- المكونات المطلوبة:
- مخطط دائرة اردوينو الفولتميتر:
- عمل الفولتميتر المتردد على اردوينو:
- محاكاة:
- شرح الكود:
في هذا المشروع ، سنصنع جهاز قياس جهد التيار المتردد باستخدام Arduino ، والذي سيقيس جهد التيار المتردد في منزلنا. سنقوم بطباعة هذا الجهد على الشاشة التسلسلية لـ Arduino IDE وكذلك العرض على جهاز القياس المتعدد.
يعد صنع الفولتميتر الرقمي أسهل كثيرًا من صنع مقياس تناظري لأنه في حالة الفولتميتر التناظري ، يجب أن تكون لديك معرفة جيدة بالمعلمات الفيزيائية مثل عزم الدوران وخسائر الاحتكاك وما إلى ذلك ، بينما في حالة الفولتميتر الرقمي ، يمكنك فقط استخدام مصفوفة LCD أو LED أو حتى الكمبيوتر المحمول (كما في هذه الحالة) لطباعة قيم الجهد لك. فيما يلي بعض مشاريع الفولتميتر الرقمي:
- دارة الفولتميتر الرقمي البسيطة مع PCB باستخدام ICL7107
- حلبة LM3914 الفولتميتر
- 0-25 فولت الفولتميتر الرقمي باستخدام متحكم AVR
المكونات المطلوبة:
- محول واحد 12-0-12
- 1N4007 الصمام الثنائي
- مكثف 1 فائق التوهج
- مقاومات 10 كيلو ؛ 4.7 كيلو.
- الصمام الثنائي زينر (5 فولت)
- اردوينو UNO
- توصيل الأسلاك
مخطط دائرة اردوينو الفولتميتر:
يظهر مخطط الدائرة لمقياس Arduino Voltmeter أعلاه.
روابط:
- قم بتوصيل جانب الجهد العالي (220 فولت) للمحول بمصدر التيار الكهربائي والجهد المنخفض (12 فولت) بدائرة مقسم الجهد.
- قم بتوصيل المقاوم 10k في سلسلة بمقاوم 4.7k ولكن تأكد من أخذ الجهد كمدخل عبر المقاوم 4.7k.
- قم بتوصيل الصمام الثنائي كما هو موضح.
- قم بتوصيل المكثف والصمام الثنائي زينر عبر 4.7 كيلو
- قم بتوصيل سلك من طرف n من الصمام الثنائي إلى الدبوس التناظري A0 في Arduino.
** ملاحظة: قم بتوصيل دبوس الأرض من Arduino بالنقطة كما هو موضح في الشكل أو لن تعمل الدائرة.
بحاجة لدائرة مقسم الجهد؟
نظرًا لأننا نستخدم محول 220/12 فولت ، نحصل على 12 فولت على الجانب lv. نظرًا لأن هذا الجهد غير مناسب كمدخل لاردوينو ، فنحن بحاجة إلى دائرة مقسم جهد يمكن أن تعطي قيمة جهد مناسبة كمدخل إلى Arduino
لماذا يتم توصيل الصمام الثنائي والمكثف؟
نظرًا لأن Arduino لا يأخذ قيم الجهد السالب كمدخلات ، فنحن بحاجة أولاً إلى إزالة الدائرة السلبية للتنحي عن التيار المتردد بحيث يتم أخذ قيمة الجهد الموجب فقط بواسطة Arduino. ومن ثم يتم توصيل الصمام الثنائي لتصحيح الجهد التنحي. تحقق من المعدل نصف الموجي ودائرة المعدل الكامل للموجة لمعرفة المزيد حول التصحيح.
هذا الجهد المعدل ليس سلسًا لأنه يحتوي على تموجات كبيرة لا يمكن أن تعطينا أي قيمة تناظرية دقيقة. ومن ثم يتم توصيل مكثف لتنعيم إشارة التيار المتردد.
الغرض من الصمام الثنائي زينر؟
يمكن أن يتعرض Arduino للتلف إذا تم تغذية جهد أكبر من 5 فولت. ومن ثم يتم توصيل الصمام الثنائي zener 5v لضمان سلامة Arduino الذي ينهار في حالة تجاوز هذا الجهد 5v.
عمل الفولتميتر المتردد على اردوينو:
1. يتم الحصول على جهد التنحي من جانب المحول الذي يكون مناسبًا للاستخدام عبر مقاومات تصنيف الطاقة العادية.
2. ثم نحصل على قيمة جهد مناسبة عبر المقاوم 4.7k
تم العثور على الجهد الأقصى الذي يمكن قياسه عن طريق محاكاة هذه الدائرة على البروتين (موضح في قسم المحاكاة).
3. يأخذ Arduino هذا الجهد كمدخل من طرف A0 في شكل قيم تناظرية بين 0 إلى 1023. 0 يمثل 0 فولت و 1023 يمثل 5 فولت.
4. يقوم Arduino بعد ذلك بتحويل هذه القيمة التناظرية إلى جهد تيار متردد مطابق بواسطة صيغة. (موضح في قسم الكود).
محاكاة:
الدائرة الدقيقة مصنوعة في البروتينات ثم يتم محاكاتها. للعثور على أقصى جهد يمكن لهذه الدائرة قياسه ، يتم استخدام طريقة التجربة.
عند عمل ذروة جهد المولد 440 (311 جذر متوسط التربيع) ، وجد أن الجهد على السن A0 هو 5 فولت أي بحد أقصى. ومن ثم يمكن لهذه الدائرة قياس أقصى جهد 311 جذر متوسط التربيع.
يتم إجراء المحاكاة لجهود مختلفة بين 220 rms إلى 440v.
شرح الكود:
يتم تقديم كود ArduinoVoltmeter الكامل في نهاية هذا المشروع ويتم شرحه جيدًا من خلال التعليقات. نحن هنا نوضح أجزاء قليلة منه.
م هي القيمة التناظرية للإدخال المستلمة على الطرف A0 أي ،
م = pinMode (A0 ، INPUT) ؛ // تعيين دبوس a0 كدبوس إدخال
لتعيين متغير n لهذه الصيغة n = (m * . 304177) ، يتم أولاً إجراء نوع من الحسابات باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها في قسم المحاكاة:
كما هو موضح في صورة المحاكاة ، يتم الحصول على القيمة التناظرية 5 فولت أو 1023 عند الدبوس A0 عندما يكون جهد التيار المتردد للإدخال 311 فولت. بالتالي:
لذا فإن أي قيمة تناظرية عشوائية تقابل (311/1023) * م حيث يتم الحصول على القيمة التناظرية.
ومن هنا نصل إلى هذه الصيغة:
ن = (311/1023) * م فولت أو ن = (م *.304177)
الآن تتم طباعة قيمة الجهد هذه على الشاشة التسلسلية باستخدام الأوامر التسلسلية كما هو موضح أدناه. ويظهر أيضًا على جهاز القياس المتعدد كما هو موضح في الفيديو أدناه.
القيم المطبوعة على الشاشة هي:
قيمة الإدخال التناظرية كما هو محدد في الكود:
Serial.print ("إدخال تناظري") ؛ // يعطي هذا الاسم "الإدخال التناظري" للقيمة التناظرية المطبوعة Serial.print (m) ؛ // هذا ببساطة يطبع القيمة التناظرية للإدخال
جهد التيار المتردد المطلوب كما هو محدد في الكود:
Serial.print ("جهد التيار المتردد") ؛ // يعطي هذا الاسم "جهد التيار المتردد" للقيمة التناظرية المطبوعة Serial.print (n) ؛ // هذا يطبع قيمة جهد التيار المتردد