Transformerless AC Voltmeter Circuit Brug af Arduino

I denne artikel lærer vi, hvordan man laver et transformerløst vekselstrøms voltmeter ved hjælp af Arduino.

At lave et analogt voltmeter er ikke en let opgave at bygge en, du skal have godt kendskab til fysiske størrelser som drejningsmoment, hastighed, som kan være meget vanskelig, når det kommer til deres praktiske anvendelser.

VedAnkit Negi

Men en digitalt voltmeter sammenlignet med analog voltmeter kan laves hurtigt og det også med meget lidt indsats. Nu kan en dags digitale voltmeter laves ved hjælp af en mikrocontroller eller et udviklingskort som arduino ved hjælp af 4-5 linjekoder.

Hvorfor er dette AC voltmeter kredsløb anderledes?

Hvis du går til Google og søger “AC voltmeter ved hjælp af arduino”, finder du mange kredsløb overalt på internettet. Men i næsten alle disse kredsløb finder du en transformer, der bruges.

Kredsløb i dette projekt løser dette problem fuldstændigt ved at udskifte transformeren fra et højt watts spændingsdelerkredsløb. Dette kredsløb kan let fremstilles på et lille brødbræt inden for få minutter. Komponenter, der kræves:

For at lave dette projekt har du brug for følgende komponenter:

1. Arduino

2. 100 k ohm modstand (2 watt)

3. 1k ohm modstand (2 watt)

4. 1N4007-diode

5. En zenerdiode 5 volt

6. 1 uf kondensator

7. Tilslutning af ledninger

KREDSLØBSDIAGRAM:

Foretag forbindelser som vist i kredsløbsdiagrammet.

A) Lav en spændingsdeler ved hjælp af modstande, og husk at 1 k ohm-modstand skal forbindes til jorden.

B) Tilslut diodeens p-terminal direkte efter 1 k ohm modstand som vist i fig. og dens n-terminal til 1 uf kondensator.

C) Glem ikke at tilslutte zenerdioden parallelt med kondensatoren (forklaret nedenfor)

D) Tilslut en ledning fra kondensatorens positive terminal til den analoge pin A0 på arduino.

E) ** Tilslut arduinoens jordstift til det samlede jord, ellers fungerer kredsløbet ikke.

MÅL FOR ARDUINO ::

Nå kan du bruge enhver mikrokontroller, men jeg har brugt arduino på grund af dens nemme IDE. Grundlæggende er funktionen af ​​arduino eller en hvilken som helst mikrocontroller her at tage spændingen over 1 k ohm modstand som analog indgang og konvertere denne værdi til lysnetadapter. spændingsværdi ved hjælp af en formel (forklaret i arbejdssektionen). Arduino udskriver yderligere denne hovedværdi på seriel skærm eller bærbar skærm.

SPÆNDDIVERSKREDNING:

Som allerede nævnt i komponentafsnittet skal modstande (som udgør et spændingsdelerkredsløb) være af høj effekt, da vi skal forbinde dem direkte til strømforsyning.

Og derfor erstatter dette spændingsdelerkredsløb transformeren. Da arduino kan tage maksimalt 5v som analog indgang, bruges spændingsdelerkredsløb til at opdele højspænding i lavspænding (mindre end 5v). Lad os antage, at strømforsyningsspændingen er 350 volt (r.m.s)

Hvilket giver maksimal eller topspænding = 300 * 1.414 = 494.2 volt

Så spids spænding over 1 k ohm modstand er = (494,2 volt / 101k) * 1k = 4,9 volt (maksimum)

Bemærk: * men selv i 350 o / m er denne 4,9 volt ikke o / min, hvilket i virkeligheden betyder, at spændingen på den analoge pin af arduino vil være mindre end 4,9 v.

Derfor observeres det fra disse beregninger, at dette kredsløb sikkert kan måle vekselstrøm omkring 385 o / m.

HVORFOR DIODE?

Da arduino ikke kan tage negativ spænding som input, er det meget vigtigt at fjerne negativ del af input a.c sin bølge over 1 k ohm modstand. Og for at gøre det rettes det ved hjælp af en diode. Du kan også bruge en bro-ensretter for bedre resultater.

HVORFOR KAPACITOR?
Selv efter afhjælpning er der krusninger til stede i bølger, og for at fjerne sådanne krusninger anvendes en kondensator. Kondensator udjævner spændingen, før den tilføres arduino.

HVORFOR ZENER DIODER

Spænding større end 5 volt kan beskadige arduino. Derfor bruges en 5 v zener-diode til at beskytte den. Hvis AC-netspændingen stiger ud over 380 volt, dvs. større end 5 volt på den analoge stift, vil der opstå nedbrydning af zenerdioden. Således kortsluttes kondensatoren til jord. Dette sikrer sikkerheden af ​​arduino.

KODE:

Brænd denne kode i din 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()
}

Forståelse af kode:

1. VARIABEL x:

X er den indgående analoge værdi, der modtages (spænding) fra pin A0 som specificeret i koden, dvs.

x = pinMode (A0, INPUT) // indstil pin a0 som input pin

2. VARIABEL OG:

For at nå frem til denne formel y = (x * .380156) skal vi først lave en slags beregninger:

Dette kredsløb tilvejebringer her altid spænding mindre end den aktuelle værdi på pin A0 af arduino på grund af kondensator og diode. Hvilket betyder, at spændingen på den analoge stift altid er mindre end spændingen over 1 k ohm-modstand.

Derfor er vi nødt til at finde ud af, at værdien af ​​input-vekselstrøm, hvor vi får 5 volt eller 1023 analog værdi på pin A0. Efter hit and trial-metoden er denne værdi omkring 550 volt (peak) som vist i simulering.

I r.m.s 550 peak volt = 550 / 1.414 = 388.96 volt r.m.s. Derfor opnås for denne r.m.s-værdi 5 volt på pin A0. Så dette kredsløb kan måle maksimalt 389 volt.

Nu for 1023 analog værdi på pin A0 --- 389 a.c volt = y

Hvilket giver for enhver analog værdi (x) y = (389/1023) * x a.c volt

ELLER y = .38015 * x a.c volt

Du kan tydeligt se i fig., At den udskrevne a.c-værdi på den serielle skærm også er 389 volt

Udskrivning af krævede værdier på skærmen ::

Vi kræver, at der udskrives to værdier på seriel skærm som vist i simuleringsbilledet:

1. Analog inputværdi modtaget af analog pin A0 som specificeret i koden:

Serial.print ('analog input') // angiv navn til den tilsvarende værdi, der skal udskrives

Serial.print (x) // print input analog værdi på seriel skærm

2. Faktisk værdi af vekselstrøm fra lysnettet som specificeret i koden:

Serial.print ('vekselspænding') // angiv navn til den tilsvarende værdi, der skal udskrives

Serial.print (y) // udskriver ac-værdien på Serial monitor

ARBEJDE AF DENNE TRANSFORMERLøse AC VOLTMETER VED BRUG af ARDUINO

1. Spændingsdelerkredsløb konverterer eller nedtrækker netspændingen til tilsvarende lavspændingsværdi.

2. Denne spænding efter udbedring tages af den analoge pin af arduino og ved hjælp af formlen

y = 0,38015 * x a.c volt konverteres til faktisk netspænding.

3. Denne konverterede værdi udskrives derefter på seriel skærm af arduino IDE.

SIMULATION:

For at se, hvor tæt den udskrevne værdi på skærmen er til den aktuelle a.c-værdi, køres simulering for forskellige værdier af a.c-spændinger:

A) 220 volt eller 311 amplitude

B) 235 volt eller 332,9 amplitude

C) 300 volt eller 424,2

Derfor observeres det fra de følgende resultater, at for 220 a.c forsyning viser arduino 217 volt. Og når denne a.c-værdi stiger, bliver simuleringsresultaterne mere nøjagtige, der er tættere på input a.c-værdien.