Transzformátor nélküli AC feszültségmérő áramkör Arduino használatával

Ebben a cikkben megtudhatjuk, hogyan készíthetünk transzformátor nélküli váltakozó feszültségmérőt az Arduino segítségével.

Készítés egy analóg voltmérő nem könnyű feladat, mivel egy ilyen megépítéséhez jól ismernie kell a fizikai mennyiségeket, például a nyomatékot, a sebességet, ami nagyon nehéz lehet gyakorlati alkalmazásuk során.

ÁltalAnkit Negi

De a digitális voltmérő összehasonlítva analóg feszültségmérő készíthető gyorsan és ez is nagyon kevés erőfeszítéssel. Most egy napi digitális voltmérőt el lehet készíteni egy mikrovezérlő vagy fejlesztői kártya segítségével, mint az arduino, 4-5 vonalkód használatával.

Miért különbözik ez az AC feszültségmérő áramkör?

Ha felkeresi a Google-t, és rákeres az „AC feszültségmérő az arduino használatával” kifejezésre, számos áramkört talál az egész interneten. De szinte az összes áramkörben talál transzformátort használni.

A projekt áramköre teljesen megoldja ezt a problémát azáltal, hogy kicseréli a transzformátort egy nagy wattfeszültségű osztó áramkörről. Ez az áramkör percek alatt könnyen elkészíthető egy kis kenyérlapon. Szükséges alkatrészek:

A projekt elkészítéséhez a következő összetevőkre van szükség:

1. Arduino

2. 100 k ohmos ellenállás (2 watt)

3. 1 k ohmos ellenállás (2 watt)

4. 1N4007 dióda

5. Egy zener dióda 5 volt

6. 1 uf kondenzátor

7. Vezetékek csatlakoztatása

KÖRDIAGRAMM:

Csatlakoztassa a kapcsolási rajz szerint.

A) Készítsen feszültségosztót az ellenállások segítségével, szem előtt tartva, hogy 1 k ohmos ellenállást kell csatlakoztatni a földhöz.

B) Csatlakoztassa a dióda p-csatlakozóját közvetlenül 1 k ohmos ellenállás után, amint az a 2. ábrán látható. és n-terminálja 1 uf kondenzátorra.

C) Ne felejtse el a zener diódát párhuzamosan csatlakoztatni a kondenzátorhoz (az alábbiakban kifejtve)

D) Csatlakoztasson egy vezetéket a kondenzátor pozitív kapcsa alól az arduino analóg A0 csatlakozójához.

E) ** Csatlakoztassa az arduino földelőcsapját a teljes földelő áramkörhöz, különben nem fog működni.

ARDUINO CÉLJA ::

Nos, használhat bármilyen mikrovezérlőt, de én az arduino-t használtam az egyszerű IDE miatt. Az arduino vagy bármelyik mikrovezérlő alapvetően az a feladata, hogy analóg bemenetként vegye fel a feszültséget az 1 k ohmos ellenálláson, és ezt az értéket hálózati feszültséggé alakítsa. feszültségérték egy képlet alkalmazásával (a munka szakaszban ismertetve). Az Arduino tovább nyomtatja ezt a hálózati értéket soros monitorra vagy laptop képernyőjére.

Feszültségosztó áramkör:

Amint az alkatrész részben már említettük, az ellenállásoknak (amelyek egy feszültségosztó áramkört alkotnak) nagy teljesítményűeknek kell lenniük, mivel közvetlenül a hálózati tápfeszültségre fogjuk őket csatlakoztatni.

Ezért ez a feszültségosztó áramkör helyettesíti a transzformátort. Mivel az arduino legfeljebb 5 V-ot vehet fel analóg bemenetként, a feszültségosztó áramkört használják a hálózati nagyfeszültség alacsony feszültségűre (kevesebb mint 5 V) történő felosztására. Tegyük fel, hogy a hálózati tápfeszültség 350 volt (rpm)

Amely maximális vagy csúcsfeszültséget ad = 300 * 1,414 = 494,2 volt

Tehát az 1 k ohmos ellenállás csúcsfeszültsége = (494,2 V / 101 k) * 1 k = 4,9 V (maximum)

Megjegyzés: * de még 350 fordulat / perc esetén sem ez a 4,9 volt, ez azt jelenti, hogy a valóságban az arduino analóg érintkezőjének feszültsége kevesebb lesz, mint 4,9 volt.

Ezért ezekből a számításokból megfigyelhető, hogy ez az áramkör biztonságosan képes mérni az ac feszültséget 385 rpm körül.

MIÉRT DIODE?

Mivel az arduino nem vehet negatív feszültséget bemenetként, nagyon fontos az a.c sin hullám negatív részének eltávolítása 1 k ohmos ellenálláson. Ehhez dióda segítségével kijavítják. A jobb eredmények érdekében hidas egyenirányítót is használhat.

MIÉRT KAPACITOR?
A javítás után is hullámokban vannak hullámok, és az ilyen hullámok eltávolításához kondenzátort használnak. A kondenzátor kisimítja a feszültséget, mielőtt betáplálná az arduino-ba.

MIÉRT ZENER DIÓD

Az 5 voltnál nagyobb feszültség károsíthatja az arduino-t. Ezért védelme érdekében 5 V-os diódát használnak. Ha az AC hálózati feszültség meghaladja a 380 V-ot, azaz nagyobb, mint 5 V az analóg csapon, akkor a Zener-dióda meghibásodik. Így rövidre zárja a kondenzátort a földre. Ez biztosítja az arduino biztonságát.

KÓD:

Írja be ezt a kódot az arduino-ban:

int x// initialise variable x
float y//initialise variable y
void setup()
{
pinMode(A0,INPUT) // set pin a0 as input pin
Serial.begin(9600)// begin serial communication between arduino and pc
}
void loop()
{
x=analogRead(A0)// read analog values from pin A0 across capacitor
y=(x*.380156)// converts analog value(x) into input ac supply value using this formula ( explained in woeking section)
Serial.print(' analaog input ' ) // specify name to the corresponding value to be printed
Serial.print(x) // print input analog value on serial monitor
Serial.print(' ac voltage ') // specify name to the corresponding value to be printed
Serial.print(y) // prints the ac value on Serial monitor
Serial.println()
}

A kód megértése:

1. VÁLTOZHATÓ x:

X az A0 érintkezőtől kapott bemeneti analóg érték (feszültség) a kódban megadottak szerint, azaz

x = pinMode (A0, INPUT) // állítsa be az a0 tűt bemeneti tűként

2. VÁLTOZÓ ÉS:

Az y = (x * .380156) képlethez először valamilyen számítást kell végeznünk:

Ez az áramkör itt mindig kisebb feszültséget biztosít, mint a kondenzátor és a dióda miatt az arduino A0 érintkezőjén lévő tényleges érték. Ami azt jelenti, hogy az analóg csap feszültsége mindig kisebb, mint az 1 k ohmos ellenállás feszültsége.

Ezért meg kell találnunk azt a bemeneti váltakozó feszültség értékét, amelynél 5 voltos vagy 1023 analóg értéket kapunk az A0 csapon. Találati és próbamódszer szerint ez az érték 550 volt körül van (csúcs), ahogy a szimuláció mutatja.

Rpm-ben 550 csúcsfeszültség = 550 / 1,414 = 388,96 volt rpm. Ezért erre az r.m.s értékre 5 V-ot kapunk az A0 csapon. Tehát ez az áramkör maximum 389 voltot képes mérni.

Most 1023 analóg érték az A0-tűn - 389 a.c volt = y

Amely bármely analóg értékhez (x) y = (389/1023) * x a.c volt

VAGY y = .38015 * x a.c volt

Ábra alapján jól megfigyelhető, hogy a soros monitoron kinyomtatott a.c érték szintén 389 volt

A szükséges értékek nyomtatása a képernyőn:

Két értéket kell kinyomtatni a soros monitoron, a szimulációs képen látható módon:

1. Az A0 analóg csap által vett analóg bemeneti érték a kódban meghatározottak szerint:

Serial.print ('analaog input') // adja meg a nevet a megfelelő nyomtatandó értékhez

Serial.print (x) // analóg nyomtatási bemenet értéke a soros monitoron

2. A hálózati feszültség tényleges értéke a kódban meghatározottak szerint:

Serial.print ('AC voltage') // adja meg a nevet a megfelelő nyomtatandó értékhez

Serial.print (y) // kinyomtatja az AC értéket a soros monitoron

E VÁLTOZATTALAN AC AC VOLTMETER MŰKÖDTETÉSE ARDUINO FELHASZNÁLÁSÁVAL

1. A feszültségosztó áramkör a hálózati váltóáramú feszültséget átalakítja vagy lecsökkenti megfelelő alacsony feszültségértékre.

2. Ezt a feszültséget az egyenirányítás után az arduino analóg csapja és képlet segítségével veszi fel

y = 0,38015 * x a.c voltot a hálózati tényleges hálózati feszültséggé alakítják át.

3. Ezt az átalakított értéket ezután kinyomtatják az arduino IDE soros monitorjára.

SZIMULÁCIÓ:

Annak megtekintéséhez, hogy a képernyőn kinyomtatott érték milyen közel van a tényleges a.c értékhez, szimulációt futtatunk az a.c feszültségek különböző értékeire:

A) 220 volt vagy 311 amplitúdó

B) 235 volt vagy 332,9 amplitúdó

C) 300 volt vagy 424,2

Ezért a következő eredményekből megfigyelhető, hogy az arduino 220 AC feszültség esetén 217 voltot mutat. És ahogy ez az a.c érték növekszik, a szimuláció eredményei pontosabbá válnak, amely közelebb áll a bemeneti a.c értékhez.