Ampérmeter sa používa na meranie prietoku prúdu akýmkoľvek zaťažením alebo zariadením. Tu v tomto Arduino ampérmetri vysvetlíme meranie prúdu pomocou Ohmovho zákona. Bude to celkom zaujímavé, ako aj dobré uplatnenie základných vied, ktoré sme študovali v školských časoch.
Každý z nás dobre pozná ohmov zákon. Uvádza sa v ňom, že „ potenciálny rozdiel medzi dvoma pólmi alebo svorkami vodiča je priamo úmerný množstvu prúdu prechádzajúceho tým istým vodičom “ pre konštantu proporcionality používame odpor, takže tu ho prichádza rovnica ohmovho zákona.
V = IR
- V = napätie na vodiči vo voltoch (v).
- I = prúd prechádza vodičom v ampéroch (A).
- R = odporová konštanta proporcionality v Ohm (Ω).
Aby sme našli prúd prechádzajúci prístrojom, stačí zmeniť usporiadanie rovnice, ako je uvedené nižšie, alebo môžeme vypočítať pomocou kalkulačky s ohmovým zákonom.
I = V / R
Takže aby sme zistili prúd, potrebujeme nejaké údaje:
- Napätie
- Odpor
Spolu s prístrojom vytvoríme sériový odpor. Pretože potrebujeme zistiť pokles napätia na zariadení, potrebujeme na to hodnoty napätia pred a po poklese napätia, čo je možné v odpore bez akejkoľvek polarity.
Rovnako ako vo vyššie uvedenom diagrame, musíme nájsť dve napätia, ktoré pretekajú cez rezistor. Rozdiel medzi napätiami (V1-V2) na dvoch koncoch rezistorov nám dáva pokles napätia na rezistore (R) a vydelíme pokles napätia hodnotou odporu, ktorú dostaneme prúdom (I) cez zariadenie. Takto môžeme vypočítať aktuálnu hodnotu, ktorá ňou prechádza, poďme na to s praktickou implementáciou.
Požadované komponenty:
- Arduino Uno.
- Rezistor 22Ω.
- LCD 16x2.
- LED.
- 10K hrniec.
- Nepál.
- Multimetr.
- Štartovacie káble.
Schéma zapojenia a zapojenia:
Schematické znázornenie na Arduino ampérmetra projektu je nasledujúci
Schematický diagram zobrazuje spojenie Arduino Uno s LCD, rezistorom a LED. Arduino Uno je zdrojom energie všetkých ostatných komponentov.
Arduino má analógové a digitálne piny. Obvod snímača je pripojený k analógovým vstupom, z ktorých dostaneme hodnotu napätia. LCD je prepojený s digitálnymi pinmi (7,8,9,10,11,12).
Displej LCD má 16 pinov, prvé dva piny (VSS, VDD) a posledné dva piny (anóda, katóda) sú pripojené na GND a 5v. Piny Reset (RS) a Enable (E) sú pripojené k digitálnym pinom Arduino 7 a 8. Dátové piny D4-D7 sú pripojené k digitálnym pinom Arduino (9,10,11,12). Kolík V0 je pripojený k strednému kolíku banky. Červený a čierny vodič sú 5V a GND.
Prúdový snímací obvod:
Tento obvod ampéra pozostáva z odporu a LED ako záťaže. Rezistor je zapojený do série s LED, ktorá preteká prúdom cez záťaž a z rezistora sú určené poklesy napätia. Terminály V1, V2 sa spoja s analógovým vstupom Arduina.
V ADC Arduina, ktoré pokrýva napätie na 10-bitové rozlíšenie od 0-1023. Musíme to teda pomocou hodnoty programovania previesť na hodnotu napätia. Predtým musíme poznať minimálne napätie, ktoré dokáže ADC Arduina zistiť, táto hodnota je 4,88 mV. Hodnotu z ADC vynásobíme 4,88 mV a dostaneme skutočné napätie do ADC. Viac informácií o ADC Arduina sa dozviete tu.
Výpočty:
Hodnota napätia z ADC Arduina sa pohybuje v rozmedzí 0-1023 a referenčné napätie v rozmedzí 0-5v.
Napríklad:
Hodnota V1 = 710, V2 = 474 a R = 22Ω, rozdiel medzi napätiami je 236. Premeníme ju na napätie vynásobením 0,00488, potom dostaneme 1,15v. Takže rozdiel napätia je 1,15v, jeho vydelením 22 tu dostaneme aktuálnu hodnotu 0,005A. Tu sme použili ako snímač prúdu 22ohmový rezistor s nízkou hodnotou. Takto môžeme merať prúd pomocou Arduina.
Arduino kód:
Kompletný kód pre ampérmeter založený na arduine na meranie prúdu je uvedený na konci tohto článku.
Programovanie Arduina je takmer rovnaké ako programovanie c, najskôr deklarujeme hlavičkové súbory. Súbory hlavičiek volajú súbor v úložisku, podobne ako pri výpočte dostávam hodnoty napätia pomocou funkcie analogread .
int napäťová_hodnota0 = analogRead (A0); int napäťová_hodnota1 = analogRead (A1);
Dočasná premenná float je deklarovaná na udržanie hodnoty napätia ako float temp_val. Hodnota sa vynásobí 0,00488, aby sa získal skutočný rozdiel napätia, potom sa vydelí hodnotou odporu, aby sa zistil tok prúdu. 0,00488 V je minimálne napätie, ktoré dokáže zistiť ADC Arduina.
int subraction_value = (voltage_value0 - voltage_value1); float temp_val = (subraction_value * 0,00488); float current_value = (temp_val / 22);
Skontrolujte nižšie demonštračné video a skontrolujte tiež digitálny voltmeter Arduino.