如何使用Arduino制作一個(gè)交流電壓測量設(shè)備

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將 使用Arduino制作一個(gè)交流電壓測量設(shè)備， 該設(shè)備將測量我們家中交流電源的電壓。我們將在Arduino IDE的串行監(jiān)視器上打印該電壓，并在萬用表上顯示。

制作數(shù)字電壓表比制作模擬電壓表容易得多，因?yàn)樵谀M電壓表的情況下，您必須對扭矩、摩擦損耗等物理參數(shù)有很好的了解，而在數(shù)字電壓表的情況下，您只需使用 LCD 或 LED 矩陣甚至您的筆記本電腦（如本例）為您打印電壓值。

所需組件：

1. 一臺 12-0-12 變壓器
2. 1N4007二極管
3. 1uf電容器
4. 電阻 10k;4.7k。
5. 齊納二極管（5V）
6. Arduino UNO
7. 連接線

Arduino電壓表電路圖：

此Arduino電壓表的電路圖如上所示。

連接：

1. 將變壓器的高壓側(cè)（220V）連接到主電源，將低壓側(cè)（12V）連接到分壓器電路。
2. 將 10k 電阻與 4.7k 電阻串聯(lián)，但確保將電壓作為 4.7k 電阻的輸入。
3. 如圖所示連接二極管。
4. 連接 4.7k 上的電容器和齊納二極管
5. 將一根電線從二極管的n端連接到Arduino的模擬引腳A0。

** 注意：將Arduino的接地引腳連接到圖中所示的點(diǎn)，否則電路將不起作用。

需要分壓器電路嗎？

當(dāng)我們使用 220/12 V 變壓器時(shí)，我們在 l.v 側(cè)得到 12 v。由于該電壓不適合作為Arduino的輸入，因此我們需要一個(gè)分壓器電路，該電路可以提供合適的電壓值作為Arduino的輸入。

為什么連接二極管和電容器？

由于Arduino不將負(fù)電壓值作為輸入，因此我們首先需要消除降壓AC的負(fù)循環(huán)，以便Arduino僅獲取正電壓值。因此，連接二極管以整流降壓。查看我們的半波整流器和全波整流器電路，了解有關(guān)整流的更多信息。

該整流電壓不平滑，因?yàn)樗^大的紋波，無法為我們提供任何精確的模擬值。因此，連接電容器以平滑交流信號。

齊納二極管的用途？

如果將大于 5v 的電壓饋送到 Arduino，它可能會受到損壞。因此，連接了一個(gè) 5v 齊納二極管以確保 Arduino 的安全性，如果該電壓超過 5v，該二極管會擊穿。

基于Arduino的交流電壓表的工作：

1. 變壓器的L.V側(cè)獲得降壓電壓，適用于正常額定功率電阻器。

2.然后我們在4.7k電阻上得到合適的電壓值

通過在變形桿菌上模擬該電路，可以找到可以測量的最大電壓（在模擬部分中解釋）。

3. Arduino 將此電壓作為引腳 A0 的輸入，以 0 到 1023 之間的模擬值的形式出現(xiàn)。0 是 0 伏，1023 是 5V。
4. 然后，Arduino 通過公式將此模擬值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電源交流電壓。（在代碼部分中解釋）。

模擬：

精確的電路是在變形桿菌中制造的，然后進(jìn)行模擬。為了找到該電路可以測量命中的最大電壓，請使用試驗(yàn)方法。

在使交流發(fā)電機(jī)的峰值電壓為440（311 r.m.s）時(shí)，發(fā)現(xiàn)引腳A0上的電壓為5伏，即最大。因此，該電路可以測量最大311 r.m.s電壓。

對 220 r.m.s 至 440v 之間的各種電壓進(jìn)行仿真。

代碼說明：

完整的Arduino電壓表代碼在本項(xiàng)目結(jié)束時(shí)給出，并通過評論進(jìn)行了很好的解釋。在這里，我們將解釋其中的一小部分。

m 是引腳 A0 上接收到的輸入模擬值，即

m=    pinMode (A0,INPUT) ;  // set pin a0 as input pin

將變量 n 分配給此公式 n=（m * 。 304177）， 首先使用在模擬部分獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行某種計(jì)算：

如仿真照片所示，當(dāng)輸入交流電壓為 311V 時(shí)，在引腳 A0 處獲得 5v 或 1023 模擬值。因此：

1023 模擬值對應(yīng)于 311 伏電源

因此，任何隨機(jī)模擬值對應(yīng)于 （311/1023）*m，其中 m 是獲得的模擬值。

因此，我們得出這個(gè)公式：

n=（311/1023） m 伏特或 n=（m .304177）

現(xiàn)在，該電壓值使用串行命令打印在串行監(jiān)視器上，如下所述。并且還顯示在萬用表上，如下面的視頻所示。

屏幕上打印的值為：

代碼中指定的模擬輸入值：

Serial.print("   analog input  ") ; // this gives name which is “analog input”  to the printed analog value 

Serial.print(m);// this simply prints the input analog value

代碼中指定的所需交流電壓：

Serial.print("   ac voltage  ") ; // this gives name  “ac voltage”  to the printed analog value 

 Serial.print(n) ;  // this simply prints the ac voltage value

int m;// initialise variable m

float n;//initialise variable n

void setup()

{

pinMode(A0,INPUT); // set pin a0 as input pin

Serial.begin(9600);// begin serial communication between arduino and pc

}

void loop()

{

m=analogRead(A0);// read analog values from pin A0 across capacitor

n=(m* .304177);// 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(m) ; // print input analog value on serial monitor

Serial.print(" ac voltage ") ; // specify name to the corresponding value to be printed

Serial.print(n) ; // prints the ac value on Serial monitor

Serial.println();

}