מעגל מד מתח AC ללא שנאי באמצעות ארדואינו

במאמר זה אנו לומדים כיצד ליצור מד מתח AC ללא שנאי באמצעות ארדואינו.

הֲכָנָה מד מתח אנלוגי זו לא משימה קלה לבנות כזה אתה חייב להיות בעל ידע טוב בכמויות פיזיות כמו מומנט, מהירות שיכולה להיות קשה מאוד בכל הנוגע ליישומים המעשיים שלהם.

על ידיאנקיט נגי

אבל א מד מתח דיגיטלי בהשוואה ל ניתן להכין מד מתח אנלוגי במהירות וגם זה עם מעט מאוד מאמץ. כעת ניתן להכין מד מתח דיגיטלי של יום באמצעות מיקרו-בקר או לוח פיתוח כמו ארדואינו באמצעות קוד 4-5 קווים.

מדוע מעגל מתח מתח זה שונה?

אם תלך בגוגל ותחפש 'מד מתח AC באמצעות ארדואינו' תמצא מעגלים רבים ברחבי האינטרנט. אך כמעט בכל אותם מעגלים תוכלו למצוא שנאי בשימוש.

מעגל בפרויקט זה פותר את הבעיה לחלוטין על ידי החלפת השנאי ממעגל מתח וואט גבוה. ניתן להכין מעגל זה בקלות על גבי לוח לחם קטן תוך מספר דקות. רכיבים נדרשים:

לצורך ביצוע פרויקט זה אתה זקוק לרכיבים הבאים:

1. ארדואינו

2. נגד אוהם 100k (2 וואט)

3. נגד אוהם 1k (2 וואט)

4. דיודת 1N4007

5. דיודת זנר אחת 5 וולט

6. 1 קבל uf

7. חיבור חוטים

דיאגרמת מעגלים:

בצע חיבורים כפי שמוצג בתרשים המעגל.

א) בצע מחלק מתח באמצעות נגדים תוך התחשבות כי יש לחבר את הנגד של 1 k אוהם לקרקע.

ב) חבר את מסוף ה- p של הדיודה ישירות לאחר הנגד של 1 קילו-אוהם כמוצג באיור. ומסוף ה- n שלו לקבל 1 uf.

ג) אל תשכח לחבר דיודת זנר במקביל לקבל (מוסבר להלן)

ד) חבר חוט מהמסוף החיובי של הקבל לסיכה האנלוגית A0 של הארדואינו.

ה) ** האם חבר את פינת הארדואינו לקרקע הכוללת אחרת המעגל לא יעבוד.

מטרת ארדו:

ובכן אתה יכול להשתמש בכל מיקרו-בקר, אבל השתמשתי בארדואינו בשל ה- IDE הקל שלו. בעיקרון הפונקציה של ארדואינו או כל מיקרו-בקר כאן היא לקחת מתח על פני נגרם 1 קילו אוהם ככניסה אנלוגית ולהמיר ערך זה לזרם חשמל. ערך מתח באמצעות נוסחה (מוסבר בסעיף העבודה). Arduino מדפיס עוד ערך ראשי זה על צג סדרתי או מסך מחשב נייד.

מעגל חלוקת מתח:

כפי שכבר הוזכר בסעיף הרכיבים, נגדים (המרכיבים מעגל מחלק מתח) חייבים להיות בעלי דירוג הספק גבוה מכיוון שאנו הולכים לחבר אותם ישירות לאספקת החשמל.

ומכאן שמעגל מחלק המתח מחליף את השנאי. מכיוון שארדואינו יכול לקחת מקסימום של 5 וולט כקלט אנלוגי, מעגל מחלק המתח משמש לפיצול מתח גבוה של מתח לרשת נמוכה (פחות מ -5 וולט). בואו נניח כי מתח אספקת החשמל הוא 350 וולט (סל'ד)

מה שנותן מתח מקסימלי או שיא = 300 * 1.414 = 494.2 וולט

אז מתח שיא על פני הנגד של 1 קילו אוהם הוא = (494.2 וולט / 101k) * 1k = 4.9 וולט (מקסימום)

הערה: * אבל גם ב -350 סל'ד 4.9 וולט זה לא סל'ד כלומר במציאות מתח על סיכה אנלוגית של ארדואינו יהיה פחות מ -4.9 וולט.

מכאן שמתוך חישובים אלה נצפה כי מעגל זה יכול למדוד בבטחה מתח AC סביב 385 סל'ד.

למה מתים?

מכיוון שארדואינו לא יכול לקחת מתח שלילי כקלט, חשוב מאוד להסיר את החלק השלילי של קלט a.c גל החטא על פני הנגד של 1 k ohm. וכדי לעשות זאת זה מתוקן באמצעות דיודה. אתה יכול גם להשתמש במיישר גשר לקבלת תוצאות טובות יותר.

מדוע קבלים?
גם לאחר תיקון יש אדוות בגל וכדי להסיר אדוות כאלה משתמשים בקבל. קבל מחליק את המתח לפני שהוא מזין אותו לארדואינו.

למה זנר מת

מתח גדול מ- 5 וולט יכול לפגוע בארדואינו. לפיכך, כדי להגן עליו, משתמשים בדיודת זנר 5 וולט. אם מתח הרשת a.c עולה מעבר ל -380 וולט כלומר יותר מ -5 וולט על הסיכה האנלוגית, תתרחש פירוק דיודת הזנר. ובכך לקצר את הקבל לקרקע. זה מבטיח בטיחות של ארדואינו.

קוד:

צרוב קוד זה בארדואינו שלך:

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()
}

הבנת קוד:

1. משתנה x:

X הוא הערך האנלוגי הקלט המתקבל (מתח) מהסיכה A0 כמפורט בקוד כלומר,

x = pinMode (A0, INPUT) // הגדר סיכה a0 כסיכת קלט

2. משתנים ו:

כדי להגיע לנוסחה זו y = (x * .380156), ראשית עלינו לעשות איזשהו חישוב:

מעגל זה כאן תמיד מספק מתח נמוך מהערך האמיתי בסיכה A0 של ארדואינו בגלל קבלים ודיודה. מה שאומר שמתח על סיכה אנלוגית הוא תמיד פחות מהמתח על פני הנגד של 1 k ohm.

לפיכך עלינו לגלות את הערך של מתח AC קלט שבו נקבל 5 וולט או ערך אנלוגי 1023 על סיכה A0. לפי שיטת פגיעה וניסוי, ערך זה הוא סביב 550 וולט (שיא) כפי שמוצג בסימולציה.

בסל'ד 550 וולט שיא = 550 / 1.414 = 388.96 וולט ר'מ. לפיכך עבור ערך רמ'ש זה אנו מקבלים 5 וולט על סיכה A0. אז מעגל זה יכול למדוד מקסימום 389 וולט.

עכשיו לקבלת ערך אנלוגי 1023 בסיכה A0 --- 389 וולט וולט = y

מה שנותן, לכל ערך אנלוגי (x) y = (389/1023) * x a.c וולט

או y = .38015 * x a.c וולט

ניתן לראות בבירור באיור כי ערך a.c המודפס על צג סדרתי הוא גם 389 וולט

הדפסת ערכים נדרשים על המסך ::

אנו דורשים שיודפסו שני ערכים על צג סדרתי כפי שמוצג בתמונת הסימולציה:

1. ערך קלט אנלוגי המתקבל על ידי סיכה אנלוגית A0 כמפורט בקוד:

Serial.print ('קלט אנאלוג') // ציין שם לערך המקביל להדפסה

Serial.print (x) // הדפסת ערך אנלוגי קלט על צג סדרתי

2. ערך בפועל של מתח זרם החשמל מהרשת כמפורט בקוד:

Serial.print ('מתח AC') // ציין שם לערך המקביל להדפסה

Serial.print (y) // מדפיס את ערך ה- AC בצג הסידורי

עבודתו של מתח וולטר ללא שינוי זה באמצעות ARDUINO

1. מעגל מחלק מתח ממיר או מוריד את מתח הרשת החשמלי לערך מתח נמוך המתאים.

2. מתח זה לאחר תיקון נלקח על ידי סיכה אנלוגית של ארדואינו ועל ידי שימוש בנוסחה

y = 0.38015 * x וולט ac מומר למתח ערך בפועל ac.

3. ערך המרה זה מודפס אחר כך על צג סדרתי של arduino IDE.

סימולציה:

כדי לראות כמה קרוב הערך המודפס על המסך לערך a.c בפועל, מתבצעת סימולציה לערכים שונים של מתח a.c:

א) 220 וולט או משרעת 311

ב) 235 וולט או משרעת 332.9

ג) 300 וולט או 424.2

מכאן שהתוצאות הבאות נצפות כי עבור אספקה ​​של 220 aC, ארדואינו מראה 217 וולט. וככל שערך ac זה עולה, תוצאות הסימולציה הופכות מדויקות יותר וקרובות יותר לערך קלט ac.