Izmjenični voltmetar pomoću arduina

U ovom ćemo projektu izraditi uređaj za mjerenje izmjeničnog napona pomoću Arduina, koji će mjeriti napon napajanja izmjeničnom strujom u našem domu. Ispisat ćemo taj napon na serijski monitor Arduino IDE-a, kao i prikaz na multimetru.

Izrada digitalnog voltmetra puno je jednostavnija od izrade analognog, jer u slučaju analognog voltmetra morate dobro poznavati fizičke parametre poput okretnog momenta, gubitaka trenja itd., Dok u slučaju digitalnog voltmetra možete jednostavno koristiti LCD ili LED matricu ili čak i vaš laptop (kao u ovom slučaju) da vam ispiše vrijednosti napona. Evo nekoliko projekata digitalnog voltmetra:

• Jednostavni krug digitalnog voltmetra s PCB-om pomoću ICL7107
• LM3914 Krug voltmetra
• 0-25V digitalni voltmetar pomoću AVR mikrokontrolera

Potrebne komponente:

1. Jedan transformator 12-0-12
2. 1N4007 dioda
3. 1uf kondenzator
4. Otpornici 10k; 4,7 tis.
5. Zener dioda (5v)
6. Arduino UNO
7. Spajanje žica

Dijagram kruga voltmetra Arduino:

Kružni dijagram za ovaj Arduino voltmetar prikazan je gore.

Veze:

1. Spojite visokonaponski bok (220V) transformatora na mrežnu mrežu, a niskonaponski (12v) na krug djelitelja napona.
2. Spojite 10k otpornik u seriju s otporom od 4,7k, ali pripazite da uzmete napon kao ulaz na 4,7k otporniku.
3. Spojite diodu kako je prikazano.
4. Spojite kondenzator i zener diodu preko 4,7 k
5. Spojite žicu s n-terminala diode na analogni pin A0 Arduina.

** Napomena: Spojite pin za uzemljenje Arduina na točku kao što je prikazano na slici ili sklop neće raditi.

Trebate krug djelitelja napona?

Kako koristimo transformator 220/12 v, dobivamo 12 v na strani lv. Budući da ovaj napon nije prikladan kao ulaz za Arduino, potreban nam je krug djelitelja napona koji može dati prikladnu vrijednost napona kao ulaz za Arduino

Zašto su dioda i kondenzator povezani?

Budući da Arduino ne uzima negativne vrijednosti napona kao ulaz, prvo moramo ukloniti negativni ciklus koraka prema dolje, tako da Arduino uzima samo pozitivne vrijednosti napona. Stoga je dioda spojena kako bi ispravila silazni napon. Provjerite naš poluvalni ispravljač i punovalni ispravljački krug da biste saznali više o ispravljanju.

Ovaj ispravljeni napon nije gladak jer sadrži velike valove koji nam ne mogu dati točnu analognu vrijednost. Stoga je kondenzator povezan kako bi se izravnao izmjenični signal.

Svrha zener diode?

Arduino može oštetiti ako se na njega napaja napon veći od 5v. Stoga je 5v zener dioda povezana kako bi se osigurala sigurnost Arduina koji se kvari u slučaju da je taj napon premašio 5v.

Rad izmjeničnog voltmetra na bazi Arduina:

1. Napon spuštanja postiže se na lv strani transformatora koji je prikladan za upotrebu na normalnim otpornicima snage snage.

2. Tada dobivamo prikladnu vrijednost napona na otporu od 4,7 k

Maksimalni napon koji se može izmjeriti nalazi se simulacijom ovog kruga na proteusu (objašnjeno u odjeljku o simulaciji).

3. Arduino uzima ovaj napon kao ulaz s pina A0 u obliku analognih vrijednosti između 0 i 1023. 0 je 0 volti i 1023 je 5v.

4. Arduino zatim pretvara ovu analognu vrijednost u odgovarajući mrežni napon formulom. (Objašnjeno u odjeljku koda).

Simulacija:

Točan sklop izrađuje se u proteusu, a zatim simulira. Da bi se pronašao maksimalni napon koji ovaj krug može izmjeriti pogodak, koristi se metoda ispitivanja.

Prilikom izrade vršnog napona alternatora 440 (311 rms), utvrđeno je da je napon na pin A0 5 volti, tj. Maksimum. Stoga ovaj krug može izmjeriti maksimalni 311 efektivni napon.

Simulacija se izvodi za različite napone između 220 efektivnih efekata i 440v.

Objašnjenje koda:

Kompletni ArduinoVoltmeter kôd dan je na kraju ovog projekta i dobro je objašnjen kroz komentare. Ovdje objašnjavamo nekoliko njegovih dijelova.

m je ulazna analogna vrijednost primljena na pin A0, tj.

m = pinMode (A0, INPUT); // postaviti pin a0 kao ulazni pin

Da bi se ovoj formuli pripisala varijabla n = (m * . 304177), prvo se izvode neke vrste izračuna pomoću podataka dobivenih u odjeljku simulacije:

Kao što se vidi na simulacijskoj fotografiji, analogna vrijednost 5v ili 1023 dobiva se na pinu A0 kada je ulazni izmjenični napon 311 volti. Stoga:

Dakle, svaka slučajna analogna vrijednost odgovara (311/1023) * m gdje je m dobivena analogna vrijednost.

Stoga dolazimo do ove formule:

n = (311/1023) * m volti ili n = (m *.304177)

Sada se ta vrijednost napona ispisuje na serijskom monitoru pomoću serijskih naredbi kako je objašnjeno u nastavku. I također prikazano na multimetru, kao što je prikazano u donjem videu.

Vrijednosti ispisane na ekranu su:

Vrijednost analognog ulaza kako je navedeno u kodu:

Serial.print ("analogni ulaz"); // ovo daje naziv koji je "analogni ulaz" ispisanoj analognoj vrijednosti Serial.print (m); // ovo jednostavno ispisuje ulaznu analognu vrijednost

Potreban izmjenični napon kako je navedeno u kodu:

Serial.print ("izmjenični napon"); // ovo daje naziv "izmjenični napon" ispisanoj analognoj vrijednosti Serial.print (n); // ovo jednostavno ispisuje vrijednost izmjeničnog napona