Circuito voltímetro de CA sin transformador con Arduino

En este artículo aprendemos cómo hacer un voltímetro de CA sin transformador usando Arduino.

Haciendo un voltímetro analógico No es una tarea fácil ya que para construir uno hay que tener un buen conocimiento de magnitudes físicas como el par, velocidad que puede resultar muy difícil en cuanto a sus aplicaciones prácticas.

PorAnkit Negi

Pero un voltímetro digital en comparación con se puede hacer un voltímetro analógico rápidamente y también con muy poco esfuerzo. Ahora se puede hacer un voltímetro digital de un día usando un microcontrolador o placa de desarrollo como arduino usando un código de 4-5 líneas.

¿Por qué este circuito de voltímetro de CA es diferente?

Si va a Google y busca 'voltímetro de CA con arduino', encontrará muchos circuitos en Internet. Pero en casi todos esos circuitos encontrará un transformador en uso.

El circuito de este proyecto resuelve este problema completamente reemplazando el transformador de un circuito divisor de voltaje de alto voltaje. Este circuito se puede hacer fácilmente en una pequeña placa de pruebas en cuestión de minutos.

Para hacer este proyecto necesita los siguientes componentes:

1. Arduino

2. Resistencia de 100 k ohmios (2 vatios)

3. Resistencia de 1k ohmios (2 vatios)

4. Diodo 1N4007

5. Un diodo Zener de 5 voltios

6. Condensador de 1 uf

7. Conexión de cables

DIAGRAMA DE CIRCUITO:

Realice las conexiones como se muestra en el diagrama de circuito.

A) Haga un divisor de voltaje usando resistencias teniendo en cuenta que la resistencia de 1 k ohmios debe conectarse a tierra.

B) Conecte el terminal p del diodo directamente después de la resistencia de 1 k ohmios como se muestra en la fig. y su terminal n a un condensador de 1 uf.

C) No olvide conectar el diodo Zener en paralelo al condensador (se explica a continuación)

D) Conecte un cable desde el terminal positivo del capacitor al pin analógico A0 de arduino.

E) ** conecte el pin de tierra de arduino a la tierra general, de lo contrario, el circuito no funcionará.

OBJETIVO DE ARDUINO:

Bueno, puedes usar cualquier microcontrolador, pero yo he usado arduino debido a su fácil IDE. Básicamente, la función de arduino o cualquier microcontrolador aquí es tomar voltaje a través de una resistencia de 1 k ohmios como entrada analógica y convertir ese valor en la red de CA. valor de voltaje usando una fórmula (explicada en la sección de trabajo). Arduino imprime aún más este valor de red en el monitor en serie o en la pantalla del portátil.

CIRCUITO DIVISOR DE VOLTAJE:

Como ya se mencionó en la sección de componentes, las resistencias (que forman un circuito divisor de voltaje) deben ser de alta potencia, ya que las vamos a conectar directamente a la red de alimentación de CA.

Y, por lo tanto, este circuito divisor de voltaje reemplaza al transformador. Dado que arduino puede tomar un máximo de 5v como entrada analógica, el circuito divisor de voltaje se usa para dividir el alto voltaje de la red en bajo voltaje (menos de 5v). Supongamos que el voltaje de la red eléctrica es de 350 voltios (r.m.s).

Lo que da un voltaje máximo o pico = 300 * 1.414 = 494.2 voltios

Entonces, el voltaje máximo a través de la resistencia de 1 k ohm es = (494.2 voltios / 101k) * 1k = 4.9 voltios (máximo)

Nota: * pero incluso para 350 r.m.s, estos 4.9 voltios no son r.m.s, lo que significa que en realidad el voltaje en el pin analógico de arduino será inferior a 4.9 v.

Por lo tanto, a partir de estos cálculos, se observa que este circuito puede medir con seguridad voltaje de CA alrededor de 385 r.m.s.

¿POR QUÉ DIODO?

Dado que arduino no puede tomar voltaje negativo como entrada, es muy importante eliminar la parte negativa de la onda sinusoidal de entrada a.c a través de una resistencia de 1 k ohm. Y para ello se rectifica mediante diodo. También puede utilizar un puente rectificador para obtener mejores resultados.

¿POR QUÉ CONDENSADOR?
Incluso después de la rectificación hay ondulaciones presentes en la onda y para eliminar tales ondulaciones, se utiliza un condensador. El condensador suaviza el voltaje antes de alimentarlo a arduino.

POR QUÉ DIODO ZENER

Un voltaje superior a 5 voltios puede dañar el arduino. Por lo tanto, para protegerlo, se utiliza un diodo zener de 5 v. Si el voltaje de la red de CA aumenta más allá de 380 voltios, es decir, más de 5 voltios en el pin analógico, se producirá una avería del diodo Zener. Por lo tanto, cortocircuitando el condensador a tierra. Esto garantiza la seguridad de arduino.

CÓDIGO:

Grabe este código en su arduino:

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Entendiendo el código:

1. VARIABLE x:

X es el valor analógico de entrada recibido (voltaje) del pin A0 como se especifica en el código, es decir,

x = pinMode (A0, INPUT) // establece el pin a0 como pin de entrada

2. VARIABLE Y:

Para llegar a esta fórmula y = (x * .380156), primero tenemos que hacer algún tipo de cálculo:

Este circuito aquí siempre proporciona un voltaje menor que el valor real en el pin A0 de arduino debido al capacitor y al diodo. Lo que significa que el voltaje en el pin analógico es siempre menor que el voltaje en la resistencia de 1 k ohm.

Por lo tanto, tenemos que averiguar ese valor de voltaje de CA de entrada al que obtenemos 5 voltios o un valor analógico 1023 en el pin A0. Por método de prueba y golpe, ese valor es de alrededor de 550 voltios (pico) como se muestra en la simulación.

En r.m.s 550 voltios pico = 550 / 1,414 = 388,96 voltios r.m.s. Por tanto, para este valor eficaz obtenemos 5 voltios en el pin A0. Entonces este circuito puede medir un máximo de 389 voltios.

Ahora para el valor analógico 1023 en el pin A0 --- 389 a.c voltios = y

Lo que da, para cualquier valor analógico (x) y = (389/1023) * x a.c voltios

O y = .38015 * x voltios de CA

Puede observar claramente en la figura que el valor de CA impreso en el monitor en serie también es de 389 voltios

Impresión de valores requeridos en pantalla:

Requerimos que se impriman dos valores en el monitor serial como se muestra en la imagen de simulación:

1. Valor de entrada analógica recibido por el pin analógico A0 como se especifica en el código:

Serial.print ('analaog input') // especifica el nombre del valor correspondiente que se imprimirá

Serial.print (x) // imprime el valor analógico de entrada en el monitor serie

2. Valor real de la tensión de CA de la red eléctrica como se especifica en el código:

Serial.print ('voltaje ca') // especificar el nombre del valor correspondiente que se imprimirá

Serial.print (y) // imprime el valor ac en el monitor serial

FUNCIONAMIENTO DE ESTE VOLTÍMETRO DE CA SIN TRANSFORMADOR CON ARDUINO

1. El circuito divisor de voltaje convierte o reduce el voltaje de CA de la red al valor de voltaje bajo correspondiente.

2. Este voltaje después de la rectificación se toma mediante el pin analógico de arduino y utilizando la fórmula

y = 0.38015 * x voltios c.a. se convierte en voltaje de valor c.a. de red actual.

3. Este valor convertido se imprime luego en el monitor serial de arduino IDE.

SIMULACIÓN:

Para ver qué tan cerca está el valor impreso en la pantalla del valor de CA real, se ejecuta la simulación para diferentes valores de voltajes de CA:

A) 220 voltios o 311 de amplitud

B) 235 voltios o 332,9 de amplitud

C) 300 voltios o 424,2

Por lo tanto, a partir de los siguientes resultados, se observa que para un suministro de 220 a.c, arduino muestra 217 voltios. Y a medida que este valor c.a. aumenta, los resultados de la simulación se vuelven más precisos y se acercan más al valor c.a. de entrada.