Voltímetro ac usando arduino

En este proyecto, vamos a hacer un dispositivo de medición de voltaje CA usando Arduino, que medirá el voltaje del suministro de corriente alterna en nuestro hogar. Vamos a imprimir ese voltaje en el monitor serial de Arduino IDE y también lo mostraremos en el multímetro.

Hacer un voltímetro digital es mucho más fácil que hacer uno analógico porque en el caso de un voltímetro analógico debe tener un buen conocimiento de los parámetros físicos como el par, las pérdidas por fricción, etc., mientras que en el caso de un voltímetro digital puede usar una matriz LCD o LED o incluso su computadora portátil (como en este caso) para imprimir los valores de voltaje por usted. Aquí hay algunos proyectos de voltímetro digital:

• Circuito voltímetro digital simple con PCB usando ICL7107
• Circuito del voltímetro LM3914
• Voltímetro digital de 0-25 V con microcontrolador AVR

Componentes requeridos:

1. Un transformador 12-0-12
2. Diodo 1N4007
3. Condensador 1uf
4. Resistencias 10k; 4,7k.
5. Diodo Zener (5v)
6. Arduino UNO
7. Cables de conexión

Diagrama del circuito del voltímetro Arduino:

El diagrama de circuito para este voltímetro Arduino se muestra arriba.

Conexiones:

1. Conecte el lado de alto voltaje (220 V) del transformador a la red eléctrica y el bajo voltaje (12 V) al circuito divisor de voltaje.
2. Conecte una resistencia de 10k en serie con una resistencia de 4.7k pero asegúrese de tomar voltaje como entrada a través de una resistencia de 4.7k.
3. Conecte el diodo como se muestra.
4. Conecte el condensador y el diodo Zener a través de 4.7k
5. Conecte un cable desde el terminal n del diodo al pin analógico A0 de Arduino.

** Nota: conecte el pin de tierra de Arduino al punto como se muestra en la figura o el circuito no funcionará.

¿Necesita un circuito divisor de voltaje?

Como estamos usando un transformador de 220/12 v, obtenemos 12 v en el lado de lv. Dado que este voltaje no es adecuado como entrada para Arduino, necesitamos un circuito divisor de voltaje que pueda dar un valor de voltaje adecuado como entrada para Arduino

¿Por qué están conectados el diodo y el condensador?

Dado que Arduino no toma valores de voltaje negativos como entrada, primero debemos eliminar el ciclo negativo de reducción de CA para que Arduino solo tome el valor de voltaje positivo. Por lo tanto, el diodo está conectado para rectificar el voltaje de reducción. Consulte nuestro circuito rectificador de media onda y rectificador de onda completa para obtener más información sobre la rectificación.

Este voltaje rectificado no es uniforme ya que contiene grandes ondulaciones que no pueden darnos ningún valor analógico exacto. Por lo tanto, el condensador está conectado para suavizar la señal de CA.

¿Cuál es el propósito del diodo zener?

Arduino puede sufrir daños si se le alimenta un voltaje superior a 5v. Por lo tanto, se conecta un diodo zener de 5v para garantizar la seguridad de Arduino, que se rompe en caso de que este voltaje supere los 5v.

Funcionamiento del voltímetro de CA basado en Arduino:

1. El voltaje de reducción se obtiene en el lado de baja tensión del transformador, que es adecuado para usar en resistencias de potencia nominal normal.

2. Luego obtenemos un valor de voltaje adecuado en la resistencia de 4.7k

El voltaje máximo que se puede medir se encuentra simulando este circuito en proteus (explicado en la sección de simulación).

3. Arduino toma este voltaje como entrada del pin A0 en forma de valores analógicos entre 0 y 1023. 0 es 0 voltios y 1023 es 5v.

4. Luego, Arduino convierte este valor analógico en el voltaje de CA de la red correspondiente mediante una fórmula. (Explicado en la sección de códigos).

Simulación:

El circuito exacto se hace en proteus y luego se simula. Para encontrar el voltaje máximo que este circuito puede medir, se utiliza el método de prueba y golpe.

Al hacer que el voltaje máximo del alternador sea 440 (311 rms), se encontró que el voltaje en el pin A0 era de 5 voltios, es decir, el máximo. Por lo tanto, este circuito puede medir un voltaje máximo de 311 rms.

La simulación se realiza para varios voltajes entre 220 rms y 440v.

Explicación del código:

El código completo de ArduinoVoltmeter se proporciona al final de este proyecto y se explica bien a través de los comentarios. Aquí estamos explicando algunas partes.

m es el valor analógico de entrada recibido en el pin A0, es decir, m = pinMode (A0, ENTRADA); // establece el pin a0 como pin de entrada

Para asignar la variable n a esta fórmula n = (m * . 304177), primero se realiza algún tipo de cálculo utilizando los datos obtenidos en la sección de simulación:

Como se ve en la fotografía de simulación, el valor analógico de 5v o 1023 se obtiene en el pin A0 cuando el voltaje de CA de entrada es de 311 voltios. Por lo tanto:

Entonces, cualquier valor analógico aleatorio corresponde a (311/1023) * m donde m es el valor analógico obtenido.

De ahí llegamos a esta fórmula:

n = (311/1023) * m voltios o n = (m *.304177)

Ahora, este valor de voltaje se imprime en el monitor en serie utilizando comandos en serie como se explica a continuación. Y también se muestra en el multímetro como se muestra en el video a continuación.

Los valores impresos en la pantalla son:

Valor de entrada analógica como se especifica en el código:

Serial.print ("entrada analógica"); // esto le da el nombre que es "entrada analógica" al valor analógico impreso Serial.print (m); // esto simplemente imprime el valor analógico de entrada

Voltaje de CA requerido como se especifica en el código:

Serial.print ("voltaje CA"); // esto le da el nombre "voltaje de CA" al valor analógico impreso Serial.print (n); // esto simplemente imprime el valor de voltaje de CA