Amperímetre digital basat en Arduino

L’amperímetre s’utilitza per mesurar el flux de corrent a través de qualsevol càrrega o dispositiu. Aquí, en aquest amperímetre Arduino, explicarem la mesura del corrent mitjançant la llei d’ohm. Serà força interessant i també una bona aplicació de les ciències bàsiques que vam estudiar durant els nostres dies escolars.

Tots som ben coneguts de la llei d’ ohm, afirma que “ la diferència de potencial entre dos pols o terminals d’un conductor és directament proporcional a la quantitat de corrent que passa pel mateix conductor ” per a la constant de proporcionalitat que fem servir la resistència, de manera que aquí ve l'equació de la llei d'ohm.

V = IR

• V = tensió a través del conductor en voltatge (v).
• I = corrent passa pel conductor a Ampere (A).
• R = constant de resistència de proporcionalitat en Ohm (Ω).

Per tal de trobar el pas de corrent a través del dispositiu, només hem de reorganitzar l’equació tal com es mostra a continuació, o bé podem calcular amb la calculadora de la llei d’ohm.

I = V / R

Per tant, per conèixer l’actualitat, necessitem algunes dades:

1. Voltatge
2. Resistència

Construirem una resistència en sèrie juntament amb el dispositiu. Com que hem de trobar caiguda de tensió al dispositiu, per a això necessitem lectures de tensió abans i després de la caiguda de tensió, això és possible en la resistència a causa de la seva polaritat.

Com al diagrama anterior, hem de trobar les dues tensions que flueixen a través de la resistència. La diferència entre les tensions (V1-V2) als dos extrems de les resistències ens dóna caiguda de tensió a través de la resistència (R) i dividim la caiguda de tensió pel valor de la resistència que obtenim el flux de corrent (I) a través del dispositiu. Així és com podem calcular el valor actual que passa a través d'ell, entrem en la seva implementació pràctica.

Components necessaris:

• Arduino Uno.
• Resistència 22Ω.
• Pantalla LCD de 16x2.
• LED.
• Olla de 10K.
• Taula de pa.
• Multímetre.
• Cables de pont.

Diagrama de circuit i connexions:

El diagrama esquemàtic de l' Projecte de l'amperímetre Arduino és la següent

El diagrama esquemàtic mostra la connexió de l’Arduino Uno amb LCD, resistència i LED. Arduino Uno és la font d’energia de la resta de components.

L'Arduino té pins analògics i digitals. El circuit del sensor està connectat a les entrades analògiques de les quals obtenim el valor de la tensió. La pantalla LCD es connecta amb els pins digitals (7,8,9,10,11,12).

La pantalla LCD té 16 pins, els dos primers pins (VSS, VDD) i els dos últims pins (ànode, càtode) estan connectats al gnd i 5v. Els pins de reset (RS) i enable (E) estan connectats als pins digitals 7 i 8. d’Arduino. Els pins de dades D4-D7 estan connectats als pins digitals d’Arduino (9,10,11,12). El pin V0 està connectat al pin central del pot. Els cables vermells i negres són 5v i gnd.

Circuit de detecció de corrent:

Aquest circuit amperímetre consta de resistència i LED com a càrrega. La resistència es connecta en sèrie al LED que el corrent flueix a través de la càrrega i les caigudes de tensió es determinen a partir de la resistència. El terminal V1, V2 es connectarà amb l’entrada analògica de l’Arduino.

A l'ADC d'Arduino que cobreix el voltatge en números de resolució de 10 bits de 0-1023. Per tant, hem de dissimular-lo en el valor de la tensió mitjançant la programació. Abans d’això, hem de conèixer el voltatge mínim que pot detectar l’ADC d’Arduino, aquest valor és de 4,88 mV. Multiplicem el valor d’ADC amb els 4,88 mV i obtenim la tensió real a l’ADC. Obteniu més informació sobre l’ADC d’Arduino aquí.

Càlculs:

El valor de tensió de l'ADC d'Arduino oscil·la entre 0-1023 i el voltatge de referència oscil·la entre 0-5v.

Per exemple:

El valor de V1 = 710, V2 = 474 i R = 22Ω, la diferència entre les tensions és de 236. El convertim en tensió multiplicant-lo per 0,00488 i obtenim 1,15v. Per tant, la diferència de tensió és d’1,15 v, dividint-la per 22 aquí obtenim el valor actual de 0,005A. Aquí hem utilitzat la resistència de 22ohm de baix valor com a sensor de corrent. Així podem mesurar el corrent mitjançant Arduino.

Codi Arduino:

Al final d'aquest article es dóna un codi complet per a l'amperímetre basat en arduino per mesurar el corrent.

La programació Arduino és gairebé la mateixa que la programació c, primer declarem els fitxers de capçalera. Els fitxers de capçalera criden el fitxer a l'emmagatzematge, de la mateixa manera que per al càlcul obtinc els valors de tensió mitjançant la funció de lectura analògica .

int voltage_value0 = analogRead (A0); int voltage_value1 = analogRead (A1);

Es declara una variable flotant temporal per mantenir el valor del voltatge com flo_temp_val. El valor es multiplica per 0,00488 per obtenir la diferència de tensió real, es divideix pel valor de la resistència per trobar el flux actual. 0,00488v és el voltatge mínim que l'ADC d'Arduino pot detectar.

int subracció_valor = (valor_tensió0 - valor_tensió1); float temp_val = (subraction_value * 0,00488); flotant valor_actual = (valor_temp / 22);

Consulteu el vídeo de demostració complet a continuació i també el voltímetre digital Arduino.