Transformatorloze AC Voltmeter Circuit met Arduino

In dit artikel leren we hoe je met Arduino een transformatorloze AC voltmeter kunt maken.

Maken een analoge voltmeter het is geen gemakkelijke taak om er een te bouwen, je moet een goede kennis hebben van fysieke grootheden zoals koppel en snelheid, wat erg moeilijk kan zijn als het gaat om hun praktische toepassingen.

DoorAnkit Negi

Maar een digitale voltmeter vergeleken met analoge voltmeter kan worden gemaakt snel en ook dat met heel weinig moeite. Nu kan de digitale voltmeter van een dag worden gemaakt met behulp van een microcontroller of een ontwikkelbord zoals Arduino door code van 4-5 regels te gebruiken.

Waarom is dit AC Voltmeter-circuit anders?

Als u naar Google gaat en zoekt naar 'AC voltmeter met arduino', vindt u overal op internet veel circuits. Maar in bijna al die schakelingen zul je een transformator aantreffen.

Circuit in dit project lost dit probleem volledig op door de transformator te vervangen door een hoog wattspanningsdelercircuit. Dit circuit kan eenvoudig binnen enkele minuten op een klein breadboard worden gemaakt.

Om dit project te maken heb je de volgende componenten nodig:

1. Arduino

2. 100k ohm weerstand (2 watt)

3. 1k ohm weerstand (2 watt)

4. 1N4007-diode

5. Een zenerdiode 5 volt

6. 1 uf condensator

7. Verbindingskabels

SCHAKELSCHEMA:

Maak de aansluitingen zoals aangegeven in het schakelschema.

A) Maak een spanningsdeler met behulp van weerstanden en houd er rekening mee dat een weerstand van 1 kOhm op aarde moet worden aangesloten.

B) Verbind de p-klem van de diode direct na een weerstand van 1 k ohm zoals weergegeven in afb. en zijn n-terminal naar 1 uf condensator.

C) Vergeet niet om de zenerdiode parallel aan de condensator aan te sluiten (hieronder uitgelegd)

D) Verbind een draad van de positieve pool van de condensator met de analoge pin A0 van arduino.

E) ** verbind de aardingspin van de arduino met de algehele aarde, anders werkt het circuit niet.

DOELSTELLING VAN ARDUINO:

Nou, je kunt elke microcontroller gebruiken, maar ik heb Arduino gebruikt vanwege zijn gemakkelijke IDE. De fundamentele functie van Arduino of een andere microcontroller hier is om spanning te nemen over een weerstand van 1 k ohm als analoge ingang en die waarde om te zetten in netspanning a.c. spanningswaarde met behulp van een formule (uitgelegd in werkgedeelte). Arduino print deze netwaarde verder op een seriële monitor of laptopscherm.

SPANNINGSVERDELER CIRCUIT:

Zoals al vermeld in de componentsectie, moeten weerstanden (die een spanningsdelercircuit vormen) een hoog vermogen hebben, omdat we ze rechtstreeks op het lichtnet gaan aansluiten.

En daarom vervangt dit spanningsdelercircuit de transformator. Omdat Arduino maximaal 5 V als analoge ingang kan opnemen, wordt een spanningsdelercircuit gebruikt om de hoge netspanning te splitsen in een lage spanning (minder dan 5 V). Laten we aannemen dat de netspanning 350 volt (r.m.s) is.

Dat geeft maximale of piekspanning = 300 * 1,414 = 494,2 volt

Dus piekspanning over 1 k ohm weerstand is = (494,2 volt / 101 k) * 1 k = 4,9 volt (maximum)

Opmerking: * maar zelfs voor 350 r.m.s is deze 4,9 volt geen r.m.s, wat betekent dat de spanning op de analoge pin van arduino minder dan 4,9 v zal zijn.

Uit deze berekeningen wordt dus geconstateerd dat dit circuit veilig a.c-spanning kan meten rond 385 r.m.s.

WAAROM DIODE?

Omdat arduino geen negatieve spanning als ingang kan nemen, is het erg belangrijk om het negatieve deel van de ingang a.c sin wave over 1 k ohm weerstand te verwijderen. En om dat te doen, wordt het gelijkgericht met een diode. U kunt ook een bruggelijkrichter gebruiken voor betere resultaten.

WAAROM CONDENSATOR?
Zelfs na rectificatie zijn er rimpelingen in de golf aanwezig en om dergelijke rimpelingen te verwijderen wordt een condensator gebruikt. Condensator maakt de spanning glad voordat deze naar Arduino wordt gevoerd.

WAAROM ZENER DIODE

Een spanning van meer dan 5 volt kan de Arduino beschadigen. Om het te beschermen wordt daarom een ​​zenerdiode van 5 V gebruikt. Als de netspanning hoger wordt dan 380 volt, d.w.z. hoger dan 5 volt op de analoge pin, zal de zenerdiode defect raken. Dus kortsluiting van de condensator met aarde. Dit zorgt voor de veiligheid van arduino.

CODE:

Brand deze code in je arduino:

​

Code begrijpen:

1. VARIABEL x:

X is de ontvangen analoge ingangswaarde (spanning) van pin A0 zoals gespecificeerd in de code, d.w.z.

x = pinMode (A0, INPUT) // stel pin a0 in als input pin

2. VARIABEL EN:

Om tot deze formule y = (x * .380156) te komen, moeten we eerst een aantal berekeningen uitvoeren:

Dit circuit levert hier altijd een spanning die lager is dan de werkelijke waarde op pin A0 van arduino vanwege condensator en diode. Dat betekent dat de spanning op de analoge pin altijd lager is dan de spanning over de weerstand van 1 k ohm.

Daarom moeten we die waarde van de AC-ingangsspanning uitzoeken waarbij we 5 volt of 1023 analoge waarde op pin A0 krijgen. Volgens de hit- en trial-methode is die waarde ongeveer 550 volt (piek), zoals weergegeven in simulatie.

In r.m.s 550 piekvolt = 550 / 1,414 = 388,96 volt r.m.s. Daarom krijgen we voor deze effectieve waarde 5 volt op pin A0. Dit circuit kan dus maximaal 389 volt meten.

Nu voor 1023 analoge waarde op pin A0 --- 389 a.c volt = y

Dat geeft voor elke analoge waarde (x) y = (389/1023) * x a.c volt

OF y = .38015 * x a.c volt

U kunt in fig. Duidelijk zien dat de gedrukte a.c-waarde op een seriële monitor ook 389 volt is

Benodigde waarden op scherm afdrukken:

We hebben twee waarden nodig die op een seriële monitor moeten worden afgedrukt, zoals weergegeven in het simulatiebeeld:

1. Analoge ingangswaarde ontvangen door analoge pin A0 zoals gespecificeerd in de code:

Serial.print ('analaog input') // specificeer de naam van de corresponderende waarde die moet worden afgedrukt

Serial.print (x) // print analoge ingangswaarde op seriële monitor

2. Werkelijke waarde van wisselspanning van het lichtnet zoals gespecificeerd in de code:

Serial.print ('wisselspanning') // specificeer de naam van de corresponderende waarde die moet worden afgedrukt

Serial.print (y) // drukt de ac-waarde af op de seriële monitor

WERKING VAN DEZE TRANSFORMERLOZE AC VOLTMETER MET ARDUINO

1. Spanningsdelercircuit converteert of verlaagt de netspanning naar de overeenkomstige laagspanningswaarde.

2. Deze spanning na rectificatie wordt genomen door een analoge pin van Arduino en met behulp van de formule

y = 0,38015 * x a.c volt wordt omgezet in werkelijke netspanning.

3. Deze geconverteerde waarde wordt vervolgens afgedrukt op een seriële monitor van de Arduino IDE.

SIMULATIE:

Om te zien hoe dicht de afgedrukte waarde op het scherm de werkelijke a.c-waarde benadert, wordt simulatie uitgevoerd voor verschillende waarden van a.c-spanningen:

A) 220 volt of 311 amplitude

B) 235 volt of 332,9 amplitude

C) 300 volt of 424,2

Vandaar dat uit de volgende resultaten wordt opgemerkt dat voor 220 a.c-voeding de arduino 217 volt vertoont. En naarmate deze a.c-waarde toeneemt, worden de resultaten van de simulatie nauwkeuriger, wat dichter bij de ingevoerde a.c-waarde ligt.