AC feszültségmérő arduino használatával

Ebben a projektben egy Arduino használatával készítünk egy váltakozó áramú feszültségmérő eszközt, amely meg fogja mérni a váltakozó áramú tápfeszültséget otthonunkban. Ezt a feszültséget kinyomtatjuk az Arduino IDE soros monitorján, valamint megmutatjuk a multiméteren.

A digitális feszültségmérő elkészítése sokkal egyszerűbb, mint az analóg gyártása, mert analóg feszültségmérő esetén jól ismernie kell a fizikai paramétereket, például a nyomatékot, a súrlódási veszteségeket stb., Míg a digitális voltmérő esetében csak LCD vagy LED mátrixot, vagy még a laptopot is (mint ebben az esetben), hogy kinyomtassa az Ön számára a feszültségértékeket. Íme néhány digitális feszültségmérő projekt:

• Egyszerű digitális feszültségmérő áramkör NYÁK-val az ICL7107 segítségével
• LM3914 Voltmérő áramkör
• 0-25V digitális feszültségmérő AVR mikrokontrollerrel

Szükséges alkatrészek:

1. Egy 12-0-12 transzformátor
2. 1N4007 dióda
3. 1uf kondenzátor
4. Ellenállások 10k; 4.7k
5. Zener dióda (5v)
6. Arduino UNO
7. Csatlakozó vezetékek

Arduino feszültségmérő áramkör diagram:

Ennek az Arduino Voltmérőnek a kapcsolási rajza látható fent.

Csatlakozások:

1. Csatlakoztassa a transzformátor nagyfeszültségű oldalát (220 V) a hálózatra, az alacsony feszültséget (12 V) pedig a feszültségosztó áramkörhöz.
2. Csatlakoztassa a 10k-os ellenállást sorosan 4,7k-os ellenállással, de győződjön meg arról, hogy a feszültséget bemenetként veszi át a 4,7k-os ellenálláson.
3. Csatlakoztassa a diódát az ábra szerint.
4. Csatlakoztassa a kondenzátort és a zener diódát 4,7k-ra
5. Csatlakoztasson egy vezetéket a dióda n-termináljáról az Arduino analóg A0 csatlakozójához.

** Megjegyzés: Csatlakoztassa az Arduino földelőcsapját az ábrán látható ponthoz, különben az áramkör nem fog működni.

Szüksége van a feszültségosztó áramkörre?

Mivel 220/12 V-os transzformátort használunk, 12 V-ot kapunk az lv oldalon. Mivel ez a feszültség nem alkalmas az Arduino bemenetére, szükségünk van egy feszültségosztó áramkörre, amely megfelelő feszültségértéket adhat bemenetként az Arduino számára

Miért van csatlakoztatva a dióda és a kondenzátor?

Mivel az Arduino nem vesz negatív feszültségértékeket bemenetként, először el kell távolítanunk a negatív AC váltási ciklust, hogy csak pozitív feszültségértéket vegyen fel az Arduino. Ezért a dióda csatlakozik a feszültség csökkentéséhez. Ellenőrizze a félhullámú egyenirányító és a teljes hullámú egyenirányító áramkörünket, hogy többet tudjon meg az egyenirányításról.

Ez az egyenirányított feszültség nem egyenletes, mivel nagy hullámokat tartalmaz, amelyek nem adhatnak pontos analóg értéket. Ezért a kondenzátor csatlakozik az AC jel kisimításához.

A zener dióda célja?

Az Arduino károsodhat, ha 5v-nál nagyobb feszültséget táplálnak rá. Ezért egy 5v-os zener dióda van csatlakoztatva az Arduino biztonságának biztosításához, amely meghibásodik abban az esetben, ha ez a feszültség meghaladja az 5v-ot.

Arduino alapú AC feszültségmérő működése:

1. A transzformátor lv oldalán csökkenő feszültséget kapunk, amely normál teljesítményű ellenállásokon keresztül használható.

2. Ezután megfelelő feszültségértéket kapunk a 4,7 k-os ellenálláson

A mérhető maximális feszültséget úgy találjuk meg, hogy ezt az áramkört szimuláljuk a proteuson (a szimulációs szakasz magyarázza).

3. Az Arduino ezt a feszültséget az A0 érintkező aljzatának bemeneteként veszi 0 és 1023 közötti analóg értékek formájában. 0 értéke 0 volt és 1023 értéke 5 volt.

4. Az Arduino ezt az analóg értéket képlettel alakítja át megfelelő hálózati váltóáramú feszültséggé. (Magyarázza a kód részben).

Szimuláció:

Pontos áramkört készítenek a proteusban, majd szimulálják. Annak a maximális feszültségnek a megállapításához, amelyet ez az áramkör képes mérni a találati és próbamódszerrel.

A generátor 440-es csúcsfeszültségének (311 rms) elkészítésekor az A0-érintkező feszültsége 5 volt volt, azaz maximális. Ezért ez az áramkör maximum 311 effektív feszültséget képes mérni.

A szimulációt 220 és 440 V közötti tényleges feszültségekre végzik.

Kód Magyarázat:

A teljes ArduinoVoltmeter kódot a projekt végén adjuk meg, és ezt a kommentek jól megmagyarázzák. Itt néhány részét elmagyarázzuk.

m az A0 tűn kapott bemeneti analóg érték, azaz

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

Az n változó hozzárendeléséhez ehhez az n = (m * . 304177) képlethez először valamilyen számítást kell végrehajtani a szimulációs szakaszban kapott adatok felhasználásával:

Ahogy a szimulációs fényképen látható, 5v vagy 1023 analóg értéket kapunk az A0 tűnél, amikor a bemeneti váltakozó feszültség 311volt. Ennélfogva:

Tehát bármely véletlenszerű analóg érték megfelel a (311/1023) * m értéknek, ahol m az analóg érték.

Ezért eljutunk ehhez a képlethez:

n = (311/1023) * m volt vagy n = (m *.304177)

Most ezt a feszültségértéket a soros monitorra nyomtatja soros parancsok használatával, az alábbiakban leírtak szerint. És a multiméteren is látható, amint azt az alábbi videó mutatja.

A képernyőn kinyomtatott értékek:

A kódban megadott analóg bemeneti érték:

Serial.print ("analóg bemenet"); // ez adja meg a nevet, amely „analóg bemenet” a kinyomtatott Serial.print (m) analóg értékhez; // ez egyszerűen kinyomtatja a bemeneti analóg értéket

Szükséges váltakozó feszültség a kódban meghatározottak szerint:

Soros nyomtatás ("váltakozó feszültség"); // ez megadja az „AC feszültség” nevet a nyomtatott analóg értéknek a Serial.print (n); // ez egyszerűen kiírja az AC feszültség értékét