Circuito de voltímetro CA sem transformador com Arduino

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

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

De Ankit Negi

Mas um voltímetro digital Em comparação com voltímetro analógico pode ser feito rápido e isso também com muito pouco esforço. Agora, um voltímetro digital diurno pode ser feito usando um microcontrolador ou placa de desenvolvimento como o arduino, usando o código de linha 4-5.

Por que esse circuito do voltímetro CA é diferente?

Se você for ao Google e procurar por “Voltímetro CA com Arduino“”; Você encontrará muitos circuitos por toda a internet. Mas em quase todos esses circuitos você encontrará um transformador em uso.

Agora, usar um transformador não é uma boa idéia, se você deseja fabricar um voltímetro confiável e eficiente, pois torna o circuito volumoso e pesado.

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

Para fazer este projeto, você precisa dos seguintes componentes:

1. Arduino

2. resistor de 100k ohm (2 watts)

circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

3. resistor de 1k ohm (2 watts)

1590357557 981 circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

4. diodo 1N4007

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5. Um diodo zener de 5 volts

1590357557 643 circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

6. 1 capacitor uf

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7. Cabos de conexão

DIAGRAMA DE CIRCUITO:

1590357558 656 circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

Faça as conexões como mostrado no diagrama de circuito.

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

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

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

D) Conecte um cabo do terminal positivo do capacitor ao pino analógico A0 do arduino.

E) ** conecte o pino de aterramento do arduino ao terra geral, caso contrário, o circuito não funcionará.

META DE ARDUINO ::

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

CIRCUITO DO DIVISOR DE TENSÃO:

Como já mencionado na seção de componentes, os resistores (que constituem um circuito divisor de tensão) devem ser de alta potência, pois os conectaremos diretamente à fonte de alimentação CA.

E, portanto, esse circuito divisor de tensão substitui o transformador. Como o Arduino pode receber no máximo 5 V como entrada analógica, o circuito divisor de tensão é usado para dividir a alta tensão da rede em baixa tensão (inferior a 5 V). Suponha que a tensão da fonte de alimentação seja de 350 volts (r.m.s)

O que dá a tensão máxima ou de pico = 300 * 1.414 = 494,2 volts

Portanto, o pico de tensão no resistor de 1k ohm é = (494,2 volts / 101k) * 1k = 4,9 volts (máximo)

Nota: * mas mesmo para 350 r.m.s, esses 4,9 volts não são r.m.s, o que significa que, na verdade, a tensão no pino analógico do arduino será menor que 4,9v.

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

POR QUE DIODO?

Como o Arduino não pode receber tensão negativa como entrada, é muito importante remover a parte negativa da onda a.c da entrada sem através do resistor de 1k ohm. E para isso, é retificado usando um diodo. Você também pode usar um retificador de ponte para obter melhores resultados.

POR QUE TREINADOR?
Mesmo após a retificação, há ondas presentes na onda e para eliminá-las, um capacitor está sendo usado. O capacitor suaviza a tensão antes de alimentá-la no arduino.

POR QUE O DIODO ZENER

Uma voltagem superior a 5 volts pode danificar o arduino. Portanto, para protegê-lo, é usado um diodo zener de 5v. Se a tensão da rede elétrica a.c aumentar além de 380 volts, ou seja, mais de 5 volts no pino analógico, ocorrerá uma quebra do diodo zener. Cortando assim o capacitor para o aterramento. Isso garante a segurança do arduino.

CÓDIGO:

Salve este código no 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();
}

Código de entendimento:

1. VARIÁVEL x:

X é o valor de entrada analógica 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 essa fórmula y = (x * .380156), primeiro precisamos fazer algum tipo de cálculo:

Este circuito aqui sempre fornece uma tensão mais baixa que o valor real no pino A0 do arduino devido ao capacitor e diodo. Significando que a tensão no pino analógico é sempre menor que a tensão em um resistor de 1k ohm.

Portanto, temos que encontrar o valor da tensão CA de entrada de onde obtemos 5 volts ou um valor analógico de 1023 no pino A0. Pelo método de teste e sucesso, esse valor é de cerca de 550 volts (pico), como mostrado na simulação.

circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

Em rpm, pico de 550 volts = 550 / 1.414 = 388,96 volts r.m.s. Portanto, para este valor de r.m., obtemos 5 volts no pino A0. Portanto, este circuito pode medir no máximo 389 volts.

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

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

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

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

Imprima os valores necessários na tela:

Exigimos que dois valores sejam impressos no monitor serial, como mostra a imagem da simulação:

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

Serial.print (“entrada analógica”); // especifique o nome do valor correspondente a ser impresso

Serial.print (x); // imprime o valor da entrada analógica no monitor serial

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

Serial.print (“tensão CA”); // especifique o nome do valor correspondente a ser impresso

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

OPERAÇÃO DESTE VOLTÍMETRO CA SEM TRANSFORMADOR COM 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 usando um pino analógico arduino e usando a fórmula

y = 0,38015 * x a.c volts é convertido na tensão de rede real a.c

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

SIMULAÇÃO:

Para ver o quão próximo o valor da tela está do valor atual de a.c, execute a simulação para diferentes valores de tensões de a.c:

A) 220 volts ou 311 amplitude

1590357565 599 circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

B) 235 volts ou 332,9 de amplitude

1590357567 222 circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

C) 300 volts ou 424,2

1590357570 127 circuito de voltimetro ca sem transformador com arduino projetos

Portanto, a partir dos seguintes resultados, observa-se que para um suprimento 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 e mais próximos do valor a.c da entrada.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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