Brez transformatorja AC Voltmeter vezje z uporabo Arduino

V tem članku se naučimo, kako z uporabo Arduina narediti izmenični voltmeter brez transformatorja.

Izdelava analogni voltmeter ni lahka naloga, saj za izdelavo le-te morate dobro poznati fizikalne količine, kot je navor, hitrost, ki je lahko zelo težka, ko gre za njihovo praktično uporabo.

AvtorAnkit Negi

Toda a digitalni voltmeter v primerjavi z analogni voltmeter hitro in to tudi z zelo malo truda. Zdaj lahko enodnevni digitalni voltmeter izdelamo z mikrokrmilnikom ali razvojno ploščo, kot je arduino, s pomočjo 4-5 vrsticne kode.

Zakaj je to vezje izmeničnega voltmetra drugačno?

Če obiščete Google in poiščete »AC voltmeter z uporabo arduina«, boste po vsem internetu našli veliko vezij. Toda v skoraj vseh teh vezjih boste našli transformator, ki se uporablja.

Vezje v tem projektu reši to težavo v celoti z zamenjavo transformatorja iz vezja delilnika napetosti z visoko močjo. To vezje je mogoče enostavno izdelati na majhni plošči v nekaj minutah.

Za izdelavo tega projekta potrebujete naslednje komponente:

1. Arduino

2. 100k ohmski upor (2 vata)

3. 1k ohmski upor (2 vata)

4. 1N4007 dioda

5. Ena cenerjeva dioda 5 voltov

6. 1 uf kondenzator

7. Priključitev žic

KROG DIAGRAM:

Povežite se, kot je prikazano na vezju

A) Naredite delilnik napetosti s pomočjo uporov, pri tem pa upoštevajte, da mora biti 1 k ohmski upor priključen na tla.

B) Priključite p-priključek diode neposredno po uporu 1 k ohma, kot je prikazano na sl. in njegov n-terminal na 1 uf kondenzator.

C) Ne pozabite vzporedno s kondenzatorjem priključiti cenerjevo diodo (razloženo spodaj)

D) Priključite žico iz pozitivnega terminala kondenzatorja na analogni zatič A0 arduina.

E) ** priključite ozemljitveni zatič arduina na splošno ozemljitev, sicer vezje ne bo delovalo.

CILJ ARDUINA:

No, lahko uporabite kateri koli mikrokrmilnik, vendar sem zaradi enostavnega IDE-ja uporabil arduino. Tu je v bistvu funkcija arduina ali katerega koli mikrokrmilnika sprejemanje napetosti na 1 k ohmskem uporu kot analogni vhod in pretvorba te vrednosti v omrežje izmenično. vrednost napetosti z uporabo formule (razloženo v delovnem poglavju). Arduino nadalje tiska to glavno vrednost na serijski zaslon ali zaslon prenosnika.

KROG DELITEV NAPETOSTI:

Kot je bilo že omenjeno v oddelku o komponentah, morajo biti upori (ki tvorijo vezje napetostnega delilnika) visoke moči, saj jih bomo priključili neposredno na omrežje izmeničnega toka.

In zato to vezje delilnika napetosti nadomešča transformator. Ker lahko arduino vzame za analogni vhod največ 5v, se vezje delilnika napetosti uporablja za razdelitev visoke napetosti omrežja na nizko napetost (manj kot 5v). Predpostavimo, da je omrežna napetost 350 voltov (r.m.s)

Kar daje največjo ali najvišjo napetost = 300 * 1,414 = 494,2 voltov

Torej je maksimalna napetost na 1 k ohmskem uporu = (494,2 volta / 101 k) * 1 k = 4,9 volta (največ)

Opomba: * toda tudi za 350 vrt / min teh 4,9 voltov ni vrtljajev, kar pomeni, da bo napetost na analognem zatiču arduina v resnici manjša od 4,9 v.

Iz teh izračunov je torej razvidno, da lahko to vezje varno izmeri izmenično napetost okoli 385 r.m.s.

ZAKAJ DIODA?

Ker arduino ne more sprejeti negativne napetosti kot vhod, je zelo pomembno, da odstranite negativni del vhodnega a.c sin vala preko 1 k ohmskega upora. V ta namen se popravi z diodo. Za boljše rezultate lahko uporabite tudi mostični usmernik.

ZAKAJ KAPACITOR?
Tudi po odpravi so valovi prisotni valovi in ​​za odstranjevanje takih valov se uporablja kondenzator. Kondenzator izravna napetost, preden jo dovede v arduino.

ZAKAJ ZENER DIODE

Napetost večja od 5 voltov lahko poškoduje arduino. Za njegovo zaščito se uporablja 5-kratna zener dioda. Če se izmenična napetost izmeničnega toka poveča preko 380 voltov, tj. Več kot 5 voltov na analognem zatiču, pride do okvare cenerjeve diode. Tako je kondenzator zaskočil na maso. To zagotavlja varnost arduina.

KODA:

Zapiši to kodo v svoj arduino:

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()
}

Koda razumevanja:

1. SPREMENLJIVO x:

X je vhodna analogna vrednost, prejeta (napetost) od zatiča A0, kot je določeno v kodi, tj.

x = pinMode (A0, INPUT) // nastavimo pin a0 kot vhodni pin

2. SPREMENLJIVO IN:

Da pridemo do te formule y = (x * .380156), moramo najprej narediti neke vrste izračune:

To vezje tukaj vedno zagotavlja napetost, manjšo od dejanske vrednosti na zatiču A0 arduina zaradi kondenzatorja in diode. Kar pomeni, da je napetost na analognem zatiču vedno manjša od napetosti na 1 k ohmskem uporu.

Zato moramo ugotoviti tisto vrednost vhodne izmenične napetosti, pri kateri dobimo 5 voltov ali 1023 analogne vrednosti na zatiču A0. Z metodo zadetkov in poskusov je ta vrednost približno 550 voltov (vrh), kot je prikazano v simulaciji.

V rms 550 vrhov voltov = 550 / 1.414 = 388,96 voltov r.m.s. Zato za to vrednost vrtljajev dobimo 5 voltov na zatiču A0. Tako lahko to vezje meri največ 389 voltov.

Zdaj za 1023 analogno vrednost na zatiču A0 --- 389 a.c voltov = y

Kar daje za katero koli analogno vrednost (x) y = (389/1023) * x a.c voltov

ALI y = .38015 * x izmenični volti

Na sliki lahko jasno opazite, da je vrednost natisnjene a.c na serijskem monitorju prav tako 389 voltov

Tiskanje zahtevanih vrednosti na zaslon ::

Na serijski monitor moramo natisniti dve vrednosti, kot je prikazano na simulacijski sliki:

1. Analogna vhodna vrednost, ki jo prejme analogni zatič A0, kot je določeno v kodi:

Serial.print ('analaog input') // podajte ime ustrezni vrednosti, ki jo želite natisniti

Serial.print (x) // natisni vhodno analogno vrednost na serijski monitor

2. Dejanska vrednost izmenične napetosti iz omrežja, kot je določeno v kodi:

Serial.print ('izmenična napetost') // podajte ime za ustrezno vrednost, ki jo želite natisniti

Serial.print (y) // natisne vrednost izmeničnega toka na serijski monitor

DELO TEGA TRANSFORMATORSKEGA VOLTMETRA Z UPORABO ARDUINO

1. Napetostni delilnik pretvori ali zniža omrežno izmenično napetost v ustrezno vrednost nizke napetosti.

2. To napetost po rektifikaciji zajema analogni zatič arduino in s pomočjo formule

y = 0,38015 * x izmenični volti se pretvorijo v dejansko omrežno izmenično vrednost napetosti.

3. Ta pretvorjena vrednost se nato natisne na serijski monitor arduino IDE.

SIMULACIJA:

Če želite videti, kako blizu je natisnjena vrednost na zaslonu dejanski izmenični vrednosti, se izvede simulacija za različne vrednosti izmeničnih napetosti:

A) 220 voltov ali 311 amplitude

B) 235 voltov ali 332,9 amplitude

C) 300 voltov ali 424,2

Iz naslednjih rezultatov je torej razvidno, da pri napajanju z napetostjo 220 a.c arduino kaže 217 voltov. In ko se ta vrednost a.c povečuje, so rezultati simulacije natančnejši, kar je bližje vhodni vrednosti a.c.