Circuit de voltmètre AC sans transformateur utilisant Arduino

Dans cet article, nous apprenons à fabriquer un voltmètre AC sans transformateur en utilisant Arduino.

Fabrication un voltmètre analogique Ce n'est pas une tâche facile car pour en construire une, vous devez avoir une bonne connaissance des grandeurs physiques comme le couple, la vitesse qui peut être très difficile lorsqu'il s'agit de leurs applications pratiques.

ParAnkit Negi

Mais un voltmètre numérique en comparaison à un voltmètre analogique peut être fabriqué rapidement et cela aussi avec très peu d'effort. Désormais, le voltmètre numérique d'une journée peut être fabriqué à l'aide d'un microcontrôleur ou d'une carte de développement comme Arduino en utilisant un code de 4 à 5 lignes.

Pourquoi ce circuit de voltmètre AC est-il différent?

Si vous allez sur Google et recherchez «voltmètre AC utilisant arduino», vous trouverez de nombreux circuits partout sur Internet. Mais dans presque tous ces circuits, vous trouverez un transformateur utilisé.

Circuit dans ce projet résout complètement ce problème en remplaçant le transformateur d'un circuit diviseur de tension haute puissance. Ce circuit peut être facilement réalisé sur une petite maquette en quelques minutes.

Pour réaliser ce projet, vous avez besoin des composants suivants:

1. Arduino

2. résistance de 100 kohms (2 watts)

3. résistance 1k ohm (2 watts)

4. diode 1N4007

5. Une diode Zener 5 volts

6. 1 condensateur uf

7. Fils de connexion

SCHÉMA:

Effectuez les connexions comme indiqué sur le schéma de circuit.

A) Faites un diviseur de tension en utilisant des résistances en gardant à l'esprit qu'une résistance de 1 kohms doit être connectée à la terre.

B) Connectez la borne p de la diode directement après une résistance de 1 kohms comme indiqué sur la fig. et sa borne n à 1 uf condensateur.

C) N'oubliez pas de connecter la diode Zener en parallèle au condensateur (expliqué ci-dessous)

D) Connectez un fil de la borne positive du condensateur à la broche analogique A0 de l'arduino.

E) ** connectez la broche de terre de l'arduino à la masse globale, sinon le circuit ne fonctionnera pas.

OBJECTIF D'ARDUINO:

Eh bien, vous pouvez utiliser n'importe quel microcontrôleur, mais j'ai utilisé arduino en raison de son IDE facile. Fondamentalement, la fonction d'arduino ou de tout microcontrôleur ici est de prendre la tension à travers une résistance de 1 k ohm comme entrée analogique et de convertir cette valeur en courant alternatif secteur. valeur de tension en utilisant une formule (expliquée dans la section de travail). Arduino imprime en outre cette valeur secteur sur un moniteur série ou un écran d'ordinateur portable.

CIRCUIT DIVISEUR DE TENSION:

Comme déjà mentionné dans la section des composants, les résistances (qui constituent un circuit diviseur de tension) doivent être de puissance nominale élevée car nous allons les connecter directement à l'alimentation secteur.

Et par conséquent, ce circuit diviseur de tension remplace le transformateur. Comme Arduino peut prendre un maximum de 5 V comme entrée analogique, le circuit diviseur de tension est utilisé pour diviser la haute tension du secteur en basse tension (moins de 5 V). Supposons que la tension d'alimentation du secteur est de 350 volts (r.m.s).

Ce qui donne une tension maximale ou crête = 300 * 1,414 = 494,2 volts

Donc, la tension de crête à travers la résistance de 1 k ohm est = (494,2 volts / 101 k) * 1 k = 4,9 volts (maximum)

Remarque: * mais même pour 350 r.m.s, ce 4,9 volts n'est pas r.m.s, ce qui signifie en réalité que la tension sur la broche analogique d'arduino sera inférieure à 4,9 v.

Par conséquent, à partir de ces calculs, il est observé que ce circuit peut mesurer en toute sécurité une tension alternative autour de 385 r.m.s.

POURQUOI DIODE?

Comme Arduino ne peut pas prendre de tension négative en entrée, il est très important de supprimer la partie négative de l'onde sinusoïdale en entrée CA à travers une résistance de 1 kohms. Et pour ce faire, il est redressé à l'aide d'une diode. Vous pouvez également utiliser un pont redresseur pour de meilleurs résultats.

POURQUOI CONDENSATEUR?
Même après le redressement, il y a des ondulations présentes dans la vague et pour éliminer ces ondulations, un condensateur est utilisé. Le condensateur adoucit la tension avant de l'alimenter à arduino.

POURQUOI ZENER DIODE

Une tension supérieure à 5 volts peut endommager Arduino. Par conséquent, pour le protéger, une diode Zener de 5 V est utilisée. Si la tension du secteur en courant alternatif augmente au-delà de 380 volts, c'est-à-dire supérieure à 5 volts sur la broche analogique, une panne de la diode Zener se produira. Court-circuitant ainsi le condensateur à la masse. Cela garantit la sécurité d'arduino.

CODE:

Gravez ce code dans votre 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()
}

Comprendre le code:

1. VARIABLE x:

X est la valeur analogique d'entrée reçue (tension) de la broche A0 comme spécifié dans le code, c'est-à-dire,

x = pinMode (A0, INPUT) // définir la broche a0 comme broche d'entrée

2. VARIABLE ET:

Pour arriver à cette formule y = (x * .380156), nous devons d'abord faire une sorte de calculs:

Ce circuit fournit ici toujours une tension inférieure à la valeur réelle sur la broche A0 de l'arduino en raison du condensateur et de la diode. Ce qui signifie que la tension sur la broche analogique est toujours inférieure à la tension aux bornes de la résistance de 1 kohms.

Par conséquent, nous devons trouver la valeur de la tension alternative d'entrée à laquelle nous obtenons 5 volts ou 1023 valeur analogique sur la broche A0. Par méthode de frappe et d'essai, cette valeur est d'environ 550 volts (crête) comme indiqué dans la simulation.

En valeur efficace 550 volts de crête = 550 / 1,414 = 388,96 volts efficaces. Par conséquent, pour cette valeur efficace, nous obtenons 5 volts sur la broche A0. Ainsi, ce circuit peut mesurer au maximum 389 volts.

Maintenant pour la valeur analogique 1023 sur la broche A0 --- 389 volts c.a. = y

Ce qui donne, pour toute valeur analogique (x) y = (389/1023) * x volts c.a.

OU y = 0,38015 * x volts c.a.

Vous pouvez clairement observer sur la figure que la valeur CA imprimée sur le moniteur série est également de 389 volts

Impression des valeurs requises à l'écran:

Nous avons besoin de deux valeurs à imprimer sur le moniteur série comme indiqué dans l'image de simulation:

1. Valeur d'entrée analogique reçue par la broche analogique A0 comme spécifié dans le code:

Serial.print ('analaog input') // spécifier le nom à la valeur correspondante à imprimer

Serial.print (x) // imprime la valeur analogique d'entrée sur le moniteur série

2. Valeur réelle de la tension alternative du secteur comme spécifié dans le code:

Serial.print ('AC voltage') // spécifier le nom à la valeur correspondante à imprimer

Serial.print (y) // imprime la valeur AC sur le moniteur série

FONCTIONNEMENT DE CE VOLTMÈTRE AC SANS TRANSFORMATEUR À L'AIDE D'ARDUINO

1. Le circuit diviseur de tension convertit ou abaisse la tension alternative du secteur en valeur basse tension correspondante.

2. Cette tension après redressement est prise par la broche analogique d'arduino et en utilisant la formule

y = 0,38015 * x volts CA est converti en tension de valeur CA réelle du réseau.

3. Cette valeur convertie est ensuite imprimée sur le moniteur série de l'IDE arduino.

SIMULATION:

Pour voir à quel point la valeur imprimée à l'écran est proche de la valeur CA réelle, la simulation est exécutée pour différentes valeurs de tensions CA:

A) 220 volts ou 311 amplitude

B) 235 volts ou 332,9 amplitude

C) 300 volts ou 424,2

Par conséquent, à partir des résultats suivants, on observe que pour une alimentation en 220 c.a., l'arduino affiche 217 volts. Et à mesure que cette valeur AC augmente, les résultats de la simulation deviennent plus précis et plus proches de la valeur AC d'entrée.