Circuit de voltímetre de corrent altern sense transformador mitjançant Arduino

En aquest article aprenem a fabricar un voltímetre de CA sense transformador mitjançant Arduino.

Fent un voltímetre analògic no és una tasca fàcil ja que per construir-ne un cal tenir un bon coneixement de quantitats físiques com el parell, velocitat que pot ser molt difícil quan es tracta de les seves aplicacions pràctiques.

PerAnkit Negi

Però a voltímetre digital en comparació amb es pot fabricar voltímetre analògic ràpidament i això també amb molt poc esforç. Ara el voltímetre digital d’un dia es pot fer mitjançant un microcontrolador o una placa de desenvolupament com ara arduino mitjançant un codi de línia de 4-5.

Per què aquest circuit de voltímetre de CA és diferent?

Si aneu a Google i cerqueu “voltímetre de corrent altern mitjançant arduino”, trobareu molts circuits a tot Internet. Però en gairebé tots aquests circuits trobareu un transformador que s’utilitza.

El circuit d’aquest projecte resol aquest problema completament substituint el transformador per un circuit divisor d’alt voltatge. Aquest circuit es pot fer fàcilment en una petita placa en qüestió de minuts.

Per fer aquest projecte necessiteu els components següents:

1. Arduino

2. Resistència de 100 k ohmis (2 watts)

3. Resistència d'1 k ohm (2 watts)

4. díode 1N4007

5. Un díode zener de 5 volts

6. 1 condensador uf

7. Connexió de cables

ESQUEMA DE CONNEXIONS:

Feu les connexions tal com es mostra al diagrama de circuits.

A) Feu un divisor de tensió mitjançant resistències tenint en compte que la resistència d'1 k ohm hauria d'estar connectada a terra.

B) Connecteu el terminal p- del díode directament després de la resistència d’1 k ohm, tal com es mostra a la fig. i el seu terminal n- a 1 condensador uf.

C) No oblideu connectar el díode zener en paral·lel al condensador (s’explica a continuació)

D) Connecteu un cable d’un terminal positiu del condensador al pin analògic A0 de l’arduino.

E) ** connecteu el pin de terra de l'arduino a la terra general, en cas contrari, el circuit no funcionarà.

OBJECTIU D'ARDUINO ::

Bé, podeu utilitzar qualsevol microcontrolador, però he utilitzat arduino pel seu IDE fàcil. La funció bàsica d'arduino o qualsevol microcontrolador aquí és agafar tensió a través de la resistència d'1 k ohm com a entrada analògica i convertir aquest valor en xarxa elèctrica a.c. valor de la tensió mitjançant una fórmula (s’explica a la secció de treball). Arduino encara imprimeix aquest valor de xarxa a la pantalla del monitor sèrie o del portàtil.

CIRCUIT DIVISOR DE TENSIÓ:

Com ja s'ha esmentat a la secció de components, les resistències (que formen un circuit divisor de tensió) han de tenir una potència elevada, ja que les connectarem directament a la xarxa de corrent altern.

I, per tant, aquest circuit divisor de tensió substitueix el transformador. Atès que l’arduino pot prendre un màxim de 5v com a entrada analògica, el circuit divisor de tensió s’utilitza per dividir l’alta tensió de la xarxa en baixa tensió (inferior a 5v). Suposem que la tensió d’alimentació de la xarxa és de 350 volts (r.m.s)

El que dóna tensió màxima o màxima = 300 * 1,414 = 494,2 volts

Per tant, la tensió màxima a través de la resistència d’1 k ohm és = (494,2 volts / 101 k) * 1 k = 4,9 volts (màxim)

Nota: * però fins i tot per a 350 r.m.s aquest 4,9 volts no és r.m.s, el que significa que en realitat la tensió al pin analògic d’arduino serà inferior a 4,9 v.

Per tant, a partir d’aquests càlculs s’observa que aquest circuit pot mesurar amb seguretat la tensió a.c al voltant dels 385 r.m.s.

PER QUÈ DIODE?

Com que l’arduino no pot prendre tensió negativa com a entrada, és molt important eliminar la part negativa de l’ona sin a.c de l’entrada a través de la resistència d’1 k ohm. I per fer-ho es corregeix mitjançant un díode. També podeu utilitzar un rectificador pont per obtenir millors resultats.

PER QUÈ CAPACITADOR?
Fins i tot després de la rectificació, hi ha ondulacions presents a l'ona i, per eliminar aquestes ondulacions, s'està utilitzant un condensador. El condensador suavitza el voltatge abans d’alimentar-lo a arduino.

PER QUÈ DIODE ZENER

Un voltatge superior a 5 volts pot danyar l’arduino. Per tant, per protegir-lo, s’utilitza un díode zener de 5 v. Si la tensió de xarxa a.c augmenta més enllà de 380 volts, és a dir, superior a 5 volts en el pin analògic, es produirà la ruptura del díode zener. En conseqüència, el curtcircuit es posa a terra. Això garanteix la seguretat de l'arduino.

CODI:

Graveu aquest codi al vostre 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()
}

Comprensió del codi:

1. VARIABLE x:

X és el valor analògic d’entrada rebut (voltatge) del pin A0 tal com s’especifica al codi, és a dir,

x = pinMode (A0, INPUT) // estableix el pin a0 com a pin d'entrada

2. VARIABLE I:

Per arribar a aquesta fórmula y = (x * .380156), primer hem de fer algun tipus de càlcul:

Aquest circuit sempre proporciona una tensió inferior al valor real del pin A0 d'arduino a causa del condensador i el díode. El que significa que el voltatge del pin analògic sempre és inferior al voltatge de la resistència d'1 k ohm.

Per tant, hem d’esbrinar el valor de la tensió alterna d’entrada al qual obtenim 5 volts o 1023 valor analògic al pin A0. Pel mètode de prova i èxit, aquest valor ronda els 550 volts (pic), tal com es mostra a la simulació.

En r.m.s 550 volts màxims = 550 / 1.414 = 388,96 volts r.m.s. Per tant, per aquest valor de r.m. obtenim 5 volts al pin A0. Per tant, aquest circuit pot mesurar un màxim de 389 volts.

Ara per 1023 valor analògic al pin A0 --- 389 a.c volts = y

La qual cosa dóna, per a qualsevol valor analògic (x) y = (389/1023) * x a.c volts

O y = .38015 * x a.c volts

Podeu observar clarament a la figura que el valor a.c imprès al monitor sèrie també és de 389 volts

Impressió dels valors necessaris a la pantalla:

Necessitem imprimir dos valors al monitor sèrie, tal com es mostra a la imatge de simulació:

1. Valor d'entrada analògica rebut pel pin analògic A0 tal com s'especifica al codi:

Serial.print ('entrada d'analaog') // especifiqueu el nom al valor corresponent que voleu imprimir

Serial.print (x) // imprimeix el valor analògic d'entrada al monitor sèrie

2. Valor real de la tensió alterna de la xarxa elèctrica, tal com s’especifica al codi:

Serial.print ('voltatge de corrent altern') // especifiqueu el nom al valor corresponent que voleu imprimir

Serial.print (y) // imprimeix el valor de CA al monitor de sèrie

FUNCIONAMENT D’AQUEST VOLÍMETRE DE CA SENSE TRANSFORMAR AMB ARDUINO

1. El circuit divisor de tensió converteix o redueix la tensió de corrent altern a un valor de baixa tensió corresponent.

2. Aquest voltatge després de la rectificació es pren mitjançant un pin analògic d’arduino i mitjançant la fórmula

y = 0,38015 * x a.c volts es converteix en tensió real del valor a.c de xarxa.

3. Aquest valor convertit s'imprimeix al monitor sèrie de l'IDE arduino.

SIMULACIÓ:

Per veure fins a quin punt el valor imprès a la pantalla del valor a.c real, s’executa la simulació per a diferents valors de tensions a.c:

A) 220 volts o 311 d'amplitud

B) 235 volts o 332,9 d'amplitud

C) 300 volts o 424,2

D’aquí que, a partir dels resultats següents, s’observi que per a subministrament de 220 a.c, l’arduino mostra 217 volts. I a mesura que augmenta aquest valor a.c, els resultats de la simulació són més precisos i s’acosten més al valor a.c d’entrada.