🔋 Проект: защитное отключение нагрузки при отклонении напряжения LM2596 от нормы

В другом проекте на сайте Arduino просто измеряет и показывает выходное напряжение понижающего преобразователя LM2596 на дисплее. Здесь та же измерительная логика используется для защиты: реле отключает нагрузку, если напряжение выходит за заданные границы в любую сторону — слишком низкое (просадка под нагрузкой, разряженный источник) или слишком высокое (сбой обратной связи регулятора).

Как это работает

Измерение напряжения такое же, как и в проекте с дисплеем: делитель напряжения из двух резисторов снижает реальное напряжение до безопасного для аналогового входа диапазона, а код пересчитывает прочитанное значение обратно в реальные вольты через коэффициент делителя. Разница — в реакции на результат: вместо показа числа на экране каждое новое измерение сравнивается с нижней и верхней границей, и при выходе за них в любую сторону реле немедленно обесточивает нагрузку.

Два разных направления отказа защищаются по разным причинам: заниженное напряжение означает, что нагрузка недополучает питание и может работать нестабильно, а завышенное — что сама нагрузка может быть повреждена избыточным напряжением, если регулятор LM2596 вышел из строя или неправильно настроен подстроечным резистором.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, которые указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

Соберите делитель напряжения: резистор R1 (например, 10 кОм) от выхода LM2596 (+) к точке измерения, резистор R2 (например, 2.2 кОм) от этой же точки к GND. Точка между R1 и R2 → A0 Arduino.
Обязательно проверьте расчётное максимальное напряжение в точке измерения мультиметром ДО подключения к Arduino.
Модуль реле: сигнальный вход → D4, VCC → 5V, GND → GND.
Нагрузку подключайте через контакты COM/NO реле строго по инструкции модуля — эта часть схемы может работать с реальным напряжением нагрузки и должна быть собрана аккуратно и изолированно.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему. ОБЯЗАТЕЛЬНО перепроверьте
// расчёт делителя напряжения мультиметром перед подключением к Arduino.

const int SENSOR_PIN = A0;
const int RELAY_PIN = 4;
const float R1 = 10000.0;
const float R2 = 2200.0;
const float VREF = 5.0;

const float MIN_VOLTAGE = 4.5; // подберите под ожидаемое выходное напряжение
const float MAX_VOLTAGE = 5.5;

bool tripped = false;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // нагрузка включена в норме
}

void loop() {
  if (tripped) {
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
    return;
  }

  int raw = analogRead(SENSOR_PIN);
  float voltageAtPin = (raw / 1023.0) * VREF;
  float realVoltage = voltageAtPin * (R1 + R2) / R2;

  Serial.print("Напряжение: ");
  Serial.println(realVoltage);

  if (realVoltage < MIN_VOLTAGE || realVoltage > MAX_VOLTAGE) {
    tripped = true;
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
    Serial.println("НАПРЯЖЕНИЕ ВНЕ НОРМЫ! Нагрузка отключена.");
  }

  delay(200);
}

Дополнительных библиотек не требуется — только `analogRead()`. Как и в других защитных проектах на сайте, после срабатывания нагрузка остаётся отключённой до перезагрузки Arduino.

Частые проблемы

Срабатывает на нормальном напряжении — расширьте диапазон `MIN_VOLTAGE`/`MAX_VOLTAGE`, возможно он слишком узкий для реального разброса вашего источника.
Не срабатывает при явной просадке напряжения — проверьте расчёт делителя мультиметром, возможно код показывает неверные значения из-за неточных номиналов резисторов.
Нагрузка не включается после перезагрузки без проблемы — проверьте, что `tripped` сбрасывается в `false` при каждом старте.
Показания скачут — добавьте усреднение нескольких последних измерений, особенно под переменной нагрузкой.

Как улучшить проект

Добавить отдельный зуммер или светодиод для сигнала отключения, не зависящий от самой нагрузки.
Логировать во внешнюю EEPROM момент и значение напряжения каждого срабатывания.
Добавить кнопку ручного сброса защиты вместо обязательной перезагрузки Arduino.