LED 3mm綠色和紅色，2個

保險絲0.5A和保險絲座5x20mm

小型儀器的主電源線

工具：

電鉆

烙鐵

熱風(fēng)槍

熱熔膠槍

剝線鉗和切割機

螺絲刀套件

鉗子套件

萬用表

詳細零件清單如下：

步驟3：電路描述

電路描述參見附圖：

左側(cè)有高壓部分。用于220V連接的接線端子和所有五個AC/DC適配器。適配器分四步提供測量電壓 - 范圍：12V，24V，36V，48V。

模塊5VA和5VB專用于MCU Arduino Nano和數(shù)字LED電壓表。模塊12VA提供第一個范圍12V和模塊12VB增加另一個12V到第二范圍值24V。下一個模塊24V再加24V，總電壓為48V。最后一個24V模塊內(nèi)部是12V穩(wěn)壓電路，提供12V作為36V的第三個范圍值。這個解決方案是必要的，因為電路板的尺寸不允許安裝六個模塊。

中間部分位于IC1 LM317。 IC1必須處于較高電壓（50V）的版本。它作為恒流調(diào)節(jié)器電路連接，并在每個電壓階躍的整個范圍內(nèi)提供恒定電流。該電流在一個范圍內(nèi)穩(wěn)定，但在每個步驟中不同。值可調(diào)，分別為20mA（12V），10mA（24V），7mA（36V），5mA（48V）。選擇值作為250mW功率二極管的上限，它們足以用于更強大的二極管。

IC1的兩側(cè)都是繼電器，將正確的電壓階躍連接到其輸入端，右側(cè)的微調(diào)電阻連接到它的輸出。微調(diào)電阻器指定輸出端的電流值，該電流通過電阻器R14饋送到測量的齊納二極管。 Arduino在此電阻上檢查電流。分壓器R1，R2減小R2上的電壓采樣并將其連接到模擬引腳A1。

模擬地GND適用于所有電壓適配器，數(shù)字電壓表適配器和IC1。小心，還有另一個地面，數(shù)字為Arduino及其適配器。 Arduino及其模擬輸入作為測量參考點需要數(shù)字地。

Arduino數(shù)字輸出D4至D7控制每一步的繼電器，D8控制數(shù)字電壓表和D9控制ERROR以紅色顯示。如果在任何步驟中未檢測到電流，則ERROR LED亮起。在這種情況下，齊納二極管可以具有更高的齊納電壓作為48V，或者可能是有缺陷的（開路）。如果測量端子有短路，則ERROR LED不會被激活，檢測到的電壓非常小，低于1V。

我完成項目后我決定再加一個led - POWER，因為如果電壓表是黑暗（關(guān)閉），儀器本身是打開還是關(guān)閉都不是很清楚。 Led Power與PCB外部的點之間的電阻器470串聯(lián)連接，從Start X3-1到Zener X2-1。電阻器通過按鈕安裝在小板上。

第4步：構(gòu)建

作為該項目的盒子，我使用了舊電子零件商店中的外殼OKW。 OKW仍然可以將此框作為shell類型的機箱使用。盒子不是很合適，因為它對于電路板來說太小了，但是盒子本身和PCB的一些升級允許將所有部件放在里面。 PCB采用Eagle設(shè)計，最大尺寸為免費版本8x10cm。在第一時間看起來似乎不可能將所有組件放在船上，但最后我成功了。

箱子升級需要拆除里面的一些塑料部件并代表螺絲。零件升級需要修改數(shù)字電壓表的塑料盒，并在錯誤和主電源連接器附近的兩個角上做圓形切口。圖片上可以看到升級。重要的是使電壓表的窗口盡可能靠近盒子邊緣。按鈕START位于小板上，安裝有金屬角。

上蓋的窗口和孔用于數(shù)字電壓表，按鈕，彈簧端子，LED錯誤，LED電源和USB Arduino Nano連接器。在下部有電源開關(guān)和電源插頭入口的切口。數(shù)字電壓表和電源開關(guān)通過熱熔膠固定在適當(dāng)位置。同樣的方法是固定3mm Led二極管指示燈。

測量二極管通過音頻彈簧連接器連接，而不是非常典型。我正在尋找一些簡單快速的連接。這個解決方案似乎是最好的解決方案。

焊接電路板上的所有元件后，我用熱熔膠槍在底部隔離了兩條220V軌道。從電路板通向電源開關(guān)和電源插頭入口的電線通過熱縮管隔離。仔細操作，不應(yīng)有任何暴露的220V電線或銅軌道.PCB通過粘性橡膠墊片固定到位，防止其垂直移動。

在前面板上，粘性相紙上有標(biāo)簽打印。標(biāo)簽在Paint中完成，這是Windows 10附件中的工具。此工具適用于制作儀器標(biāo)簽，因為標(biāo)簽可以完全按照實際尺寸完成。

PCB由Eagle免費軟件設(shè)計。董事會是在JLCPCB公司訂購的，價格合理。在家里沒有任何理由這樣做。我建議訂購電路板，因此附上Gerber拉鏈。文件。

步驟5：編程和設(shè)置。

Arduino軟件 - 附加了ino文件。我嘗試記錄代碼的所有主要部分，并希望它比我的英語更容易理解。需要從代碼中解釋的是功能“服務(wù)”。它是服務(wù)模式，如果你是第一次切換它可以用來設(shè)置儀器。

讀取當(dāng)前“readCurrent”的功能被引入代碼以防止意外的隨機電流讀取。在此功能中，讀取完成十次，并從十個值中選擇最大值。電流的最大值作為Arduino的模擬輸入的樣本。

在維修模式下，您可以將四個可調(diào)電阻R4調(diào)整為R7。每個微調(diào)器負責(zé)一個電壓范圍內(nèi)的電流。 R4為12V，R5為24V，R6為36V，R7為48V。在這種模式下，所提到的電壓逐漸出現(xiàn)在輸出端，并允許調(diào)節(jié)所需的電流值（20mA，10mA，7mA，5mA）。

要進入維修模式，請在2秒內(nèi)打開儀器后按START 。第一步（12V）激活，ERROR LED閃爍一次。現(xiàn)在是時候調(diào)整電流了。如果調(diào)整了電流，再次按START鍵激活下一步（24V）。 ERROR指示燈閃爍兩次。使用START按鈕以相同的方式重復(fù)后續(xù)步驟。通過START按鈕退出服務(wù)模式。每次按下START的最佳時刻是指LED ERROR在一系列閃爍后變暗時的時間。

電流調(diào)節(jié)是通過連接任何齊納二極管來實現(xiàn)的，其電壓在中間范圍附近，對于12V范圍應(yīng)該是6至7V二極管。該齊納二極管必須與電流表或萬用表串聯(lián)。調(diào)整后的電流值不應(yīng)精確，減去15％至正5％即可。

步驟6：結(jié)論

提出的Arduino測量齊納二極管的解決方案是全新的。還有一些缺點，如電源220V，LED電壓表和最大測量電壓48V。在所提到的弱點中可以改進儀器。我原本打算用電池給它供電，但是用一個或多個升壓電壓轉(zhuǎn)換器為Arduino和相對較高的測量電壓供電需要大電池，儀器尺寸會更大。

有很多非常好的元件測試儀在市場上。他們可以測試所有類型的晶體管，二極管，其他半導(dǎo)體和許多焊接元件，但由于電池電壓較小，測量齊納電壓是有問題的。我希望，你喜歡我的項目，并會玩得很開心。