Bezstrāvas maiņstrāvas voltmetra ķēde, izmantojot Arduino

Šajā rakstā mēs uzzinām, kā izveidot maiņstrāvas voltmetru bez transformatora, izmantojot Arduino.

Izgatavošana analogais voltmetrs nav viegls uzdevums, jo, lai izveidotu tādu, jums ir labi jāpārzina fiziskie lielumi, piemēram, griezes moments, ātrums, kas var būt ļoti grūti, kad runa ir par to praktisko pielietojumu.

AutorsAnkits Negi

Bet a digitālais voltmetrs salīdzinājumā ar var izgatavot analogo voltmetru ātri un arī ar ļoti mazām pūlēm. Tagad dienas digitālo voltmetru var izgatavot, izmantojot mikrokontrolleru vai attīstības paneli, piemēram, arduino, izmantojot 4-5 līnijas kodu.

Kāpēc šī maiņstrāvas voltmetra ķēde ir atšķirīga?

Ja dodaties uz Google un meklējat “AC voltmetrs, izmantojot arduino”, visā internetā atradīsit daudzas shēmas. Bet gandrīz visās šajās ķēdēs jūs atradīsit izmantoto transformatoru.

Šī projekta shēma pilnībā atrisina šo problēmu, nomainot transformatoru no augsta vata sprieguma dalītāja ķēdes. Šo shēmu dažu minūšu laikā var viegli izveidot uz neliela paneļa. Nepieciešamie komponenti:

Lai izveidotu šo projektu, jums ir nepieciešami šādi komponenti:

1. Arduino

2. 100 k omu rezistors (2 vati)

3. 1k omu rezistors (2 vati)

4. 1N4007 diode

5. Viens zenera diode 5 volti

6. 1 uf kondensators

7. Savienojošie vadi

APKURES DIAGRAMMA:

Veiciet savienojumus, kā parādīts shēmā.

A) Izveidojiet sprieguma dalītāju, izmantojot rezistorus, paturot prātā, ka 1 k om rezistors jāpieslēdz zemei.

B) Pievienojiet diodes p-spaili tieši pēc 1 k om rezistora, kā parādīts 1. attēlā. un tā n termināli līdz 1 uf kondensatoram.

C) Neaizmirstiet paralēli kondensatoram pievienot zenera diode (paskaidrots tālāk)

D) Pievienojiet vadu no kondensatora pozitīvā spailes arduino analogo tapu A0.

E) ** vai arduino zemes tapu pievienojiet vispārējai zemei, citādi ķēde nedarbosies.

ARDUINO MĒRĶIS ::

Nu jūs varat izmantot jebkuru mikrokontrolleru, bet es esmu izmantojis arduino tā vieglās IDE dēļ. Arduino vai jebkura mikrokontrollera funkcija šeit ir ņemt spriegumu 1 k ohm rezistorā kā analogo ieeju un pārveidot šo vērtību tīkla maiņstrāvā. sprieguma vērtību, izmantojot formulu (paskaidrots darba sadaļā). Arduino turpina izdrukāt šo tīkla vērtību uz sērijveida monitora vai klēpjdatora ekrāna.

SPrieguma dalītāja ķēde:

Kā jau minēts komponentu sadaļā, rezistoriem (kas veido sprieguma dalītāja ķēdi) jābūt ar lielu jaudu, jo mēs tos savienosim tieši ar tīkla maiņstrāvu.

Tādējādi šī sprieguma dalītāja ķēde aizstāj transformatoru. Tā kā arduino kā analogo ieeju var uzņemt ne vairāk kā 5 V, sprieguma dalītāja ķēde tiek izmantota, lai tīkla augstspriegumu sadalītu zemspriegumā (mazāks par 5 V). Pieņemsim, ka tīkla barošanas spriegums ir 350 volti (r.m.s).

Kas dod maksimālo vai maksimālo spriegumu = 300 * 1,414 = 494,2 volti

Tātad maksimālais spriegums 1 k omā rezistorā ir = (494,2 volti / 101 k) * 1 k = 4,9 volti (maksimums)

Piezīme: * bet pat pie 350 apgr./min. Šis 4,9 volti nav rm, tas nozīmē, ka patiesībā arduino analogās spraudnes spriegums būs mazāks par 4,9 v.

Tādējādi no šiem aprēķiniem tiek novērots, ka šī ķēde var droši izmērīt maiņstrāvas spriegumu ap 385 rpm.

KĀPĒC DIODĒT?

Tā kā arduino nevar izmantot negatīvu spriegumu kā ieeju, ir ļoti svarīgi noņemt ieejas a.c sin viļņa negatīvo daļu 1 k ohm rezistorā. Lai to izdarītu, tas tiek izlabots, izmantojot diode. Lai iegūtu labākus rezultātus, varat izmantot arī tilta taisngriezi.

KĀPĒC KAPACITORS?
Pat pēc iztaisnošanas viļņos ir viļņi, un, lai noņemtu šādus viļņus, tiek izmantots kondensators. Kondensators izlīdzina spriegumu, pirms to padod arduino.

KĀPĒC ZENERA DIODA

Spriegums, kas lielāks par 5 voltiem, var sabojāt arduino. Tāpēc, lai to aizsargātu, tiek izmantots 5 V zenera diode. Ja maiņstrāvas tīkla spriegums palielinās virs 380 voltiem, t.i., lielāks par 5 voltiem uz analogās tapas, notiks zenera diode sadalījums. Tādējādi saīsinot kondensatoru līdz zemei. Tas nodrošina arduino drošību.

KODS:

Ierakstiet šo kodu savā 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()
}

Izpratne par kodu:

1. Mainīgais x:

X ir ievadītā analogā vērtība (spriegums) no tapas A0, kā norādīts kodā, t.i.,

x = pinMode (A0, INPUT) // iestatiet tapu a0 kā ievades tapu

2. MAINĪGS UN:

Lai iegūtu šo formulu y = (x * .380156), vispirms mums ir jāveic daži aprēķini:

Šī ķēde šeit vienmēr nodrošina spriegumu, kas mazāks par faktisko vērtību arduino tapā A0 kondensatora un diode dēļ. Tas nozīmē, ka spriegums analogajā tapā vienmēr ir mazāks par spriegumu 1 k om rezistorā.

Tādējādi mums ir jānoskaidro šī ievades maiņstrāvas sprieguma vērtība, pie kuras mēs iegūstam 5 voltus vai 1023 analogo vērtību uz tapas A0. Pēc sitiena un izmēģinājuma metodes šī vērtība ir aptuveni 550 volti (maksimums), kā parādīts simulācijā.

Rpm 550 pīķa volti = 550 / 1,414 = 388,96 volti r.m.s. Tādējādi šai r.m.s vērtībai mēs iegūstam 5 voltus uz tapas A0. Tātad šī ķēde var izmērīt maksimāli 389 voltus.

Tagad par 1023 analogo vērtību tapā A0 --- 389 a.c volti = y

Kas jebkurai analogai vērtībai (x) y = (389/1023) * x a.c volti

VAI y = .38015 * x a.c volti

Attēlā var skaidri novērot, ka sērijveida monitorā drukātā ac vērtība ir arī 389 volti

Nepieciešamo vērtību drukāšana uz ekrāna:

Mums ir nepieciešams, lai sērijas monitorā tiktu izdrukātas divas vērtības, kā parādīts simulācijas attēlā:

1. Analoga ieejas vērtība, ko saņem analogais tapa A0, kā norādīts kodā:

Serial.print ('analaog ievade') // norādiet nosaukumu attiecīgajai drukājamajai vērtībai

Serial.print (x) // drukas ievades analogā vērtība seriālajā monitorā

2. Maiņstrāvas elektrotīkla faktiskā vērtība, kā norādīts kodā:

Serial.print ('maiņstrāvas spriegums') // norādiet nosaukumu attiecīgajai drukājamajai vērtībai

Serial.print (y) // izdrukā maiņstrāvas vērtību sērijas monitorā

ŠĀM TRANSFORMĀCIJAS NEMAINOŠAIS MAINĪTĀJU SPRĀDĪTĀJAM, AR ARDUINO

1. Sprieguma dalītāja ķēde pārveido vai pazemina tīkla maiņstrāvas spriegumu atbilstošā zema sprieguma vērtībā.

2. Šo spriegumu pēc rektifikācijas veic arduino analogais tapa un izmantojot formulu

y = 0,38015 * x a.c volti tiek pārveidoti par faktisko tīkla a.c vērtības spriegumu.

3. Pēc tam šī konvertētā vērtība tiek izdrukāta uz arduino IDE sērijveida monitora.

Simulācija:

Lai redzētu, cik tuvu drukātajai vērtībai ekrānā ir faktiskā ac vērtība, simulācija tiek veikta dažādām a.c sprieguma vērtībām:

A) 220 volti vai 311 amplitūda

B) 235 volti vai 332,9 amplitūda

C) 300 volti vai 424,2

Tādējādi no šādiem rezultātiem tiek novērots, ka ar 220 AC barošanu arduino rāda 217 voltus. Tā kā šī ac vērtība palielinās, simulācijas rezultāti kļūst precīzāki, kas ir tuvāk ievadītajai ac vērtībai.