Безтрансформаторна верига за волтметър с променлив ток, използваща Arduino

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





В тази статия научаваме как да направим безтрансформаторен AC волтметър с помощта на Arduino.

Осъществяване аналогов волтметър не е лесна задача, тъй като за изграждането му трябва да имате добри познания за физически величини като въртящ момент, скорост, която може да бъде много трудна, когато става въпрос за практическите им приложения.



ОтАнкит Неги

Но а цифров волтметър в сравнение с може да се направи аналогов волтметър бързо и това също с много малко усилия. Сега дневният цифров волтметър може да бъде направен с помощта на микроконтролер или платка за разработка като arduino, като се използва 4-5 реда код.



Защо тази верига за променлив ток е различна?

Ако отидете в Google и потърсите „AC волтметър с помощта на arduino“, ще намерите много вериги в целия интернет. Но в почти всички тези схеми ще намерите използван трансформатор.

Сега използването на трансформатор не е добра идея, ако искате да направите надежден и ефективен волтметър, тъй като прави веригата обемиста и тежка.

Схемата в този проект решава този проблем напълно, като замества трансформатора от верига на делител на напрежение с висок ват. Тази схема може лесно да бъде направена на малък макет в рамките на минути. Необходими компоненти:

За направата на този проект са ви необходими следните компоненти:

1. Ардуино

2. 100k ом резистор (2 вата)

3. 1k ом резистор (2 вата)

4. 1N4007 диод

5. Един ценеров диод 5 волта

6. 1 uf кондензатор

7. Свързване на проводници

ДИАГРАМА НА КРУГА:

Направете връзки, както е показано на електрическата схема.

А) Направете делител на напрежение, като използвате резистори, като имате предвид, че резистор от 1 k ома трябва да бъде свързан към земята.

Б) Свържете p-терминала на диода директно след резистор от 1 k ома, както е показано на фиг. и нейният n-терминал към 1 uf кондензатор.

В) Не забравяйте да свържете ценеров диод успоредно на кондензатора (обяснено по-долу)

D) Свържете проводник от положителния извод на кондензатора към аналоговия щифт A0 на arduino.

Д) ** свържете заземяващия щифт на arduino към общата земна верига, иначе веригата няма да работи.

ЦЕЛ НА ARDUINO ::

Е, можете да използвате всеки микроконтролер, но аз използвах arduino поради лесната му IDE. По принцип функцията на arduino или който и да е микроконтролер тук е да приема напрежение на резистор от 1 k ома като аналогов вход и да преобразува тази стойност в мрежово напрежение. стойност на напрежението с помощта на формула (обяснена в работния раздел). Arduino допълнително отпечатва тази основна стойност на сериен монитор или екран на лаптоп.

КРУГ ЗА РАЗДЕЛИТЕЛ НА НАПРЕЖЕНИЕ:

Както вече беше споменато в раздела за компонентите, резисторите (които съставляват верига на делителя на напрежението) трябва да са с висока номинална мощност, тъй като ще ги свържем директно към мрежово захранване.

И следователно тази верига на делителя на напрежението замества трансформатора. Тъй като arduino може да вземе максимум 5v като аналогов вход, веригата на делителя на напрежението се използва за разделяне на високо напрежение в мрежата на ниско напрежение (по-малко от 5v). Нека приемем, че мрежовото захранващо напрежение е 350 волта (r.m.s)

Което дава максимално или пиково напрежение = 300 * 1,414 = 494,2 волта

И така, пиковото напрежение на резистор от 1 k ома е = (494.2volts / 101k) * 1k = 4.9volts (максимум)

Забележка: * но дори и за 350 r.m.s това 4.9 волта не е r.m.s, което означава, че в действителност напрежението на аналоговия щифт на arduino ще бъде по-малко от 4.9 v.

Следователно от тези изчисления се забелязва, че тази верига може безопасно да измери променливо напрежение около 385 r.m.s.

ЗАЩО ДИОД?

Тъй като arduino не може да приеме отрицателно напрежение като вход, е много важно да се премахне отрицателната част от входа a.c sin wave през 1 k ома резистор. За целта се коригира с помощта на диод. Можете също да използвате мостов токоизправител за по-добри резултати.

ЗАЩО КАПАЦИТОР?
Дори след коригирането във вълната има пулсации и за отстраняване на такива вълни се използва кондензатор. Кондензаторът изглажда напрежението, преди да го подаде към arduino.

ЗАЩО ЗЕНЕР ДИОД

Напрежение над 5 волта може да повреди arduino. Следователно, за да го защити, се използва 5 v ценеров диод. Ако мрежовото напрежение на променлив ток се увеличи над 380 волта, т.е. по-голямо от 5 волта на аналоговия щифт, ще се получи повреда на ценеровия диод. По този начин кондензаторът закъсва на земята. Това гарантира безопасността на arduino.

КОД:

Запишете този код във вашия 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()
}

Разбиране на кода:

1. ПРОМЕНЛИВИ x:

X е входната аналогова стойност, получена (напрежение) от щифт A0, както е посочено в кода, т.е.

x = pinMode (A0, INPUT) // задайте pin a0 като входен щифт

2. ПРОМЕНЛИВИ И:

За да стигнем до тази формула y = (x * .380156), първо трябва да направим някакъв вид изчисления:

Тази схема тук винаги осигурява напрежение по-малко от действителната стойност на щифт A0 на arduino поради кондензатор и диод. Което означава, че напрежението на аналоговия щифт винаги е по-малко от напрежението на резистора от 1 k ома.

Следователно трябва да открием онази стойност на входното променливо напрежение, при която получаваме 5 волта или 1023 аналогова стойност на пин A0. Чрез метод на удар и проба тази стойност е около 550 волта (пик), както е показано в симулацията.

В rms s 550 пикови волта = 550 / 1.414 = 388.96 волта r.m.s. Следователно за тази стойност на r.m.s получаваме 5 волта на щифт A0. Така че тази схема може да измери максимум 389 волта.

Сега за 1023 аналогова стойност на щифт A0 --- 389 a.c волта = y

Което дава за всяка аналогова стойност (x) y = (389/1023) * x a.c волта

ИЛИ y = .38015 * x a.c волта

На фиг. Можете ясно да забележите, че отпечатаната стойност a.c на серийния монитор също е 389 волта

Отпечатване на необходимите стойности на екрана ::

Изискваме две стойности да бъдат отпечатани на сериен монитор, както е показано на симулационната картина:

1. Стойност на аналоговия вход, получена от аналогов щифт A0, както е посочено в кода:

Serial.print ('analaog input') // посочете име на съответната стойност, която да се отпечата

Serial.print (x) // отпечатване на входна аналогова стойност на сериен монитор

2. Действителна стойност на променливотоково напрежение от мрежата, както е посочено в кода:

Serial.print ('променливо напрежение') // посочете име на съответната стойност, която да се отпечата

Serial.print (y) // отпечатва стойността на променлив ток на сериен монитор

РАБОТА НА ТОЗИ ТРАНСФОРМЕРЕН АС ВОЛТМЕТЪР С ИЗПОЛЗВАНЕ НА ARDUINO

1. Делителната верига на напрежението преобразува или понижава напрежението на променливотоковото напрежение в мрежата в съответната стойност на ниско напрежение.

2. Това напрежение след коригиране се взема от аналогов щифт на arduino и с помощта на формула

y = 0,38015 * x a.c волта се преобразува в действително мрежово напрежение a.c стойност.

3. Тази преобразувана стойност след това се отпечатва на сериен монитор на IDE на arduino.

СИМУЛАЦИЯ:

За да видите колко близо е отпечатаната стойност на екрана до действителната стойност на променлив ток, се изпълнява симулация за различни стойности на променливи напрежения:

А) 220 волта или 311 амплитуда

Б) 235 волта или 332,9 амплитуда

В) 300 волта или 424,2

Следователно от следващите резултати се наблюдава, че за захранване 220 a.c, arduino показва 217 волта. И тъй като тази стойност на a.c се увеличава, резултатите от симулацията стават по-точни, което е по-близо до входната стойност на a.c.




Предишен: LCD 220V Мрежова верига - Таймер за включване и пускане Следваща: Проблем с падането на напрежението на инвертора - Как да се реши