Transformatorlös växelströmsmätarkrets med Arduino

I den här artikeln lär vi oss hur man skapar en transformatorlös växelström voltmeter med Arduino.

Tillverkning en analog voltmeter är inte en lätt uppgift att bygga en du måste ha god kunskap om fysiska mängder som vridmoment, hastighet som kan vara mycket svårt när det gäller deras praktiska tillämpningar.

FörbiAnkit Negi

Men en digital voltmeter jämfört med analog voltmeter kan göras snabbt och det också med mycket liten ansträngning. Nu kan en dags digital voltmeter göras med hjälp av en mikrokontroller eller utvecklingskort som arduino med 4-5 linjekod.

Varför är denna växelströmsspänningskrets annorlunda?

Om du går till Google och söker 'AC voltmeter med arduino' hittar du många kretsar över hela internet. Men i nästan alla dessa kretsar hittar du en transformator som används.

Krets i detta projekt löser detta problem fullständigt genom att byta ut transformatorn från en hög-watts spänningsdelarkrets. Denna krets kan enkelt göras på ett litet brödbräda inom några minuter. Komponenter som krävs:

För att göra detta projekt behöver du följande komponenter:

1. Arduino

2. 100k ohm motstånd (2 watt)

3. 1k ohm motstånd (2 watt)

4. 1N4007-diod

5. En zenerdiod 5 volt

6. 1 uf kondensator

7. Anslutning av ledningar

KRETSDIAGRAM:

Gör anslutningar som visas i kretsschemat.

A) Gör en spänningsdelare med motstånd och tänk på att 1 k ohm-motstånd ska anslutas till jord.

B) Anslut diodens p-terminal direkt efter 1 k ohm motstånd som visas i fig. och dess n-terminal till 1 uf kondensator.

C) Glöm inte att ansluta zenerdioden parallellt med kondensatorn (förklaras nedan)

D) Anslut en ledning från kondensatorns positiva terminal till den analoga stift A0 på arduino.

E) ** Anslut jordstiften på arduino till den totala marken, annars fungerar inte kretsen.

MÅL MED ARDUINO ::

Du kan använda vilken mikrokontroller som helst, men jag har använt arduino på grund av dess enkla IDE. I grund och botten är funktionen hos arduino eller någon mikrokontroller här att ta spänningen över 1 k ohm-motstånd som analog ingång och konvertera det värdet till elnätet. spänningsvärde med hjälp av en formel (förklaras i arbetsavsnittet). Arduino skriver vidare ut detta huvudvärde på seriell bildskärm eller bärbar datorskärm.

SPÄNNINGSDELARE KRETS:

Som redan nämnts i komponentavsnittet måste motstånd (som utgör en spänningsdelarkrets) ha hög effekt eftersom vi ska ansluta dem direkt till nätadapter.

Och därför ersätter denna spänningsdelarkrets transformatorn. Eftersom arduino kan ta maximalt 5v som analog ingång används spänningsdelarkrets för att dela högspänning i lågspänning (mindre än 5v). Låt oss anta att nätspänningen är 350 volt (r.m.s)

Vilket ger maximal eller toppspänning = 300 * 1,414 = 494,2 volt

Så toppspänning över 1 k ohm-motstånd är = (494,2 volt / 101k) * 1k = 4,9 volt (maximalt)

Anmärkning: * men även för 350 r.m.s är detta 4,9 volt inte r.m.s vilket betyder att i verkligheten spänningen på den analoga stiftet av arduino kommer att vara mindre än 4,9 v.

Från dessa beräkningar observeras därför att denna krets säkert kan mäta växelspänning runt 385 r.m.s.

VARFÖR DIODE?

Eftersom arduino inte kan ta negativ spänning som ingång, är det mycket viktigt att ta bort negativ del av ingång a.c sin våg över 1 k ohm motstånd. Och för att göra det rättas det med en diod. Du kan också använda en brygglikriktare för bättre resultat.

VARFÖR KAPACITOR?
Även efter korrigering finns krusningar i våg och för att ta bort sådana krusningar används en kondensator. Kondensator släpper ut spänningen innan den matas till arduino.

VARFÖR ZENER DIODERAR

Spänning större än 5 volt kan skada arduino. Därför används en 5-zenerdiod för att skydda den. Om växelspänningen ökar över 380 volt, dvs. mer än 5 volt på den analoga stiften, kommer zenerdioden att brytas ned. Således kortsluter kondensatorn till jord. Detta säkerställer säkerheten för arduino.

KODA:

Bränn den här koden 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()
}

Förstå kod:

1. VARIABEL x:

X är det mottagna analoga ingångsvärdet (spänning) från stift A0 enligt specifikation i koden, dvs.

x = pinMode (A0, INPUT) // ställ in pin a0 som ingångsstift

2. VARIABEL OCH:

För att nå denna formel y = (x * .380156) måste vi först göra någon form av beräkningar:

Denna krets ger här alltid spänning mindre än det faktiska värdet på stift A0 för arduino på grund av kondensator och diod. Vilket innebär att spänningen på den analoga stiftet alltid är mindre än spänningen över 1 k ohm-motstånd.

Därför måste vi ta reda på det värde på ingångsspänningen där vi får 5 volt eller 1023 analogt värde på stift A0. Enligt hit and trial-metoden är värdet cirka 550 volt (topp) som visas i simuleringen.

I r.m.s 550 toppvolts = 550 / 1.414 = 388.96 volt r.m.s. Därför för detta r.m.s-värde får vi 5 volt på stift A0. Så den här kretsen kan mäta maximalt 389 volt.

Nu för 1023 analogt värde på stift A0 --- 389 a.c volt = y

Vilket ger, för något analogt värde (x) y = (389/1023) * x a.c volt

ELLER y = .38015 * x a.c volt

Du kan tydligt se i fig att tryckt a.c-värde på seriell bildskärm också är 389 volt

Skriva ut nödvändiga värden på skärmen ::

Vi kräver att två värden skrivs ut på seriell bildskärm som visas i simuleringsbilden:

1. Analogt ingångsvärde mottaget av den analoga stift A0 enligt specifikationen i koden:

Serial.print ('analog inmatning') // ange namn till motsvarande värde som ska skrivas ut

Serial.print (x) // skriv ut analogt värde på seriell bildskärm

2. Verkligt värde på växelspänningen från nätet som anges i koden:

Serial.print ('AC voltage') // ange namn till motsvarande värde som ska skrivas ut

Serial.print (y) // skriver ut ac-värdet på seriell bildskärm

ARBETE AV DENNA TRANSFORMERLÖSA AC VOLTMETER MED ARDUINO

1. Spänningsdelarkretsen omvandlar eller sänker ned nätspänningen till motsvarande lågspänningsvärde.

2. Denna spänning efter korrigering tas av en analog stift av arduino och med hjälp av formeln

y = 0,38015 * x a.c volt omvandlas till faktisk nätspänning.

3. Detta konverterade värde skrivs sedan ut på seriell bildskärm av arduino IDE.

SIMULERING:

För att se hur nära det utskrivna värdet på skärmen till det faktiska a.c-värdet körs simulering för olika värden på a.c-spänningar:

A) 220 volt eller 311 amplitud

B) 235 volt eller 332,9 amplitud

C) 300 volt eller 424,2

Följaktligen observeras det från följande resultat att för 220 a.c matning visar arduino 217 volt. Och när detta a.c-värde ökar blir simuleringsresultaten mer exakta, vilket är mer nära ingångens a.c-värde.