Voltmetru AC folosind arduino

În acest proiect, vom realiza un dispozitiv de măsurare a tensiunii AC folosind Arduino, care va măsura tensiunea sursei de curent alternativ la noi acasă. Vom imprima acea tensiune pe monitorul serial al Arduino IDE și vom arăta pe multimetru.

Realizarea unui voltmetru digital este mult mai ușor decât a face unul analog, deoarece în cazul voltmetrului analogic trebuie să aveți o bună cunoaștere a parametrilor fizici, cum ar fi cuplul, pierderile de frecare etc. chiar și laptopul (ca în acest caz) pentru a imprima valorile de tensiune pentru dvs. Iată câteva proiecte digitale de voltmetru:

• Circuit digital simplu de voltmetru cu PCB folosind ICL7107
• Circuit voltmetru LM3914
• Voltmetru digital 0-25V folosind microcontrolerul AVR

Componente necesare:

1. Un transformator 12-0-12
2. 1N4007 diodă
3. 1uf condensator
4. Rezistoare 10k; 4.7k.
5. Diodă Zener (5v)
6. Arduino UNO
7. Conectarea firelor

Diagrama circuitului voltmetrului Arduino:

Diagrama circuitului pentru acest voltmetru Arduino este prezentată mai sus.

Conexiuni:

1. Conectați partea de înaltă tensiune (220V) a transformatorului la rețeaua de alimentare și tensiunea joasă (12v) la circuitul divizor de tensiune.
2. Conectați rezistorul 10k în serie cu rezistorul 4.7k, dar asigurați-vă că luați tensiunea ca intrare pe rezistorul 4.7k.
3. Conectați dioda așa cum se arată.
4. Conectați condensatorul și dioda zener pe 4.7k
5. Conectați un fir de la terminalul n al diodei la pinul analogic A0 al Arduino.

** Notă: Conectați pinul de masă al Arduino la punctul așa cum se arată în figură sau circuitul nu va funcționa.

Aveți nevoie de circuit divizor de tensiune?

Pe măsură ce folosim transformatorul 220/12 v, obținem 12 v pe partea lv. Deoarece această tensiune nu este potrivită ca intrare pentru Arduino, avem nevoie de un circuit divizor de tensiune care poate da valoarea tensiunii adecvate ca intrare pentru Arduino

De ce sunt conectate dioda și condensatorul?

Deoarece Arduino nu ia valori de tensiune negative ca intrare, trebuie mai întâi să eliminăm ciclul negativ al curentului alternativ, astfel încât numai valoarea pozitivă a tensiunii să fie luată de Arduino. Prin urmare, dioda este conectată pentru a corecta tensiunea de coborâre. Verificați redresorul cu jumătate de undă și circuitul redresor cu undă completă pentru a afla mai multe despre rectificare.

Această tensiune rectificată nu este netedă, deoarece conține valuri mari care nu ne pot oferi nicio valoare analogică exactă. Prin urmare, condensatorul este conectat pentru a netezi semnalul de curent alternativ.

Scopul diodei zener?

Arduino poate suferi daune dacă este alimentată o tensiune mai mare de 5v. Prin urmare, o diodă zener de 5v este conectată pentru a asigura siguranța Arduino, care se defectează în cazul în care această tensiune depășește 5v.

Funcționarea voltmetrului CA pe bază de Arduino:

1. Tensiunea de descreștere se obține pe partea lv a transformatorului, care este potrivită pentru a fi utilizată la rezistențele normale de putere nominală.

2. Apoi obținem valoarea tensiunii adecvate pe rezistorul de 4.7k

Tensiunea maximă care poate fi măsurată se găsește prin simularea acestui circuit pe proteus (explicat în secțiunea de simulare).

3. Arduino ia această tensiune ca intrare de la pinul A0 sub formă de valori analogice între 0 și 1023. 0 fiind 0 volți și 1023 fiind 5v.

4. Arduino convertește apoi această valoare analogică în tensiunea de rețea alternativă corespunzătoare printr-o formulă. (Explicat în secțiunea codului).

Simulare:

Circuitul exact este realizat în proteus și apoi simulat. Pentru a găsi tensiunea maximă pe care acest circuit poate măsura lovirea și se utilizează metoda de încercare.

La realizarea tensiunii de vârf a alternatorului 440 (311 rms), sa constatat că tensiunea pe pinul A0 este de 5 volți, adică maximă. Prin urmare, acest circuit poate măsura tensiunea maximă de 311 rms.

Simularea se efectuează pentru diferite tensiuni cuprinse între 220 rms și 440v.

Explicatie cod:

Codul ArduinoVoltmeter complet este dat la sfârșitul acestui proiect și este bine explicat prin comentarii. Aici explicăm câteva părți din el.

m este valoarea analogică de intrare primită pe pinul A0, adică

m = pinMode (A0, INPUT); // setați pinul a0 ca pin de intrare

Pentru a atribui variabila n acestei formule n = (m * . 304177), mai întâi se efectuează un fel de calcule utilizând datele obținute în secțiunea de simulare:

După cum se vede în fotografia de simulare, valoarea analogică de 5v sau 1023 este obținută la pinul A0 când tensiunea de intrare alternativă este de 311 volți. Prin urmare:

Deci orice valoare analogică aleatorie corespunde cu (311/1023) * m unde m se obține valoare analogică.

Prin urmare, ajungem la această formulă:

n = (311/1023) * m volți sau n = (m *.304177)

Acum această valoare a tensiunii este tipărită pe monitorul serial utilizând comenzi seriale așa cum se explică mai jos. Și, de asemenea, afișat pe multimetru așa cum este demonstrat în videoclipul de mai jos.

Valorile tipărite pe ecran sunt:

Valoarea de intrare analogică specificată în cod:

Serial.print ("intrare analogică"); // aceasta dă numele care este „intrare analogică” la valoarea analogică tipărită Serial.print (m); // aceasta imprimă pur și simplu valoarea analogică de intrare

Tensiunea alternativă necesară, specificată în cod:

Serial.print ("tensiune alternativă"); // aceasta dă numele „tensiune alternativă” valorii analogice tipărite Serial.print (n); // aceasta imprimă pur și simplu valoarea tensiunii de curent alternativ