Vôn kế ac sử dụng arduino

Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo Thiết bị đo điện áp xoay chiều sử dụng Arduino, thiết bị này sẽ đo điện áp của Nguồn cung cấp dòng điện xoay chiều tại nhà của chúng tôi. Chúng tôi sẽ in điện áp đó trên màn hình nối tiếp của Arduino IDE cũng như hiển thị trên đồng hồ vạn năng.

Chế tạo một vôn kế kỹ thuật số dễ dàng hơn nhiều so với chế tạo một đồng hồ kim vì trong trường hợp vôn kế tương tự, bạn phải có kiến thức tốt về các thông số vật lý như mômen xoắn, tổn hao ma sát, v.v. trong khi đối với vôn kế kỹ thuật số, bạn có thể chỉ sử dụng ma trận LCD hoặc LED hoặc thậm chí cả máy tính xách tay của bạn (như trong trường hợp này) để in các giá trị điện áp cho bạn. Dưới đây là một số dự án vôn kế kỹ thuật số:

Mạch vôn kế kỹ thuật số đơn giản với PCB sử dụng ICL7107
Mạch vôn kế LM3914
Vôn kế kỹ thuật số 0-25V sử dụng Vi điều khiển AVR

Các thành phần bắt buộc:

Một máy biến áp 12-0-12
1N4007 diode
1uf tụ điện
Điện trở 10k; 4,7k.
Điốt Zener (5v)
Arduino UNO
Kết nối dây

Sơ đồ mạch vôn kế Arduino:

Sơ đồ mạch cho vôn kế Arduino này được hiển thị ở trên.

Kết nối:

Nối phía cao áp (220V) của máy biến áp với nguồn điện lưới và điện áp thấp (12v) vào mạch phân áp.
Kết nối điện trở 10k nối tiếp với điện trở 4,7k nhưng đảm bảo lấy điện áp làm đầu vào trên điện trở 4,7k.
Kết nối diode như hình.
Kết nối tụ điện và diode zener trên 4,7k
Kết nối dây từ đầu nối n của diode với chân A0 của Arduino.

** Lưu ý: Do kết nối chân nối đất của Arduino với điểm như trong hình nếu không mạch sẽ không hoạt động.

Cần của mạch phân áp?

Vì chúng tôi đang sử dụng máy biến áp 220/12 v, chúng tôi nhận được 12 v ở phía lv. Vì điện áp này không phù hợp làm đầu vào cho Arduino nên chúng ta cần một mạch chia điện áp có thể cung cấp giá trị điện áp phù hợp làm đầu vào cho Arduino

Tại sao diode và tụ điện được kết nối với nhau?

Vì Arduino không lấy giá trị điện áp âm làm đầu vào, trước tiên chúng ta cần loại bỏ chu kỳ âm của AC bước xuống để chỉ giá trị điện áp dương được Arduino lấy. Do đó diode được kết nối để chỉnh lưu điện áp bước xuống. Kiểm tra mạch Chỉnh lưu nửa sóng và Chỉnh lưu toàn sóng của chúng tôi để tìm hiểu thêm về chỉnh lưu.

Điện áp chỉnh lưu này không trơn tru vì nó chứa các gợn sóng lớn không thể cung cấp cho chúng ta bất kỳ giá trị tương tự chính xác nào. Do đó tụ điện được kết nối để làm mịn tín hiệu xoay chiều.

Mục đích của diode zener?

Arduino có thể bị hỏng nếu điện áp lớn hơn 5v được cấp cho nó. Do đó, một diode zener 5v được kết nối để đảm bảo an toàn cho Arduino.

Hoạt động của Vôn kế AC dựa trên Arduino:

1. Điện áp bước xuống nhận được ở phía lv của máy biến áp phù hợp để sử dụng trên các điện trở định mức công suất bình thường.

2. Sau đó, chúng tôi nhận được giá trị điện áp phù hợp trên điện trở 4,7k

Điện áp tối đa có thể đo được bằng cách mô phỏng mạch này trên proteus (giải thích trong phần mô phỏng).

3. Arduino lấy điện áp này làm đầu vào từ chân A0 dưới dạng các giá trị tương tự từ 0 đến 1023. 0 là 0 volt và 1023 là 5v.

4. Sau đó Arduino chuyển đổi giá trị tương tự này thành điện áp xoay chiều chính tương ứng bằng một công thức. (Giải thích trong phần mã).

Mô phỏng:

Mạch chính xác được tạo ra trong proteus và sau đó được mô phỏng. Để tìm hiệu điện thế cực đại mà mạch này có thể đo được và sử dụng phương pháp thử.

Khi tạo điện áp đỉnh của máy phát điện là 440 (311 rms), điện áp trên chân A0 được tìm thấy là 5 vôn tức là cực đại. Do đó mạch này có thể đo điện áp tối đa 311 rms.

Mô phỏng được thực hiện cho các điện áp khác nhau từ 220 rms đến 440v.

Giải thích mã:

Mã ArduinoVoltmeter hoàn chỉnh được đưa ra ở cuối dự án này và nó được giải thích rõ ràng thông qua các bình luận. Ở đây chúng tôi đang giải thích một vài phần của nó.

m là giá trị tương tự đầu vào nhận được trên chân A0 tức là

m = pinMode (A0, INPUT); // đặt chân a0 làm chân đầu vào

Để gán biến n cho công thức n = (m * . 304177) này, trước tiên một số loại tính toán được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu thu được trong phần mô phỏng:

Như đã thấy trong ảnh mô phỏng, giá trị tương tự 5v hoặc 1023 nhận được tại chân A0 khi điện áp xoay chiều đầu vào là 311volt. Vì thế:

Vì vậy, bất kỳ giá trị tương tự ngẫu nhiên nào tương ứng với (311/1023) * m trong đó m nhận được giá trị tương tự.

Do đó, chúng tôi đi đến công thức này:

n = (311/1023) * m vôn hoặc n = (m *.304177)

Bây giờ giá trị điện áp này được in trên màn hình nối tiếp bằng cách sử dụng các lệnh nối tiếp như được giải thích bên dưới. Và cũng được hiển thị trên đồng hồ vạn năng như minh họa trong Video bên dưới.

Các giá trị được in trên màn hình là:

Giá trị đầu vào tương tự như được chỉ định trong mã:

Serial.print ("đầu vào tương tự"); // điều này đưa ra tên là "đầu vào tương tự" cho giá trị tương tự được in Serial.print (m); // điều này chỉ đơn giản là in giá trị tương tự đầu vào

Điện áp xoay chiều yêu cầu như được chỉ định trong mã:

Serial.print ("điện áp xoay chiều"); // điều này đặt tên "điện áp xoay chiều" cho giá trị tương tự được in Serial.print (n); // điều này chỉ in ra giá trị điện áp xoay chiều