Circuito voltmetro CA senza trasformatore con Arduino

Prova Il Nostro Strumento Per Eliminare I Problemi





In questo articolo impariamo come realizzare un voltmetro AC senza trasformatore usando Arduino.

Fabbricazione un voltmetro analogico non è un compito facile in quanto per costruirne uno bisogna avere una buona conoscenza di grandezze fisiche come la coppia, velocità che può essere molto difficile quando si tratta delle loro applicazioni pratiche.



DiAnkit Negi

Ma a voltmetro digitale in confronto a può essere realizzato un voltmetro analogico rapidamente e anche questo con uno sforzo minimo. Ora il voltmetro digitale di un giorno può essere realizzato utilizzando un microcontrollore o una scheda di sviluppo come arduino utilizzando un codice a 4-5 righe.



Perché questo circuito del voltmetro CA è diverso?

Se vai su Google e cerchi 'AC voltmeter using arduino' troverai molti circuiti su Internet. Ma in quasi tutti quei circuiti troverai un trasformatore utilizzato.

Ora l'utilizzo di un trasformatore non è una buona idea se si desidera realizzare un voltmetro affidabile ed efficiente poiché rende il circuito ingombrante e pesante.

Il circuito in questo progetto risolve completamente questo problema sostituendo il trasformatore da un circuito divisore di tensione ad alto watt. Questo circuito può essere facilmente realizzato su una piccola breadboard in pochi minuti.

Per realizzare questo progetto sono necessari i seguenti componenti:

1. Arduino

2. Resistenza da 100k ohm (2 watt)

3. Resistenza da 1k ohm (2 watt)

4. Diodo 1N4007

5. Un diodo zener da 5 volt

6. Condensatore 1 uf

7. Cavi di collegamento

SCHEMA ELETTRICO:

Effettuare i collegamenti come mostrato nello schema del circuito.

A) Realizzare un partitore di tensione utilizzando resistori tenendo presente che il resistore da 1 k ohm deve essere collegato a terra.

B) Collegare il terminale p del diodo direttamente dopo la resistenza da 1 k ohm come mostrato in fig. e il suo terminale n a un condensatore da 1 uf.

C) Non dimenticare di collegare il diodo zener in parallelo al condensatore (spiegato di seguito)

D) Collegare un filo dal terminale positivo del condensatore al pin analogico A0 di arduino.

E) ** collega il pin di terra di arduino alla massa complessiva altrimenti il ​​circuito non funzionerà.

OBIETTIVO DI ARDUINO:

Beh, puoi usare qualsiasi microcontrollore, ma io ho usato arduino per via del suo semplice IDE. Fondamentalmente la funzione di arduino o di qualsiasi microcontrollore qui è di prendere la tensione attraverso il resistore da 1 k ohm come ingresso analogico e convertire quel valore in corrente alternata. valore di tensione utilizzando una formula (spiegata nella sezione di lavoro). Arduino stampa ulteriormente questo valore di rete sul monitor seriale o sullo schermo del laptop.

CIRCUITO DIVISORE DI TENSIONE:

Come già accennato nella sezione componenti, i resistori (che costituiscono un circuito partitore di tensione) devono essere di alta potenza in quanto li collegheremo direttamente alla rete di alimentazione a.c.

E quindi questo circuito divisore di tensione sostituisce il trasformatore. Poiché arduino può richiedere un massimo di 5 V come ingresso analogico, il circuito divisore di tensione viene utilizzato per dividere l'alta tensione di rete in bassa tensione (meno di 5 V). Supponiamo che la tensione di alimentazione di rete sia 350 volt (r.m.s)

Che fornisce la tensione massima o di picco = 300 * 1,414 = 494,2 volt

Quindi la tensione di picco sul resistore da 1 k ohm è = (494,2 volt / 101 k) * 1 k = 4,9 volt (massimo)

Nota: * ma anche per 350 r.m.s questo 4,9 volt non è r.m.s ciò significa che in realtà la tensione sul pin analogico di arduino sarà inferiore a 4,9 v.

Quindi da questi calcoli si osserva che questo circuito può misurare in sicurezza la tensione c.a. intorno a 385 r.m.s.

PERCHÉ DIODE?

Poiché arduino non può accettare la tensione negativa come ingresso, è molto importante rimuovere la parte negativa dell'onda sinusoidale CA in ingresso su un resistore da 1 k ohm. E per fare ciò viene rettificato utilizzando un diodo. È inoltre possibile utilizzare un raddrizzatore a ponte per risultati migliori.

PERCHÉ CONDENSATORE?
Anche dopo la rettifica sono presenti increspature nell'onda e per rimuovere tali increspature, viene utilizzato un condensatore. Il condensatore attenua la tensione prima di alimentarlo ad arduino.

PERCHÉ ZENER DIODE

Una tensione superiore a 5 volt può danneggiare arduino. Quindi per proteggerlo, viene utilizzato un diodo zener 5 v. Se la tensione di rete c.a. aumenta oltre 380 volt, ovvero maggiore di 5 volt sul pin analogico, si verificherà la rottura del diodo zener. Mettendo così in corto il condensatore a massa. Ciò garantisce la sicurezza di arduino.

CODICE:

Masterizza questo codice nel tuo 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()
}

Capire il codice:

1. VARIABILE x:

X è il valore analogico di ingresso ricevuto (tensione) dal pin A0 come specificato nel codice, ovvero,

x = pinMode (A0, INPUT) // imposta il pin a0 come pin di ingresso

2. VARIABILE E:

Per arrivare a questa formula y = (x * .380156), dobbiamo prima fare una sorta di calcolo:

Questo circuito qui fornisce sempre una tensione inferiore al valore effettivo sul pin A0 di arduino a causa del condensatore e del diodo. Ciò significa che la tensione sul pin analogico è sempre inferiore alla tensione sul resistore da 1 k ohm.

Quindi dobbiamo scoprire quel valore della tensione CA in ingresso al quale otteniamo 5 volt o 1023 valore analogico sul pin A0. Con il metodo hit and trial, quel valore è di circa 550 volt (picco) come mostrato nella simulazione.

In r.m.s 550 volt di picco = 550 / 1,414 = 388,96 volt r.m.s. Quindi per questo valore efficace si ottengono 5 volt sul pin A0. Quindi questo circuito può misurare un massimo di 389 volt.

Ora per il valore analogico 1023 sul pin A0 --- 389 volt a.c = y

Che dà, per qualsiasi valore analogico (x) y = (389/1023) * x a.c volt

OPPURE y = 0,38015 * x a.c volt

Si può chiaramente osservare in fig che anche il valore c.a. stampato sul monitor seriale è di 389 volt

Stampa dei valori richiesti sullo schermo:

Abbiamo bisogno di due valori da stampare sul monitor seriale come mostrato nell'immagine di simulazione:

1. Valore dell'ingresso analogico ricevuto dal pin analogico A0 come specificato nel codice:

Serial.print ('analaog input') // specifica il nome del valore corrispondente da stampare

Serial.print (x) // stampa il valore analogico in ingresso sul monitor seriale

2. Valore effettivo della tensione CA dalla rete come specificato nel codice:

Serial.print ('ac voltage') // specifica il nome del valore corrispondente da stampare

Serial.print (y) // stampa il valore ac sul monitor seriale

FUNZIONAMENTO DI QUESTO VOLTMETRO SENZA TRASFORMATORE CON ARDUINO

1. Il circuito del divisore di tensione converte o riduce la tensione di rete CA nel corrispondente valore di bassa tensione.

2. Questa tensione dopo la rettifica viene presa dal pin analogico di arduino e utilizzando la formula

y = 0,38015 * x volt c.a. viene convertito nella tensione del valore c.a. di rete effettiva.

3. Questo valore convertito viene quindi stampato sul monitor seriale dell'IDE di arduino.

SIMULAZIONE:

Per vedere quanto il valore stampato sullo schermo è vicino al valore c.a. effettivo, viene eseguita la simulazione per diversi valori di tensioni c.a .:

A) 220 volt o 311 ampiezza

B) 235 volt o 332,9 ampiezza

C) 300 volt o 424,2

Quindi dai seguenti risultati si osserva che per un'alimentazione a 220 c.a., arduino mostra 217 volt. E all'aumentare di questo valore in corrente alternata, i risultati della simulazione diventano più precisi e più vicini al valore in corrente alternata di input.




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