Muuntajaton vaihtovirtamittaripiiri Arduinolla

Tässä artikkelissa opitaan, kuinka tehdä muuntajaton vaihtovirtamittari Arduinolla.

Tehdä analoginen volttimittari ei ole helppo tehtävä, koska sellaisen rakentaminen sinun on tunnettava fyysiset määrät, kuten vääntömomentti, nopeus, joka voi olla hyvin vaikeaa niiden käytännön sovelluksissa.

TekijäAnkit Negi

Mutta a digitaalinen voltimittari verrattuna analoginen volttimittari voidaan tehdä nopeasti ja myös hyvin pienellä vaivalla. Nyt päivän digitaalinen voltimittari voidaan valmistaa käyttämällä mikro-ohjainta tai kehityskorttia, kuten arduino, 4-5 rivikoodilla.

Miksi tämä AC-jännitemittaripiiri on erilainen?

Jos siirryt Googleen ja haet 'AC-jännitemittari arduinoa käyttäen', löydät monia piirejä kaikkialta Internetistä. Mutta melkein kaikissa niissä piireissä on käytetty muuntajaa.

Tämän projektin piiri ratkaisee tämän ongelman kokonaan korvaamalla muuntaja korkean watin jännitteen jakajapiiristä. Tämä piiri voidaan helposti tehdä pienelle leipälaudalle muutamassa minuutissa.

Tämän projektin tekemiseen tarvitaan seuraavat komponentit:

1. Arduino

2. 100 k ohmin vastus (2 wattia)

3. 1k ohmin vastus (2 wattia)

4. 1N4007-diodi

5. Yksi zener-diodi 5 volttia

6. 1 uf kondensaattori

7. Johtojen liittäminen

PIIRIKAAVIO:

Tee liitännät piirikaavion mukaisesti.

A) Tee jännitteenjakaja käyttämällä vastuksia pitäen mielessä, että maahan on kytkettävä 1 k ohmin vastus.

B) Kytke diodin p-liitin suoraan 1 k ohmin vastuksen jälkeen, kuten kuvassa. ja sen n-liitin 1 uf-kondensaattoriin.

C) Älä unohda liittää zener-diodia rinnakkain kondensaattoriin (selitetty alla)

D) Liitä johdin kondensaattorin positiivisesta napasta arduinon analogiseen napaan A0.

E) ** kytke arduinon maadoitusnasta yleiseen maadoitukseen, muuten piiri ei toimi.

ARDUINON TAVOITE:

No, voit käyttää mitä tahansa mikro-ohjainta, mutta olen käyttänyt arduinoa sen helpon IDE: n vuoksi. Arduinon tai minkä tahansa mikro-ohjaimen tehtävä tässä on ottaa jännite 1 k ohmin vastuksen yli analogiatulona ja muuntaa tämä arvo verkkovirraksi. jännitteen arvo käyttämällä kaavaa (selitetty työosassa). Arduino tulostaa tämän verkkoarvon edelleen sarjakuvanäytölle tai kannettavan tietokoneen näytölle.

Jännitteenjakajan piiri:

Kuten komponenttiosassa jo mainittiin, vastusten (jotka muodostavat jännitteenjakajan piirin) on oltava suuritehoisia, koska aiomme liittää ne suoraan verkkovirtaan.

Ja siten tämä jännitteenjakajapiiri korvaa muuntajan. Koska arduino voi käyttää enintään 5 V analogiatulona, ​​jännitteenjakajapiiriä käytetään jakamaan verkkojännite pienjännitteeksi (alle 5 V). Oletetaan, että verkkojännite on 350 volttia (rpm).

Mikä antaa maksimi- tai huippujännitteen = 300 * 1,414 = 494,2 volttia

Joten 1 k ohmin vastuksen huippujännite on = (494,2 volttia / 101k) * 1k = 4,9 volttia (maksimi)

Huomaa: * mutta jopa 350 rpm: n kohdalla tämä 4,9 volttia ei ole rpm, mikä tarkoittaa, että todellisuudessa arduinon analogisen nastan jännite on alle 4,9 v.

Siksi näistä laskelmista havaitaan, että tämä piiri voi turvallisesti mitata AC-jännitettä noin 385 rpm.

MIKSI DIODI?

Koska arduino ei voi ottaa negatiivista jännitettä tuloksi, on erittäin tärkeää poistaa negatiivinen osa tulon a.c sin-aallosta 1 k ohmin vastuksen yli. Ja niin se korjataan diodilla. Voit myös käyttää silta tasasuuntaajaa parempien tulosten saavuttamiseksi.

MIKSI KAPASITORI?
Jopa tasaamisen jälkeen aalloissa on väreitä, ja tällaisten väreiden poistamiseksi käytetään kondensaattoria. Kondensaattori tasoittaa jännitteen ennen kuin syötät sen arduinoon.

MIKSI ZENER-DIODI

Yli 5 voltin jännite voi vahingoittaa arduinoa. Siksi sen suojaamiseksi käytetään 5 V: n zener-diodia. Jos AC-verkkojännite nousee yli 380 voltin eli yli 5 volttia analogisella tapilla, tapahtuu zener-diodin hajoaminen. Oikosuljee kondensaattori maahan. Tämä varmistaa arduinon turvallisuuden.

KOODI:

Polta tämä koodi arduinossa:

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()
}

Koodin ymmärtäminen:

1. MUUTTAVA x:

X on analoginen tuloarvo (jännite), joka on saatu nastasta A0 koodin mukaisesti, ts.

x = pinMode (A0, INPUT) // aseta nasta a0 tulotapiksi

2. MUUTTAVA JA:

Saadaksesi tämän kaavan y = (x * .380156), meidän on ensin tehtävä jonkinlainen laskelma:

Tämä piiri tarjoaa tässä aina jännitteen, joka on pienempi kuin arduinon nastan A0 todellinen arvo kondensaattorin ja diodin takia. Mikä tarkoittaa, että analogisen nastan jännite on aina pienempi kuin 1 k ohmin vastuksen jännite.

Siksi meidän on selvitettävä tulovirtajännitteen arvo, jolla saamme 5 volttia tai 1023 analogista arvoa tapille A0. Isku- ja koemenetelmällä tämä arvo on noin 550 volttia (huippu), kuten simulaatio osoittaa.

Rpm: ssä 550 huippuvolttia = 550 / 1,414 = 388,96 volttia r / min. Siksi tälle rm-arvolle saadaan 5 volttia tapille A0. Joten tämä piiri voi mitata enintään 389 volttia.

Nyt 1023 analogista arvoa tapilla A0 --- 389 AC voltit = y

Mikä antaa mille tahansa analogiarvolle (x) y = (389/1023) * x a.c volttia

TAI y = .38015 * x ac volttia

Kuvassa on selvästi havaittavissa, että sarjakuvaruudulle tulostettu AC-arvo on myös 389 volttia

Vaadittujen arvojen tulostaminen näytölle ::

Vaadimme kaksi arvoa tulostettavaksi sarjavalvontaan simulointikuvan osoittamalla tavalla:

1. Analoginen tuloarvo, jonka analoginen nasta A0 vastaanottaa koodin mukaisesti:

Serial.print ('analaog input') // määritä nimi vastaavalle tulostettavalle arvolle

Serial.print (x) // tulostustulon analoginen arvo sarjamoduulissa

2. Verkossa olevan verkkojännitteen todellinen arvo koodin mukaisesti:

Serial.print ('AC voltage') // määritä nimi vastaavalle tulostettavalle arvolle

Serial.print (y) // tulostaa ac-arvon Serial Monitorille

TÄMÄN MUOROTTOMAN AC-VOLMETTORIN TOIMINTA ARDUINO-KÄYTTÖÖN

1. Jännitteenjakajapiiri muuntaa tai laskee verkkojännitteen vastaavaksi matalajännitearvoksi.

2. Tämä jännite oikaisun jälkeen otetaan analogisella nastalla arduino ja käyttämällä kaavaa

y = 0,38015 * x AC-volttia muunnetaan todelliseksi verkkovirran AC-jännitteeksi.

3. Tämä muunnettu arvo tulostetaan sitten arduino IDE -sarjan näytölle.

SIMULOINTI:

Simulaatio suoritetaan eri jännitteiden AC-jännitteille, jotta näet, kuinka lähellä tulostettua arvoa näytöllä on todelliseen AC-arvoon:

A) 220 volttia tai 311 amplitudia

B) 235 volttia tai 332,9 amplitudia

C) 300 volttia tai 424,2

Siksi seuraavista tuloksista havaitaan, että 220 AC: n virralla Arduino näyttää 217 volttia. Ja kun tämä ac-arvo kasvaa, simulaation tulokset tarkentuvat, mikä on lähempänä syötetyn ac-arvoa.