Transformerless AC Voltmeter Circuit ved hjelp av Arduino

I denne artikkelen lærer vi hvordan du lager et transformerfritt vekselstrøm voltmeter ved hjelp av Arduino.

Lager et analogt voltmeter Det er ikke en lett oppgave å bygge en, du må ha god kunnskap om fysiske størrelser som dreiemoment, hastighet som kan være veldig vanskelig når det gjelder praktiske bruksområder.

AvAnkit Negi

Men en digitalt voltmeter sammenlignet med analog voltmeter kan lages raskt og det også med veldig liten innsats. Nå kan en dags digitale voltmeter lages ved hjelp av en mikrokontroller eller et utviklingskort som arduino ved å bruke 4-5 linjekoder.

Hvorfor er denne AC-voltmeterkretsen annerledes?

Hvis du går til Google og søker 'AC voltmeter ved hjelp av arduino', vil du finne mange kretser over hele internett. Men i nesten alle disse kretsene finner du en transformator som brukes.

Krets i dette prosjektet løser dette problemet fullstendig ved å erstatte transformatoren fra en høy-watts spenningsdelerkrets. Denne kretsen kan enkelt lages på et lite brødbrett i løpet av få minutter. Komponenter som kreves:

For å lage dette prosjektet trenger du følgende komponenter:

1. Arduino

2. 100k ohm motstand (2 watt)

3. 1k ohm motstand (2 watt)

4. 1N4007 diode

5. En zenerdiode 5 volt

6. 1 uf kondensator

7. Koble ledninger

KRETSDIAGRAM:

Opprett tilkoblinger som vist i kretsskjemaet.

A) Lag en spenningsdeler ved hjelp av motstander, og husk at 1 k ohm motstand skal kobles til jord.

B) Koble diodens p-terminal direkte etter 1 k ohm motstand som vist på fig. og dens n-terminal til 1 uf kondensator.

C) Ikke glem å koble zenerdiode parallelt med kondensatoren (forklart nedenfor)

D) Koble en ledning fra kondensatorens positive terminal til den analoge pinnen A0 på arduino.

E) ** Koble jordpinnen til arduino til den totale bakken, ellers vil ikke kretsen fungere.

MÅL FOR ARDUINO ::

Vel, du kan bruke hvilken som helst mikrokontroller, men jeg har brukt arduino på grunn av sin enkle IDE. I utgangspunktet er funksjonen til arduino eller hvilken som helst mikrokontroller her å ta spenning over 1 k ohm motstand som analog inngang og konvertere den verdien til strømnettet vekselstrøm. spenningsverdi ved hjelp av en formel (forklart i arbeidsdelen). Arduino skriver videre ut denne hovedverdien på seriell skjerm eller bærbar PC-skjerm.

SPENNINGSDELER KRETS:

Som allerede nevnt i komponentseksjonen, må motstandene (som utgjør en spenningsdelerkrets) være av høy effekt, da vi skal koble dem direkte til strømforsyningen.

Og derfor erstatter denne spenningsdelerkretsen transformatoren. Siden arduino kan ta maksimalt 5v som analog inngang, brukes spenningsdelerkrets for å dele høyspenning i lavspenning (mindre enn 5v). La oss anta at strømforsyningsspenningen er 350 volt (r.m.s)

Noe som gir maksimal eller toppspenning = 300 * 1,414 = 494,2 volt

Så toppspenning over 1 k ohm motstand er = (494,2 volt / 101k) * 1k = 4,9 volt (maksimum)

Merk: * men selv i 350 o / min er dette 4,9 volt ikke o / min. Det betyr i virkeligheten at spenningen på den analoge pinnen til arduino vil være mindre enn 4,9 v.

Fra disse beregningene observeres det derfor at denne kretsen trygt kan måle vekselspenning rundt 385 r.m.s.

HVORFOR DIODE?

Siden arduino ikke kan ta negativ spenning som inngang, er det veldig viktig å fjerne negativ del av inngang a.c sin bølge over 1 k ohm motstand. Og for å gjøre det, blir det rettet opp ved hjelp av en diode. Du kan også bruke en bro likeretter for bedre resultater.

HVORFOR KAPACITOR?
Selv etter utbedring er det krusninger tilstede i bølgen, og for å fjerne slike krusninger brukes en kondensator. Kondensator glatter ut spenningen før den mates til arduino.

HVORFOR ZENER DIODER

Spenning større enn 5 volt kan skade arduino. Derfor brukes en 5 v zener-diode for å beskytte den. Hvis a.c-netspenningen øker utover 380 volt, dvs. mer enn 5 volt på den analoge stiften, vil det oppstå en zenerdiode. Dermed kortsluttes kondensatoren til jord. Dette sikrer sikkerheten til arduino.

KODE:

Brenn denne 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()
}

Forståelse av kode:

1. VARIABEL x:

X er den inngangs analoge verdien mottatt (spenning) fra pin A0 som spesifisert i koden, dvs.

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

2. VARIABEL OG:

For å komme til denne formelen y = (x * .380156), må vi først gjøre noen form for beregninger:

Denne kretsen gir alltid spenning mindre enn den faktiske verdien på pin A0 til arduino på grunn av kondensator og diode. Hvilket betyr at spenningen på den analoge stiften alltid er mindre enn spenningen over 1 k ohm motstand.

Derfor må vi finne ut hvilken verdi av vekselstrøm som vi får 5 volt eller 1023 analog verdi på pin A0. Ved hit and trial-metoden er denne verdien rundt 550 volt (topp) som vist i simulering.

I r.m.s 550 peak volt = 550 / 1.414 = 388.96 volt r.m.s. Derfor får vi 5 volt på pin A0 for denne r.m.s-verdien. Så denne kretsen kan måle maksimalt 389 volt.

Nå for 1023 analog verdi på pin A0 --- 389 a.c volt = y

Som gir, for en hvilken som helst analog verdi (x) y = (389/1023) * x a.c volt

ELLER y = .38015 * x a.c volt

Du kan tydelig se på fig. At utskrevet a.c-verdi på seriell skjerm også er 389 volt

Skrive ut nødvendige verdier på skjermen ::

Vi krever at to verdier skrives ut på seriell skjerm som vist på simuleringsbildet:

1. Analog inngangsverdi mottatt av analog pin A0 som spesifisert i koden:

Serial.print ('analog-input') // spesifiser navn til den tilsvarende verdien som skal skrives ut

Serial.print (x) // skriv ut analog verdi på seriell skjerm

2. Faktisk verdi av vekselstrøm fra strømnettet som spesifisert i koden:

Serial.print ('AC voltage') // spesifiser navn til den tilsvarende verdien som skal skrives ut

Serial.print (y) // skriver ut AC-verdien på seriell skjerm

ARBEID AV DENNE TRANSFORMERLØSE AC VOLTMETEREN VED ARDUINO

1. Spenningsdelerkrets konverterer eller trapper ned vekselstrømspenningen til tilsvarende lavspenningsverdi.

2. Denne spenningen etter retting blir tatt av den analoge pinnen av arduino og ved hjelp av formelen

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

3. Denne konverterte verdien skrives deretter ut på seriell skjerm av arduino IDE.

SIMULERING:

For å se hvor nær den trykte verdien på skjermen til den aktuelle a.c-verdien, kjøres simulering for forskjellige verdier av a.c-spenninger:

A) 220 volt eller 311 amplitude

B) 235 volt eller 332,9 amplitude

C) 300 volt eller 424,2

Fra følgende resultater observeres det derfor at for 220 a.c forsyning viser arduino 217 volt. Og når denne a.c-verdien øker, blir simuleringsresultatene mer nøyaktige som er nærmere inngangs a.c-verdien.