Transformerless AC Voltmeter Circuit Gamit ang Arduino

Sa artikulong ito natututunan namin kung paano gumawa ng isang transformer na AC voltmeter gamit ang Arduino.

Paggawa isang analog voltmeter ay hindi isang madaling gawain upang bumuo ng isa dapat kang magkaroon ng mahusay na kaalaman sa mga pisikal na dami tulad ng metalikang kuwintas, bilis na maaaring maging napakahirap pagdating sa kanilang mga praktikal na aplikasyon.

NiAnkit Negi

Ngunit a digital voltmeter kumpara sa maaaring gawin ang analog voltmeter mabilis at iyon din sa napakakaunting pagsisikap. Ngayon ang isang digital voltmeter ng isang araw ay maaaring gawin gamit ang isang microcontroller o development board tulad ng arduino sa pamamagitan ng paggamit ng 4-5 line code.

Bakit iba ang AC Voltmeter circuit na ito?

Kung pupunta ka sa Google at maghanap ng 'AC voltmeter gamit ang arduino' mahahanap mo ang maraming mga circuit sa buong internet. Ngunit sa halos lahat ng mga circuit ay makakahanap ka ng isang transpormer na ginagamit.

Nalulutas ng circuit sa proyektong ito ang problemang ito nang buo sa pamamagitan ng pagpapalit ng transpormer mula sa isang mataas na watt voltage divider circuit. Ang circuit na ito ay maaaring madaling gawin sa isang maliit na breadboard sa loob ng ilang minuto. Kinakailangan ang mga sangkap:

Para sa paggawa ng proyektong ito kailangan mo ng mga sumusunod na sangkap:

1. Arduino

2. 100k ohm risistor (2 watt)

3. 1k ohm risistor (2 watt)

4. 1N4007 diode

5. Isang zener diode 5 volts

6. 1 uf kapasitor

7. Pagkonekta ng mga wire

DIIRA NG CIRCUIT:

Gumawa ng mga koneksyon tulad ng ipinapakita sa circuit diagram.

A) Gumawa ng isang divider ng boltahe gamit ang resistors na isinasaalang-alang na 1 k ohm risistor ay dapat na konektado sa lupa.

B) Direktang kumonekta sa terminal ng diode pagkatapos ng 1 k ohm risistor tulad ng ipinakita sa fig. at ang n- terminal nito sa 1 uf capacitor.

C) Huwag kalimutan na ikonekta ang zener diode nang kahanay sa capacitor (ipinaliwanag sa ibaba)

D) Ikonekta ang isang kawad mula sa positibong terminal ng capacitor sa analog pin A0 ng arduino.

E) ** ikonekta ang ground pin ng arduino sa pangkalahatang ground else circuit ay hindi gagana.

LAYUNIN NG ARDUINO ::

Maaari mong gamitin ang anumang microcontroller, ngunit gumamit ako ng arduino dahil sa madaling IDE. Karaniwang pag-andar ng arduino o anumang microcontroller dito ay upang kumuha ng boltahe sa kabuuan ng 1 k ohm risistor bilang analog input at i-convert ang halagang iyon sa mains a.c. halaga ng boltahe sa pamamagitan ng paggamit ng isang pormula (ipinaliwanag sa seksyon ng pagtatrabaho). Karagdagang nai-print ng Arduino ang halagang pangunahing ito sa serial monitor o laptop screen.

VOLTAGE DIVIDER CIRCUIT:

Tulad ng nabanggit na sa seksyon ng sangkap, ang mga resistors (na bumubuo ng isang circuit ng divider ng boltahe) ay dapat na may mataas na rating ng kuryente habang ididugtong namin ang mga ito nang direkta sa mains a.c supply.

At samakatuwid ang boltahe na divider circuit na ito ay pumapalit sa transpormer. Dahil ang arduino ay maaaring tumagal ng maximum na 5v bilang analog input, ginagamit ang voltage divider circuit upang hatiin ang mains mataas na boltahe sa mababang boltahe (mas mababa sa 5v). Magsagawa tayo ng palagay na ang boltahe ng supply ng mains ay 350 volts (r.m.s)

Alin ang nagbibigay ng maximum o rurok na boltahe = 300 * 1.414 = 494.2 volts

Kaya ang pinakamataas na boltahe sa kabuuan ng 1 k ohm risistor ay = (494.2volts / 101k) * 1k = 4.9volts (maximum)

Tandaan: * ngunit kahit na para sa 350 r.mga ito 4.9 volts ay hindi r.m.s na nangangahulugang sa katotohanan boltahe sa analog pin ng arduino ay mas mababa sa 4.9 v.

Samakatuwid mula sa mga kalkulasyon na ito ay sinusunod na ang circuit na ito ay maaaring ligtas na masukat ang a.c boltahe sa paligid ng 385 r.m.

BAKIT DIODE?

Dahil ang arduino ay hindi maaaring kumuha ng negatibong boltahe bilang input, napakahalagang alisin ang negatibong bahagi ng input a.c sin wave sa kabuuan ng 1 k ohm risistor. At upang gawin ito ay naituwid gamit ang isang diode. Maaari mo ring gamitin ang isang tulay na tagapagpatuwid para sa mas mahusay na mga resulta.

BAKIT CAPACITOR?
Kahit na pagkatapos ng pagwawasto mayroong mga ripples na naroroon sa alon at upang alisin ang mga naturang mga ripples, isang capacitor ang ginagamit. Gawin ng kapasitor ang boltahe bago pakainin ito sa arduino.

BAKIT SI ZENER DIODE

Ang boltahe na mas malaki sa 5 volts ay maaaring makapinsala sa arduino. Samakatuwid upang maprotektahan ito, isang 5 v zener diode ang ginagamit. Kung ang boltahe ng a.c mains ay tumataas nang lampas sa 380 volts ibig sabihin mas malaki sa 5 volts sa analog pin, magaganap ang pagkasira ng zener diode. Sa gayon ay pinapaikli ang capacitor sa lupa. Tinitiyak nito ang kaligtasan ng arduino.

CODE:

Sunugin ang code na ito sa iyong 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()
}

Pag-unawa sa code:

1. VARIABLE x:

Ang X ay ang input na halagang analog na natanggap (boltahe) mula sa pin A0 tulad ng tinukoy sa code ibig sabihin,

x = pinMode (A0, INPUT) // itakda ang pin a0 bilang input pin

2. VARIABLE AT:

Upang makarating sa pormulang ito y = (x * .380156), kailangan muna nating gumawa ng ilang uri ng mga kalkulasyon:

Ang circuit na ito dito ay laging nagbibigay ng boltahe na mas mababa kaysa sa aktwal na halaga sa pin A0 ng arduino dahil sa capacitor at diode. Na nangangahulugang ang boltahe sa analog pin ay palaging mas mababa kaysa sa boltahe sa kabuuan ng 1 k ohm risistor.

Samakatuwid kailangan nating malaman na ang halaga ng input ac boltahe kung saan nakakakuha tayo ng 5 volts o 1023 analog na halaga sa pin A0. Sa pamamagitan ng pamamaraang hit at trial, ang halagang iyon ay nasa 550 volts (rurok) tulad ng ipinakita sa simulation.

Sa r.m.s 550 rurok na volts = 550 / 1.414 = 388.96 volts r.m. Samakatuwid para sa halagang ito ng r.m.s nakakakuha kami ng 5 volts sa pin A0. Kaya't ang circuit na ito ay maaaring sukatin ang maximum na 389 volts.

Ngayon para sa 1023 na halagang analog sa pin A0 --- 389 a.c volts = y

Alin ang nagbibigay, para sa anumang halagang analog (x) y = (389/1023) * x a.c volts

O y = .38015 * x a.c volts

Maaari mong malinaw na obserbahan sa fig na naka-print na halaga ng a.c sa serial monitor ay 389 volts din

Pag-print ng mga kinakailangang halaga sa screen ::

Kinakailangan namin ang dalawang halaga upang mai-print sa serial monitor tulad ng ipinakita sa larawan ng simulation:

1. Ang halaga ng input ng analog na natanggap ng analog pin A0 tulad ng tinukoy sa code:

Serial.print ('analaog input') // tukuyin ang pangalan sa kaukulang halaga na mai-print

Serial.print (x) // print input analog na halaga sa serial monitor

2. Tunay na halaga ng boltahe ng ac mula sa mains tulad ng tinukoy sa code:

Serial.print ('ac voltage') // tukuyin ang pangalan sa kaukulang halaga na mai-print

Ang Serial.print (y) // ay naglilimbag ng halaga ng ac sa Serial monitor

TRABAHO NG TRANSFORMERLESS AC VOLTMETER NA ITO GAMIT ANG ARDUINO

1. Ang boltahe divider circuit ay nagko-convert o bumaba pababa sa mainstreng ac ac sa kaukulang halaga ng mababang boltahe.

2. Ang boltahe na ito pagkatapos ng pagwawasto ay kinuha ng analog pin ng arduino at sa pamamagitan ng paggamit ng formula

y = 0.38015 * x a.c volts ay na-convert sa aktwal na mains a.c halaga ng boltahe.

3. Ang na-convert na halaga na ito ay naka-print sa serial monitor ng arduino IDE.

SIMULATION:

Upang makita kung gaano kalapit ang naka-print na halaga sa screen sa aktwal na halaga ng a.c, pinapatakbo ang simulation para sa iba't ibang mga halaga ng a.c voltages:

A) 220 volts o 311 amplitude

B) 235 volts o 332.9 amplitude

C) 300 volts o 424.2

Samakatuwid mula sa mga sumusunod na resulta napansin na para sa 220 a.c supply, ang arduino ay nagpapakita ng 217 volts. At habang tumataas ang halaga ng a.c na ito, ang mga resulta ng simulation ay nagiging mas tumpak na mas malapit sa halaga ng input a.c.