Arduino Kullanarak Transformatörsüz AC Voltmetre Devresi

Bu yazıda Arduino kullanarak transformatörsüz bir AC voltmetre yapmayı öğreniyoruz.

Yapımı bir analog voltmetre Bir tane inşa etmek kolay bir iş değildir, tork, hız gibi fiziksel nicelikler hakkında iyi bilgiye sahip olmanız gerekir ki bu, pratik uygulamaları söz konusu olduğunda çok zor olabilir.

TarafındanAnkit Negi

Ancak dijital voltmetre kıyasla analog voltmetre yapılabilir çabuk ve çok az çabayla. Artık bir günlük dijital voltmetre, bir mikrodenetleyici veya arduino gibi geliştirme panosu kullanılarak 4-5 hat kodu kullanılarak yapılabilir.

Bu AC Voltmetre devresi neden farklı?

Google'a gidip “arduino kullanarak AC voltmetre” ararsanız, internetin her yerinde birçok devre bulacaksınız. Ancak neredeyse tüm bu devrelerde kullanılan bir transformatör bulacaksınız.

Bu projedeki devre, transformatörü yüksek voltajlı bir voltaj bölücü devresinden değiştirerek bu sorunu tamamen çözer. Bu devre dakikalar içinde küçük bir devre tahtasında kolayca yapılabilir.

Bu projeyi yapmak için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacınız var:

1. Arduino

2. 100k ohm direnç (2 watt)

3. 1k ohm direnç (2 watt)

4. 1N4007 diyot

5. Bir zener diyot 5 volt

6. 1 uf kapasitör

7. Kabloları bağlama

DEVRE ŞEMASI:

Devre şemasında gösterildiği gibi bağlantıları yapın.

A) 1 k ohm direncin toprağa bağlanması gerektiğini akılda tutarak dirençler kullanarak bir voltaj bölücü yapın.

B) Diyotun p-terminalini, şekil 2'de gösterildiği gibi 1 k ohm dirençten hemen sonra bağlayın. ve n-terminali 1 uf kapasitörüne.

C) Zener diyotunu kondansatöre paralel bağlamayı unutmayın (aşağıda açıklanmıştır)

D) Kondansatörün pozitif terminalinden arduino'nun analog pini A0'a bir kablo bağlayın.

E) ** arduino'nun toprak pimini genel toprağa bağlayın, aksi takdirde devre çalışmayacaktır.

ARDUINO'NUN AMACI ::

Herhangi bir mikrodenetleyiciyi kullanabilirsiniz, ancak kolay IDE'si nedeniyle arduino kullandım. Temel olarak arduino veya herhangi bir mikrodenetleyicinin işlevi, analog giriş olarak 1 k ohm direnç boyunca voltaj almak ve bu değeri ana şebekeye dönüştürmektir. A.c. bir formül kullanarak voltaj değeri (çalışma bölümünde açıklanmıştır). Arduino ayrıca bu şebeke değerini seri monitör veya dizüstü bilgisayar ekranında yazdırır.

GERİLİM BÖLÜCÜ DEVRESİ:

Bileşen bölümünde daha önce belirtildiği gibi, dirençler (bir voltaj bölücü devresini oluşturan), onları doğrudan şebeke a.c beslemesine bağlayacağımız için yüksek güç derecesine sahip olmalıdır.

Ve bu nedenle bu voltaj bölücü devre, transformatörün yerini alır. Arduino analog giriş olarak maksimum 5v alabildiğinden, şebeke yüksek voltajını düşük voltaja (5v'den az) bölmek için voltaj bölücü devre kullanılır. Şebeke besleme voltajının 350 volt (r.m.s) olduğunu varsayalım.

Maksimum veya tepe voltajı veren = 300 * 1.414 = 494.2 volt

Yani 1 k ohm direnç boyunca tepe voltajı = (494,2 volt / 101 k) * 1 k = 4,9 volt (maksimum)

Not: * ancak 350 r.m.s için bile bu 4,9 volt r.m.s değildir, bu, gerçekte arduino analog pinindeki voltajın 4,9 v'den daha az olacağı anlamına gelir.

Dolayısıyla bu hesaplamalardan, bu devrenin 385 r.m.s. civarında a.c voltajını güvenli bir şekilde ölçebildiği görülmektedir.

NEDEN DİYOT?

Arduino giriş olarak negatif voltaj alamadığından, 1 k ohm direnç boyunca giriş a.c sin dalgasının negatif kısmını kaldırmak çok önemlidir. Ve bunu yapmak için bir diyot kullanılarak düzeltilir. Daha iyi sonuçlar için bir köprü doğrultucu da kullanabilirsiniz.

NEDEN KAPASİTÖR?
Düzeltmeden sonra bile dalgada mevcut dalgalanmalar vardır ve bu tür dalgalanmaları gidermek için bir kapasitör kullanılmaktadır. Kapasitör, arduino'ya beslemeden önce voltajı düzeltir.

NEDEN ZENER DIODE

5 volttan büyük voltaj arduinoya zarar verebilir. Bu nedenle onu korumak için 5 v zener diyot kullanılır. A.c şebeke voltajı 380 volttan fazla, yani analog pin üzerinde 5 volttan fazla artarsa, zener diyot arızası meydana gelir. Böylece kapasitör toprağa kısa devre olur. Bu, arduino'nun güvenliğini sağlar.

KOD:

Bu kodu arduino'nuzda yazın:

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()
}

Kodu anlamak:

1. DEĞİŞKEN x:

X, kodda belirtildiği gibi A0 pininden alınan analog giriş değeridir (voltaj), yani,

x = pinMode (A0, INPUT) // pin a0'ı giriş pini olarak ayarlayın

2. DEĞİŞKEN VE:

Bu formüle ulaşmak için y = (x * .380156), önce bazı hesaplamalar yapmalıyız:

Buradaki bu devre, kapasitör ve diyot nedeniyle her zaman arduino'nun A0 pinindeki gerçek değerden daha düşük voltaj sağlar. Bu, analog pin üzerindeki voltajın her zaman 1 k ohm direnç üzerindeki voltajdan daha az olduğu anlamına gelir.

Bu nedenle, A0 pininde 5 volt veya 1023 analog değer elde ettiğimiz giriş ac voltajının değerini bulmalıyız. Vuruş ve deneme yöntemiyle, bu değer simülasyonda gösterildiği gibi 550 volt (tepe) civarındadır.

R.m.s'de 550 tepe volt = 550 / 1.414 = 388.96 volt r.m.s. Dolayısıyla bu r.m.s değeri için A0 pininde 5 volt elde ederiz. Yani bu devre maksimum 389 volt ölçebilir.

Şimdi A0 --- 389 a.c volt = y pinindeki 1023 analog değer için

Bu, herhangi bir analog değer için (x) y = (389/1023) * x a.c volt verir

VEYA y = .38015 * x a.c volt

Şekilde seri monitörde yazdırılan a.c değerinin de 389 volt olduğunu açıkça görebilirsiniz.

Gerekli değerleri ekranda yazdırma:

Simülasyon resminde gösterildiği gibi seri monitörde iki değerin yazdırılmasını istiyoruz:

1. Kodda belirtildiği gibi analog pin A0 tarafından alınan analog giriş değeri:

Serial.print ('analaog input') // yazdırılacak karşılık gelen değere ad belirtin

Seri.print (x) // seri monitörde giriş analog değerini yazdır

2. Kodda belirtildiği gibi ana şebekeden gelen ac voltajının gerçek değeri:

Serial.print ('ac voltajı') // yazdırılacak karşılık gelen değere adı belirtin

Serial.print (y) // ac değerini Seri monitörde yazdırır

BU TRAFOSUZ AC VOLTMETRE'NİN ARDUINO KULLANILARAK ÇALIŞMASI

1. Gerilim bölücü devre, şebeke AC gerilimini karşılık gelen düşük gerilim değerine dönüştürür veya düşürür.

2. Düzeltmeden sonraki bu voltaj, arduino'nun analog pini tarafından ve formül kullanılarak alınır.

y = 0,38015 * x a.c volt, gerçek şebeke a.c değeri gerilimine dönüştürülür.

3. Dönüştürülen bu değer daha sonra arduino IDE'nin seri monitöründe yazdırılır.

SİMÜLASYON:

Ekranda basılı değerin gerçek a.c değerine ne kadar yakın olduğunu görmek için, simülasyon farklı a.c voltaj değerleri için çalıştırılır:

A) 220 volt veya 311 genlik

B) 235 volt veya 332,9 genlik

C) 300 volt veya 424,2

Aşağıdaki sonuçlardan 220 a.c besleme için arduino'nun 217 volt gösterdiği görülmektedir. Ve bu a.c değeri arttıkça, simülasyonun sonuçları daha doğru hale gelir, bu da giriş a.c değerine daha yakın olur.