Circuito voltímetro AC sem transformador usando Arduino

Neste artigo, aprendemos como fazer um voltímetro CA sem transformador usando o Arduino.

Fazer um voltímetro analógico Não é uma tarefa fácil, pois para construir é preciso ter um bom conhecimento de grandezas físicas como torque, velocidade que pode ser muito difícil quando se trata de suas aplicações práticas.

DeAnkit Negi

Mas um voltímetro digital em comparação a voltímetro analógico pode ser feito rapidamente e com muito pouco esforço. Agora o voltímetro digital de um dia pode ser feito usando um microcontrolador ou placa de desenvolvimento como o Arduino, usando código de linha de 4-5.

Por que este circuito voltímetro CA é diferente?

Se você for ao Google e pesquisar “voltímetro CA usando arduino”, encontrará muitos circuitos em toda a Internet. Mas em quase todos esses circuitos você encontrará um transformador sendo usado.

O circuito neste projeto resolve este problema completamente substituindo o transformador de um circuito divisor de tensão de alta watt. Este circuito pode ser feito facilmente em uma pequena placa de ensaio em minutos. Componentes necessários:

Para fazer este projeto, você precisa dos seguintes componentes:

1. Arduino

2. resistor de 100k ohm (2 watts)

3. Resistor de 1k ohm (2 watts)

4. diodo 1N4007

5. Um diodo zener de 5 volts

6. 1 capacitor uf

7. Fios de conexão

DIAGRAMA DE CIRCUITO:

Faça as conexões conforme mostrado no diagrama do circuito.

A) Faça um divisor de tensão usando resistores, tendo em mente que o resistor de 1 k ohm deve ser conectado ao aterramento.

B) Conecte o terminal p do diodo diretamente após o resistor de 1 k ohm, conforme mostrado na fig. e seu terminal n para um capacitor de 1 uf.

C) Não se esqueça de conectar o diodo zener em paralelo ao capacitor (explicado abaixo)

D) Conecte um fio do terminal positivo do capacitor ao pino analógico A0 do Arduino.

E) ** conecte o pino de aterramento do Arduino ao aterramento geral, senão o circuito não funcionará.

OBJETIVO DE ARDUINO ::

Bem, você pode usar qualquer microcontrolador, mas usei o arduino devido ao seu IDE fácil. Basicamente, a função do Arduino ou de qualquer microcontrolador aqui é pegar a tensão em um resistor de 1 k ohm como entrada analógica e converter esse valor em rede elétrica a.c. valor da tensão usando uma fórmula (explicada na seção de trabalho). O Arduino imprime posteriormente este valor principal no monitor serial ou na tela do laptop.

CIRCUITO DIVISOR DE TENSÃO:

Como já mencionado na seção de componentes, os resistores (que compõem um circuito divisor de tensão) devem ser de alta potência, já que iremos conectá-los diretamente à rede elétrica.

E, portanto, este circuito divisor de tensão substitui o transformador. Uma vez que o arduino pode ter no máximo 5 V como entrada analógica, o circuito divisor de tensão é usado para dividir a alta tensão da rede em baixa tensão (menos de 5 V). Vamos supor que a tensão da rede é 350 volts (r.m.s)

O que dá tensão máxima ou de pico = 300 * 1,414 = 494,2 volts

Portanto, a tensão de pico ao longo do resistor de 1 k ohm é = (494,2 volts / 101 k) * 1 k = 4,9 volts (máximo)

Nota: * mas mesmo para 350 r.m.s este 4,9 volts não é r.m.s, o que significa que na realidade a tensão no pino analógico do Arduino será menor que 4,9 v.

Portanto, a partir desses cálculos, observa-se que este circuito pode medir com segurança a tensão CA em torno de 385 r.m.s.

POR QUE DIODO?

Uma vez que o Arduino não pode aceitar a tensão negativa como entrada, é muito importante remover a parte negativa da entrada a.c sen wave através do resistor de 1 k ohm. E para isso é retificado com um diodo. Você também pode usar um retificador em ponte para obter melhores resultados.

POR QUE CAPACITOR?
Mesmo após a retificação, há ondulações presentes na onda e para remover tais ondulações, um capacitor está sendo usado. O capacitor suaviza a tensão antes de alimentá-lo com o Arduino.

POR QUE DIODO ZENER

Tensão superior a 5 volts pode danificar o Arduino. Portanto, para protegê-lo, um diodo zener 5 V é usado. Se a tensão de alimentação CA aumentar além de 380 volts, ou seja, maior que 5 volts no pino analógico, ocorrerá a quebra do diodo zener. Assim, curto-circuitando o capacitor com o aterramento. Isso garante a segurança do Arduino.

CÓDIGO:

Grave este código em seu 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()
}

Compreender o código:

1. VARIÁVEL x:

X é o valor analógico de entrada recebido (tensão) do pino A0, conforme especificado no código, ou seja,

x = pinMode (A0, INPUT) // define o pino a0 como pino de entrada

2. VARIÁVEL E:

Para chegar a esta fórmula y = (x * .380156), primeiro temos que fazer algum tipo de cálculo:

Este circuito aqui sempre fornece tensão menor que o valor real no pino A0 do Arduino devido ao capacitor e diodo. O que significa que a tensão no pino analógico é sempre menor que a tensão no resistor de 1 k ohm.

Portanto, temos que descobrir o valor da tensão CA de entrada em que obtemos 5 volts ou 1023 de valor analógico no pino A0. Pelo método de acerto e teste, esse valor é em torno de 550 volts (pico), conforme mostrado na simulação.

Em r.m.s 550 volts de pico = 550 / 1,414 = 388,96 volts r.m.s. Portanto, para este valor r.m.s obtemos 5 volts no pino A0. Portanto, este circuito pode medir no máximo 389 volts.

Agora, para 1023 valor analógico no pino A0 --- 389 a.c volts = y

O que dá, para qualquer valor analógico (x) y = (389/1023) * x a.c volts

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

Você pode observar claramente na fig que o valor a.c impresso no monitor serial também é de 389 volts

Impressão dos valores necessários na tela:

Exigimos que dois valores sejam impressos no monitor serial, conforme mostrado na imagem de simulação:

1. Valor de entrada analógica recebido pelo pino analógico A0 conforme especificado no código:

Serial.print ('entrada analógica') // especifique o nome para o valor correspondente a ser impresso

Serial.print (x) // imprime o valor analógico de entrada no monitor serial

2. Valor real da tensão CA da rede elétrica, conforme especificado no código:

Serial.print ('tensão CA') // especifique o nome para o valor correspondente a ser impresso

Serial.print (y) // imprime o valor ac no monitor Serial

TRABALHO DESTE VOLTÍMETRO AC SEM TRANSFORMADOR USANDO ARDUINO

1. O circuito divisor de tensão converte ou reduz a tensão CA da rede para o valor de baixa tensão correspondente.

2. Esta tensão após a retificação é obtida pelo pino analógico do Arduino e usando a fórmula

y = 0,38015 * x a.c volts é convertido no valor real da tensão de a.c.

3. Este valor convertido é então impresso no monitor serial do IDE arduino.

SIMULAÇÃO:

Para ver o quão perto o valor impresso na tela do valor real a.c, a simulação é executada para diferentes valores de tensões a.c:

A) 220 volts ou amplitude 311

B) 235 volts ou amplitude 332,9

C) 300 volts ou 424,2

Portanto, a partir dos resultados a seguir, é observado que para alimentação de 220 a.c, o arduino mostra 217 volts. E à medida que esse valor a.c aumenta, os resultados da simulação se tornam mais precisos, ficando mais próximos do valor a.c de entrada.