Voltímetre de corrent altern mitjançant arduino

En aquest projecte, farem un dispositiu de mesura de voltatge de corrent altern mitjançant Arduino, que mesurarà el voltatge de subministrament de corrent altern a casa nostra. Imprimirem aquesta tensió al monitor sèrie d'Arduino IDE i també la mostrarem al multímetre.

Fer un voltímetre digital és molt fàcil que fer un analògic, ja que en cas de voltímetre analògic heu de tenir un bon coneixement de paràmetres físics com el parell, pèrdues de fricció, etc. fins i tot el portàtil (com en aquest cas) per imprimir-vos els valors de tensió. Aquests són alguns projectes de voltímetre digital:

• Circuit de voltímetre digital simple amb PCB mitjançant ICL7107
• Circuit de voltímetre LM3914
• Voltímetre digital de 0-25 V mitjançant microcontrolador AVR

Components necessaris:

1. Un transformador 12-0-12
2. 1N4007 díode
3. 1uf condensador
4. Resistències 10k; 4,7 k.
5. Diodo Zener (5v)
6. Arduino UNO
7. Connexió de cables

Diagrama de circuits del voltímetre Arduino:

Es mostra el diagrama de circuits d’aquest voltímetre Arduino.

Connexions:

1. Connecteu el costat d'alta tensió (220V) del transformador a la xarxa elèctrica i la baixa tensió (12v) al circuit divisor de tensió.
2. Connecteu la resistència de 10 k en sèrie amb la resistència de 4,7 k, però assegureu-vos de prendre tensió com a entrada a la resistència de 4,7 k.
3. Connecteu el díode com es mostra.
4. Connecteu el condensador i el díode zener a través de 4,7 k
5. Connecteu un cable des del terminal n del díode al pin analògic A0 d'Arduino.

** Nota: Connecteu el pin de terra d'Arduino al punt que es mostra a la figura o el circuit no funcionarà.

Necessiteu un circuit divisor de tensió?

Com que estem utilitzant el transformador de 220/12 v, obtenim 12 v del costat lv. Com que aquesta tensió no és adequada com a entrada per a Arduino, necessitem un circuit divisor de tensió que pugui donar un valor de tensió adequat com a entrada a Arduino

Per què està connectat el díode i el condensador?

Com que Arduino no pren valors de tensió negatius com a entrada, primer hem d’eliminar el cicle negatiu de la baixa CA perquè Arduino només prengui un valor de tensió positiu. Per tant, el díode està connectat per rectificar la tensió descendent. Consulteu el nostre circuit de rectificador de mitja ona i el circuit de rectificador d’ona completa per obtenir més informació sobre la rectificació.

Aquest voltatge rectificat no és suau, ja que conté grans ondulacions que no ens poden donar cap valor analògic exacte. Per tant, el condensador està connectat per suavitzar el senyal de corrent altern.

Propòsit del díode zener?

Arduino pot patir danys si se li alimenta una tensió superior a 5v. Per tant, es connecta un díode zener de 5v per garantir la seguretat d’Arduino, que es produeix en cas que aquesta tensió superi els 5v.

Funcionament del voltímetre de CA basat en Arduino:

1. El voltatge reduït s’obté a la part baixa del transformador, que és adequat per utilitzar a través de resistències normals de potència.

2. Llavors obtenim un valor de tensió adequat a través de la resistència de 4,7 k

El voltatge màxim que es pot mesurar es troba simulant aquest circuit a proteus (s’explica a la secció de simulació).

3. Arduino pren aquesta tensió com a entrada del pin A0 en forma de valors analògics entre 0 i 1023. 0 és 0 volts i 1023 és 5v.

4. Arduino converteix aquest valor analògic en el voltatge de corrent altern corresponent mitjançant una fórmula. (S'explica a la secció de codi).

Simulació:

El circuit exacte es fa a proteus i després es simula. Per trobar la tensió màxima que aquest circuit pot mesurar l’èxit i s’utilitza el mètode de prova.

En fer la tensió màxima de l'alternador 440 (311 rms), es va trobar que la tensió del pin A0 era de 5 volts, és a dir, màxima. Per tant, aquest circuit pot mesurar una tensió màxima de 311 rms.

La simulació es realitza per a diverses tensions entre 220 rms i 440v.

Explicació del codi:

El codi ArduinoVoltmeter complet es dóna al final d’aquest projecte i s’explica bé a través dels comentaris. Aquí en expliquem poques parts.

m és el valor analògic d'entrada rebut al pin A0 és a dir, m = pinMode (A0, INPUT); // defineix el pin a0 com a pin d'entrada

Per assignar la variable n a aquesta fórmula n = (m * . 304177), primer es realitza algun tipus de càlcul utilitzant les dades obtingudes a la secció de simulació:

Tal com es veu a la fotografia de simulació, el valor analògic de 5v o 1023 s’obté al pin A0 quan la tensió ca d’entrada és de 311 volts. Per tant:

Per tant, qualsevol valor analògic aleatori correspon a (311/1023) * m on s’obté m valor analògic.

Per tant, arribem a aquesta fórmula:

n = (311/1023) * m volts o n = (m *.304177)

Ara, aquest valor de voltatge s’imprimeix al monitor sèrie mitjançant ordres en sèrie, tal com s’explica a continuació. I també es mostra al multímetre com es mostra al vídeo següent.

Els valors impresos a la pantalla són:

Valor d'entrada analògic especificat al codi:

Serial.print ("entrada analògica"); // dóna nom que és "entrada analògica" al valor analògic imprès Serial.print (m); // simplement imprimeix el valor analògic d'entrada

Voltatge de corrent altern necessari com s'especifica al codi:

Serial.print ("voltatge de corrent altern"); // dóna nom a “tensió alterna” al valor analògic imprès Serial.print (n); // simplement imprimeix el valor de la tensió alterna