Amperomierz służy do pomiaru przepływu prądu przez dowolne obciążenie lub urządzenie. Tutaj, w tym Amperomierzu Arduino, wyjaśnimy, jak mierzyć prąd za pomocą prawa Ohma. Będzie to całkiem interesujące, a także dobre zastosowanie podstaw nauk ścisłych, których uczyliśmy się w czasach szkolnych.
Wszyscy jesteśmy dobrze znani z prawa Ohma. Mówi ono, że „ różnica potencjałów między dwoma biegunami lub zaciskami przewodnika jest wprost proporcjonalna do ilości prądu przepływającego przez ten sam przewodnik ” dla stałej proporcjonalności używamy rezystancji, więc tutaj pojawia się równanie prawa Ohma.
V = IR
- V = napięcie na przewodniku w woltach (v).
- I = prąd przepływający przez przewodnik w amperach (A).
- R = stała rezystancji proporcjonalności w omach (Ω).
Aby znaleźć przepływ prądu przez urządzenie, po prostu przestawiamy równanie jak poniżej lub możemy obliczyć za pomocą kalkulatora prawa Ohma.
I = V / R
Aby więc poznać aktualny stan, potrzebujemy pewnych danych:
- Napięcie
- Odporność
Wraz z urządzeniem zbudujemy rezystancję szeregową. Ponieważ musimy znaleźć spadek napięcia na urządzeniu, potrzebujemy do tego odczytów napięcia przed i po spadku napięcia, co jest możliwe w rezystancji z powodu braku polaryzacji.
Podobnie jak na powyższym schemacie, musimy znaleźć dwa napięcia, które przepływają przez rezystor. Różnica między napięciami (V1-V2) na dwóch końcach rezystorów daje nam spadek napięcia na rezystorze (R) i dzielimy spadek napięcia przez wartość rezystora otrzymujemy przepływ prądu (I) przez urządzenie. W ten sposób możemy obliczyć przechodzącą przez niego wartość Current, przejdźmy do praktycznej implementacji.
Wymagane komponenty:
- Arduino Uno.
- Rezystor 22Ω.
- LCD 16x2.
- DOPROWADZIŁO.
- Potencjometr 10K.
- Płytka prototypowa.
- Multimetr.
- Kable rozruchowe.
Schemat obwodu i połączenia:
Schemat ideowy projektu Arduino Ammeter jest następujący
Schemat ideowy przedstawia połączenie Arduino Uno z wyświetlaczem LCD, rezystorem i diodą LED. Arduino Uno jest źródłem zasilania wszystkich pozostałych komponentów.
Arduino ma piny analogowe i cyfrowe. Obwód czujnika podłączony jest do wejść analogowych, z których pobieramy wartość napięcia. Wyświetlacz LCD łączy się z pinami cyfrowymi (7,8,9,10,11,12).
Wyświetlacz LCD ma 16 pinów, pierwsze dwa piny (VSS, VDD), a ostatnie dwa piny (anoda, katoda) są połączone z masą i 5v. Piny resetowania (RS) i włączania (E) są podłączone do pinów cyfrowych Arduino 7 i 8. Piny danych D4-D7 są połączone z pinami cyfrowymi Arduino (9,10,11,12). Pin V0 jest połączony ze środkowym pinem potencjometru. Czerwone i czarne przewody to 5 V i masa.
Obwód wykrywania prądu:
Ten obwód amperomierza składa się z rezystora i diody LED jako obciążenia. Rezystor jest podłączony szeregowo do diody LED, przez co prąd przepływa przez obciążenie, a spadki napięcia są określane na podstawie rezystora. Zaciski V1, V2 połączą się z wejściem analogowym Arduino.
W ADC Arduino, który zamienia napięcie na 10-bitowe liczby o rozdzielczości od 0-1023. Musimy więc ukryć to w wartości napięcia za pomocą programowania. Wcześniej musimy znać minimalne napięcie, które może wykryć ADC Arduino, ta wartość wynosi 4,88mV. Mnożymy wartość z ADC przez 4,88mV i otrzymujemy aktualne napięcie do ADC. Dowiedz się więcej o ADC Arduino tutaj.
Obliczenia:
Wartość napięcia z ADC Arduino wynosi od 0 do 1023, a napięcie odniesienia od 0 do 5 V.
Na przykład:
Wartość V1 = 710, V2 = 474 i R = 22Ω, różnica między napięciami to 236. Przeliczamy to na napięcie mnożąc przez 0,00488, a następnie otrzymujemy 1,15v. Czyli różnica napięcia wynosi 1,15 V, dzieląc ją przez 22 otrzymujemy aktualną wartość 0,005 A. Tutaj użyliśmy rezystora 22ohm o niskiej wartości jako czujnika prądu. W ten sposób możemy zmierzyć prąd za pomocą Arduino.
Kod Arduino:
Pełny kod amperomierza na bazie arduino do pomiaru prądu znajduje się na końcu artykułu.
Programowanie Arduino jest prawie takie samo jak programowanie w języku c, najpierw deklarujemy pliki nagłówkowe. Pliki nagłówkowe wywołują plik w pamięci, podobnie jak w przypadku obliczeń, otrzymuję wartości napięcia za pomocą funkcji odczytu analogowego .
int wartość_napięcia0 = analogRead (A0); int wartość_napięcia1 = analogRead (A1);
Zadeklarowano tymczasową zmienną typu float do utrzymywania wartości napięcia, np. Float temp_val. Wartość jest mnożona przez 0,00488, aby uzyskać rzeczywistą różnicę napięcia, a następnie dzielona przez wartość rezystora, aby znaleźć przepływ prądu. 0,00488v to minimalne napięcie, które może wykryć ADC Arduino.
int subraction_value = (Voltage_value0 - voltage_value1); float temp_val = (subraction_value * 0,00488); float current_value = (temp_val / 22);
Sprawdź pełny film demonstracyjny poniżej, a także sprawdź woltomierz cyfrowy Arduino.