Litar Voltmeter AC Transformerless Menggunakan Arduino

Dalam artikel ini kita belajar bagaimana membuat voltmeter AC tanpa transformer menggunakan Arduino.

Pembuatan voltmeter analog bukan tugas yang mudah kerana untuk membina satu, anda mesti mempunyai pengetahuan yang baik mengenai kuantiti fizikal seperti tork, kelajuan yang sangat sukar ketika menggunakan aplikasi praktikalnya.

OlehAnkit Negi

Tetapi a voltmeter digital berbanding dengan voltmeter analog boleh dibuat cepat dan itu juga dengan usaha yang sangat sedikit. Kini voltmeter digital sehari boleh dibuat menggunakan mikrokontroler atau papan pengembangan seperti arduino dengan menggunakan kod baris 4-5.

Mengapa litar Voltmeter AC ini berbeza?

Sekiranya anda pergi ke Google dan mencari 'voltmeter AC menggunakan arduino', anda akan menemui banyak litar di seluruh internet. Tetapi di hampir semua litar tersebut, anda akan menemui pengubah yang sedang digunakan.

Litar dalam projek ini menyelesaikan masalah ini sepenuhnya dengan mengganti pengubah dari litar pembahagi voltan watt tinggi. Litar ini dapat dibuat dengan mudah di papan roti kecil dalam beberapa minit. Komponen yang diperlukan:

Untuk membuat projek ini, anda memerlukan komponen berikut:

1. Arduino

2. Perintang 100k ohm (2 watt)

3. Perintang 1k ohm (2 watt)

4. 1N4007 diod

5. Satu diod zener 5 volt

6. 1 kapasitor uf

7. Menyambung wayar

RAJAH LITAR:

Buat sambungan seperti yang ditunjukkan dalam rajah litar.

A) Buat pembahagi voltan menggunakan perintang dengan mengingat bahawa perintang 1 k ohm harus disambungkan ke tanah.

B) Sambungkan terminal p- diod secara langsung selepas perintang 1 k ohm seperti yang ditunjukkan dalam rajah. dan terminal n ke kapasitor 1 uf.

C) Jangan lupa sambungkan diod zener selari dengan kapasitor (dijelaskan di bawah)

D) Sambungkan wayar dari terminal positif kapasitor ke pin analog A0 dari arduino.

E) ** sambungkan pin ground arduino ke tanah keseluruhan litar tidak akan berfungsi.

OBJEKTIF ARDUINO ::

Anda boleh menggunakan mikrokontroler apa pun, tetapi saya telah menggunakan arduino kerana IDE yang mudah. Pada asasnya fungsi arduino atau mikrokontroler di sini adalah untuk mengambil voltan merintangi perintang 1 k ohm sebagai input analog dan menukar nilai itu menjadi sesalur a.c. nilai voltan dengan menggunakan formula (dijelaskan di bahagian kerja). Arduino mencetak nilai utama ini pada monitor bersiri atau skrin komputer riba.

PEKELILING BAHAGIAN Tegangan:

Seperti yang telah disebutkan di bahagian komponen, perintang (yang membentuk litar pembahagi voltan) mestilah mempunyai nilai daya tinggi kerana kita akan menghubungkannya terus ke bekalan elektrik a.c.

Oleh itu litar pembahagi voltan ini menggantikan pengubah. Oleh kerana arduino boleh mengambil maksimum 5v sebagai input analog, litar pembahagi voltan digunakan untuk membahagikan voltan tinggi utama ke voltan rendah (kurang dari 5v). Mari kita anggap bahawa voltan bekalan utama ialah 350 volt (r.m.s)

Yang memberikan voltan maksimum atau puncak = 300 * 1.414 = 494.2 volt

Jadi voltan puncak merentasi perintang 1 k ohm adalah = (494.2volts / 101k) * 1k = 4.9volts (maksimum)

Catatan: * tetapi walaupun untuk 350 r.ms, 4,9 volt ini bukan r.m.s yang bermaksud voltan realiti pada pin analog arduino akan kurang dari 4,9 v.

Oleh itu dari pengiraan ini diperhatikan bahawa litar ini dapat mengukur voltan a.c dengan selamat sekitar 385 r.m.s.

KENAPA DIODE?

Oleh kerana arduino tidak dapat mengambil voltan negatif sebagai input, sangat penting untuk membuang bahagian negatif gelombang sinus a.c merintangi perintang 1 k ohm. Dan untuk melakukannya ia diperbaiki menggunakan dioda. Anda juga boleh menggunakan penyearah jambatan untuk hasil yang lebih baik.

KENAPA Kapasitor?
Walaupun selepas pembetulan terdapat riak gelombang dan untuk menghilangkan riak seperti itu, kapasitor sedang digunakan. Kapasitor melancarkan voltan sebelum memasangnya ke arduino.

KENAPA ZENER DIODE

Voltan lebih besar daripada 5 volt boleh merosakkan arduino. Oleh itu untuk melindunginya, diod zener 5 v digunakan. Sekiranya voltan utama a.c meningkat melebihi 380 volt, iaitu lebih besar daripada 5 volt pada pin analog, pemecahan diod zener akan berlaku. Dengan demikian memendekkan kapasitor ke tanah. Ini memastikan keselamatan arduino.

KOD:

Bakar kod ini di arduino anda:

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()
}

Memahami kod:

1. PELBAGAI x:

X adalah nilai analog input yang diterima (voltan) dari pin A0 seperti yang ditentukan dalam kod iaitu,

x = pinMode (A0, INPUT) // tetapkan pin a0 sebagai pin input

2. BERBAGAI DAN:

Untuk mencapai formula ini y = (x * .380156), pertama kita harus melakukan beberapa pengiraan:

Litar ini di sini selalu memberikan voltan kurang daripada nilai sebenar pada pin A0 arduino kerana kapasitor dan diod. Maksudnya voltan pada pin analog selalu kurang daripada voltan merintangi 1 k ohm perintang.

Oleh itu, kita harus mengetahui bahawa nilai voltan ac input di mana kita mendapat 5 volt atau nilai analog 1023 pada pin A0. Dengan kaedah tekan dan percubaan, nilainya sekitar 550 volt (puncak) seperti yang ditunjukkan dalam simulasi.

Dalam r.m.s 550 volt voltan tinggi = 550 / 1.414 = 388.96 volt r.m.s. Oleh itu untuk nilai r.m ini kita memperoleh 5 volt pada pin A0. Jadi litar ini dapat mengukur maksimum 389 volt.

Sekarang untuk nilai analog 1023 pada pin A0 --- 389 a.c volt = y

Yang memberikan, untuk sebarang nilai analog (x) y = (389/1023) * x a.c volt

ATAU y = .38015 * x a.c volt

Anda dapat melihat dengan jelas dalam gambar bahawa nilai a.c yang dicetak pada monitor bersiri juga 389 volt

Mencetak nilai yang diperlukan pada skrin ::

Kami memerlukan dua nilai untuk dicetak pada monitor bersiri seperti yang ditunjukkan dalam gambar simulasi:

1. Nilai input analog yang diterima oleh pin analog A0 seperti yang dinyatakan dalam kod:

Serial.print ('input analaog') // tentukan nama dengan nilai yang sesuai untuk dicetak

Serial.print (x) // nilai analog input cetak pada monitor bersiri

2. Nilai sebenar voltan ac dari sesalur seperti yang dinyatakan dalam kod:

Serial.print ('voltan ac') // tentukan nama dengan nilai yang sesuai untuk dicetak

Serial.print (y) // mencetak nilai ac pada Serial monitor

KERJA VOLTMETER AC TRANSFORMERLESS INI MENGGUNAKAN ARDUINO

1. Litar pembahagi voltan menukar atau menurunkan voltan ac utama ke nilai voltan rendah yang sepadan.

2. Voltan ini setelah pembetulan diambil oleh pin analog arduino dan dengan menggunakan formula

y = 0.38015 * x a.c volt ditukar menjadi voltan nilai sesalur elektrik sebenar.

3. Nilai yang ditukar ini kemudian dicetak pada monitor bersiri arduino IDE.

SIMULASI:

Untuk melihat seberapa dekat nilai cetak di skrin dengan nilai a.c sebenar, simulasi dijalankan untuk nilai voltan a.c yang berbeza:

A) 220 volt atau 311 amplitud

B) 235 volt atau 332.9 amplitud

C) 300 volt atau 424.2

Oleh itu dari hasil berikut diperhatikan bahawa untuk bekalan 220 a.c, arduino menunjukkan 217 volt. Dan apabila nilai a.c ini meningkat, hasil simulasi menjadi lebih tepat yang lebih hampir dengan nilai a.c input.