בפרויקט זה אנו הולכים להכין מכשיר למדידת מתח AC באמצעות Arduino, אשר ימדוד את מתח אספקת הזרם החלופי בביתנו. אנחנו הולכים להדפיס את המתח על צג סדרתי של Arduino IDE וכן להראות על המולטימטר.
הכנת מד מתח דיגיטלי היא הרבה יותר קלה מלהכין אנלוגי מכיוון שבמקרה של מד מתח אנלוגי עליכם להיות בעלי ידע טוב על פרמטרים פיזיים כמו מומנט, אובדן חיכוך וכו 'ואילו במקרה של מד מתח דיגיטלי תוכלו פשוט להשתמש במטריצת LCD או LED או אפילו המחשב הנייד שלך (כמו במקרה זה) כדי להדפיס את ערכי המתח עבורך. להלן מספר פרויקטים של מד מתח דיגיטלי:
- מעגל מד מתח דיגיטלי פשוט עם PCB באמצעות ICL7107
- מעגל מד מתח LM3914
- מד מתח דיגיטלי 0-25V באמצעות מיקרו בקר AVR
רכיבים נדרשים:
- שנאי 12-0-12 אחד
- דיודה 1N4007
- קבל 1uf
- נגדים 10k; 4.7k.
- דיודת זנר (5V)
- ארדואינו UNO
- חוטי חיבור
תרשים מעגל מד מתח Arduino:
דיאגרמת מעגלים עבור מד מתח Arduino זה מוצגת לעיל.
חיבורים:
- חבר את הצד המתח הגבוה (220 וולט) של השנאי לחשמל והמתח הנמוך (12 וולט) למעגל מחלק המתח.
- חבר את הנגד 10k בסדרה עם הנגד של 4.7k אך הקפד לקחת מתח כקלט על פני הנגד 4.7k.
- חבר דיודה כמתואר.
- חבר קבלים ודיודת זנר לאורך 4.7k
- חבר חוט ממסוף n של דיודה לסיכה האנלוגית A0 של Arduino.
** הערה: האם חבר פינת הארקה של ארדואינו לנקודה כפי שמוצג באיור או שהמעגל לא יעבוד.
צורך במעגל מחלק מתח?
כאשר אנו משתמשים בשנאי 220/12 וולט, אנו מקבלים 12 וולט בצד ה- LV. מכיוון שמתח זה אינו מתאים ככניסה לארדואינו אנו זקוקים למעגל מחלק מתח שיכול לתת ערך מתח מתאים כקלט לארדואינו.
מדוע מחברים דיודה וקבל?
מכיוון שארדואינו לא לוקח ערכי מתח שליליים כקלט, עלינו להסיר תחילה את המחזור השלילי של ירידת זרם חילופין כך שרק ערך המתח החיובי ייקח על ידי ארדואינו. לפיכך מחוברת דיודה לתיקון המתח המורד. עיין במיישר חצי גל ומעגל מיישר גל מלא למידע נוסף על תיקון.
מתח מתוקן זה אינו חלק מכיוון שהוא מכיל אדוות גדולות שאינן יכולות לתת לנו שום ערך אנלוגי מדויק. לפיכך הקבל מחובר להחלקת אות ה- AC.
מטרת דיודת הזנר?
ארדואינו עלול לגרום נזק אם מוזן אליו מתח גדול מ -5 וולט. לפיכך מחוברת דיודת זנר 5 וולט על מנת להבטיח את בטיחותם של ארדואינו שהתקלות במקרה שמתח זה עולה על 5 וולט.
עבודה של מד מתח AC מבוסס Arduino:
1. מתח מדרגות מתקבל בצד ה- LV של השנאי המתאים לשימוש בנגדי דירוג הספק רגילים.
2. ואז נקבל ערך מתח מתאים על פני הנגד 4.7k
מתח מקסימלי שניתן למדוד נמצא על ידי הדמיית מעגל זה על גבי פרוטאוס (מוסבר בסעיף הדמיה).
3. Arduino לוקח את המתח הזה כקלט מפין A0 בצורה של ערכים אנלוגיים בין 0 ל 1023. 0 הוא 0 וולט ו- 1023 הוא 5 וולט.
4. לאחר מכן, ארדואינו ממיר ערך אנלוגי זה למתח AC מקביל על ידי נוסחה. (מוסבר בסעיף הקוד).
סימולציה:
מעגל מדויק מיוצר בפרוטאוס ואז מדומה. כדי למצוא מתח מרבי שמעגל זה יכול למדוד את שיטת ההיט והניסוי משמש.
בהפקת מתח השיא של האלטרנטור 440 (311 רמ"ש) נמצא שהמתח על סיכה A0 הוא 5 וולט כלומר מקסימום. מכאן שמעגל זה יכול למדוד מתח מרבי של 311 רמ"ש.
סימולציה מתבצעת עבור מתחים שונים בין 220 רמ"ש ל -440 וולט.
הסבר קוד:
קוד ArduinoVoltmeter מלא ניתן בסוף פרויקט זה ומוסבר היטב באמצעות ההערות. כאן אנו מסבירים חלק ממנה.
m הוא הערך האנלוגי הקלט שהתקבל על סיכה A0 כלומר, m = pinMode (A0, INPUT); // הגדר סיכה a0 כסיכת קלט
כדי להקצות משתנה n לנוסחה זו n = (m * . 304177), תחילה מבצעים חישובים כלשהם על ידי שימוש בנתונים שהתקבלו בסעיף הדמיה:
כפי שנראה בתצלום סימולציה, ערך אנלוגי 5V או 1023 מתקבל בסיכה A0 כאשר מתח AC קלט הוא 311 וולט. לָכֵן:
אז כל ערך אנלוגי אקראי תואם ל- (311/1023) * m כאשר m מתקבל ערך אנלוגי.
לפיכך אנו מגיעים לנוסחה זו:
n = (311/1023) * מ 'וולט או n = (מ'.304177)
כעת ערך מתח זה מודפס על הצג הטורי באמצעות פקודות סדרתיות כמוסבר להלן. וגם מוצג על המולטימטר כפי שהודגם בסרטון להלן.
הערכים המודפסים על המסך הם:
ערך קלט אנלוגי כמפורט בקוד:
Serial.print ("קלט אנלוגי"); // זה נותן שם שהוא "קלט אנלוגי" לערך האנלוגי המודפס Serial.print (m); // זה פשוט מדפיס את הערך האנלוגי של הקלט
מתח זרם נדרש כמפורט בקוד:
Serial.print ("מתח מתח"); // זה נותן את השם "מתח AC" לערך האנלוגי המודפס Serial.print (n); // זה פשוט מדפיס את ערך מתח המתח