Ψηφιακό αμπερόμετρο με βάση το Arduino

Το Ammeter χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ροής ρεύματος μέσω οποιουδήποτε φορτίου ή συσκευής. Εδώ σε αυτό το Arduino Ammeter, θα εξηγήσουμε για τη μέτρηση του ρεύματος χρησιμοποιώντας το νόμο του ohm. Θα είναι αρκετά ενδιαφέρον καθώς και μια καλή εφαρμογή της βασικής επιστήμης που μελετήσαμε τις σχολικές μέρες μας.

Όλοι μας είναι πολύ γνωστοί για το νόμο του ωμ, Αναφέρει ότι « η πιθανή διαφορά μεταξύ δύο πόλων ή ακροδεκτών ενός αγωγού είναι άμεσα ανάλογη με την ποσότητα ρεύματος που διέρχεται από τον ίδιο αγωγό » για σταθερά αναλογικότητας που χρησιμοποιούμε αντίσταση, οπότε εδώ έρχεται η εξίσωση του νόμου του ωμ.

V = IR

V = τάση στον αγωγό σε Volt (v).
I = τρέχουσα διέλευση μέσω του αγωγού στο Ampere (A).
R = σταθερά αντίστασης αναλογικότητας σε Ohm (Ω).

Για να βρούμε την τρέχουσα διέλευση από τη συσκευή, αναδιατάσσουμε την εξίσωση όπως παρακάτω, ή μπορούμε να υπολογίσουμε με την αριθμομηχανή του ohm.

I = V / R

Έτσι, για να μάθουμε το τρέχον, χρειαζόμαστε ορισμένα δεδομένα:

Τάση
Αντίσταση

Θα δημιουργήσουμε μια αντίσταση σειράς μαζί με τη συσκευή. Καθώς πρέπει να βρούμε πτώση τάσης σε όλη τη συσκευή, γι 'αυτό χρειαζόμαστε μετρήσεις τάσης πριν και μετά την πτώση τάσης, αυτό είναι δυνατό στην αντίσταση λόγω έλλειψης πολικότητας.

Όπως στο παραπάνω διάγραμμα, πρέπει να βρούμε τις δύο τάσεις που ρέουν κατά μήκος της αντίστασης. Η διαφορά μεταξύ των τάσεων (V1-V2) στα δύο άκρα των αντιστάσεων μας δίνει πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης (R) και διαιρούμε την πτώση τάσης με την τιμή της αντίστασης παίρνουμε την τρέχουσα ροή (I) μέσω της συσκευής. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο μπορούμε να υπολογίσουμε την τρέχουσα τιμή που περνά μέσα από αυτήν, ας πάμε σε αυτήν την πρακτική εφαρμογή.

Απαιτούμενα συστατικά:

Arduino Uno.
Αντίσταση 22Ω.
LCD 16x2.
LED.
10K ποτ.
Ψωμί.
Πολύμετρο.
Καλώδια βραχυκύκλωσης.

Διάγραμμα κυκλώματος και συνδέσεις:

Ακολουθεί το σχηματικό διάγραμμα του έργου Arduino Ammeter

Το σχηματικό διάγραμμα δείχνει τη σύνδεση του Arduino Uno με LCD, αντίσταση και LED. Το Arduino Uno είναι η πηγή ισχύος όλων των άλλων στοιχείων.

Το Arduino έχει αναλογικές και ψηφιακές καρφίτσες. Το κύκλωμα αισθητήρα συνδέεται με τις αναλογικές εισόδους από τις οποίες λαμβάνουμε τιμή της τάσης. Η οθόνη LCD συνδέεται με τις ψηφιακές ακίδες (7,8,9,10,11,12).

Η οθόνη LCD έχει 16 ακίδες, οι δύο πρώτες ακίδες (VSS, VDD) και οι δύο τελευταίες καρφίτσες (Anode, Cathode) συνδέονται με το gnd και 5v. Οι ακροδέκτες επαναφοράς (RS) και ενεργοποίησης (Ε) συνδέονται με τους ψηφιακούς ακροδέκτες Arduino 7 και 8. Οι ακίδες δεδομένων D4-D7 συνδέονται με τις ψηφιακές ακίδες του Arduino (9,10,11,12). Ο πείρος V0 συνδέεται με τον μεσαίο πείρο του δοχείου. Τα κόκκινα και μαύρα καλώδια είναι 5v και gnd.

Τρέχον κύκλωμα ανίχνευσης:

Αυτό το κύκλωμα Ammeter αποτελείται από αντίσταση και LED ως φορτίο. Η αντίσταση συνδέεται εν σειρά με το LED ότι το ρεύμα ρέει μέσω του φορτίου και η πτώση τάσης καθορίζεται από την αντίσταση. Το τερματικό V1, V2 πρόκειται να συνδεθεί με την αναλογική είσοδο του Arduino.

Στο ADC του Arduino που καλύπτει την τάση σε αριθμούς ανάλυσης 10 bit από 0-1023. Πρέπει λοιπόν να το καλύψουμε σε τιμή τάσης χρησιμοποιώντας τον προγραμματισμό. Πριν από αυτό πρέπει να γνωρίζουμε την ελάχιστη τάση που μπορεί να ανιχνεύσει το ADC του Arduino, η τιμή αυτή είναι 4,88 mV. Πολλαπλασιάζουμε την τιμή από το ADC με τα 4,88 mV και παίρνουμε την πραγματική τάση στο ADC. Μάθετε περισσότερα για το ADC του Arduino εδώ.

Υπολογισμοί:

Η τιμή τάσης από το ADC του Arduino κυμαίνεται μεταξύ 0-1023 και η τάση αναφοράς κυμαίνεται μεταξύ 0-5v.

Για παράδειγμα:

Η τιμή των V1 = 710, V2 = 474 και R = 22Ω, η διαφορά μεταξύ των τάσεων είναι 236. Το μετατρέπουμε σε τάση πολλαπλασιάζοντας με 0,00488 και μετά παίρνουμε 1,15v. Έτσι, η διαφορά τάσης είναι 1,15v, διαιρώντας την με 22 εδώ έχουμε την τρέχουσα τιμή 0,005A. Εδώ χρησιμοποιήσαμε την αντίσταση 22ohm χαμηλής τιμής ως αισθητήρα ρεύματος. Έτσι μπορούμε να μετρήσουμε το τρέχον χρησιμοποιώντας το Arduino.

Κωδικός Arduino:

Ο πλήρης κωδικός για το μετρητή με βάση το arduino για τη μέτρηση του ρεύματος, δίνεται στο τέλος αυτού του άρθρου.

Ο προγραμματισμός Arduino είναι σχεδόν ίδιος με τον προγραμματισμό c, πρώτα δηλώνουμε τα αρχεία κεφαλίδας. Τα αρχεία κεφαλίδας καλούν το αρχείο στο χώρο αποθήκευσης, όπως για τον υπολογισμό λαμβάνω τις τιμές τάσης χρησιμοποιώντας τη λειτουργία αναλογικού διαβάσματος .

int voltage_value0 = analogRead (A0); int voltage_value1 = analogRead (A1);

Μια προσωρινή μεταβλητή float δηλώνεται για τη διατήρηση της τιμής τάσης όπως float temp_val Η τιμή πολλαπλασιάζεται με 0,00488 για να πάρει την πραγματική διαφορά τάσης και στη συνέχεια διαιρείται με την τιμή αντίστασης για να βρει την τρέχουσα ροή. 0,00488v είναι η ελάχιστη τάση που μπορεί να ανιχνεύσει το ADC του Arduino.

int subactions_value = (voltage_value0 - voltage_value1); float temp_val = (αφαίρεση_τιμής * 0,00488); float current_value = (temp_val / 22);

Δείτε το πλήρες βίντεο επίδειξης παρακάτω και επίσης ελέγξτε το Arduino Digital Voltmeter.