Ampérmetr se používá k měření toku proudu jakýmkoli zatížením nebo zařízením. Zde v tomto Arduino ampérmetru vysvětlíme měření proudu pomocí Ohmova zákona. Bude to docela zajímavé, stejně jako dobrá aplikace základních věd, které jsme studovali v našich školních dobách.
Každý z nás dobře zná Ohmův zákon. Uvádí, že „ potenciální rozdíl mezi dvěma póly nebo svorkami vodiče je přímo úměrný množství proudu procházejícího stejným vodičem “ pro konstantu proporcionality používáme odpor, takže zde je přichází rovnice Ohmova zákona.
V = IR
- V = napětí na vodiči ve voltech (v).
- I = proud prochází vodičem v Ampere (A).
- R = odporová konstanta proporcionality v Ohm (Ω).
Abychom našli aktuální průchod zařízením, jednoduše uspořádáme rovnici, jak je uvedeno níže, nebo můžeme vypočítat pomocí kalkulačky Ohmova zákona.
I = V / R
Abychom zjistili aktuální, potřebujeme nějaká data:
- Napětí
- Odpor
Spolu se zařízením postavíme sériový odpor. Protože potřebujeme zjistit pokles napětí napříč zařízením, k tomu potřebujeme odečty napětí před a po poklesu napětí, což je možné v odporu kvůli žádné polaritě.
Stejně jako ve výše uvedeném diagramu musíme najít dvě napětí, která tečou přes rezistor. Rozdíl mezi napětím (V1-V2) na obou koncích odporů nám dává pokles napětí na rezistoru (R) a dělíme pokles napětí hodnotou odporu, kterou dostaneme proudem (I) zařízením. Tak můžeme vypočítat aktuální hodnotu, která prochází, pojďme do toho praktická implementace.
Požadované komponenty:
- Arduino Uno.
- Rezistor 22Ω.
- LCD 16x2.
- VEDENÝ.
- 10K hrnec.
- Nepájivá deska.
- Multimetr.
- Propojovací kabely.
Schéma zapojení a zapojení:
Schematické znázornění na Arduino ampérmetru projektu je následující
Schematické schéma ukazuje připojení Arduino Uno k LCD, rezistoru a LED. Arduino Uno je zdrojem energie všech ostatních komponent.
Arduino má analogové a digitální piny. Obvod snímače je připojen k analogovým vstupům, ze kterých získáme hodnotu napětí. LCD je propojen s digitálními piny (7,8,9,10,11,12).
LCD má 16 pinů, první dva piny (VSS, VDD) a poslední dva piny (anoda, katoda) jsou připojeny k GND a 5v. Piny reset (RS) a povolení (E) jsou připojeny k digitálním pinům Arduino 7 a 8. Datové piny D4-D7 jsou připojeny k digitálním pinům Arduino (9,10,11,12). Kolík V0 je připojen ke střednímu kolíku hrnce. Červený a černý vodič jsou 5V a GND.
Proudový snímací obvod:
Tento obvod ampérmetru se skládá z odporu a LED jako zátěže. Rezistor je zapojen do série s LED, která protéká proudem zátěží a poklesy napětí jsou určovány z rezistoru. Terminál V1, V2 se připojí k analogovému vstupu Arduina.
V ADC Arduina, který pokrývá napětí na čísla 10bitového rozlišení od 0-1023. Musíme jej tedy pomocí programování převést na hodnotu napětí. Před tím potřebujeme znát minimální napětí, které dokáže ADC Arduina detekovat, tato hodnota je 4,88 mV. Násobíme hodnotu z ADC 4,88 mV a dostaneme skutečné napětí do ADC. Další informace o ADC Arduina najdete zde.
Výpočty:
Hodnota napětí z ADC Arduina se pohybuje mezi 0-1023 a referenční napětí je mezi 0-5v.
Například:
Hodnota V1 = 710, V2 = 474 a R = 22Ω, rozdíl mezi napětími je 236. Převedeme ji na napětí vynásobením 0,00488, pak dostaneme 1,15v. Rozdíl napětí je tedy 1,15v, jeho vydělením 22 zde získáme aktuální hodnotu 0,005A. Zde jsme jako snímač proudu použili 22ohmový rezistor s nízkou hodnotou. Takto můžeme měřit proud pomocí Arduina.
Arduino kód:
Kompletní kód ampérmetru založeného na arduinu pro měření proudu je uveden na konci tohoto článku.
Programování Arduina je téměř stejné jako programování c, nejprve deklarujeme hlavičkové soubory. Soubory záhlaví volají soubor v úložišti, stejně jako pro výpočet získávám hodnoty napětí pomocí funkce analogread .
int voltage_value0 = analogRead (A0); int voltage_value1 = analogRead (A1);
Dočasná float proměnná je deklarována pro udržení hodnoty napětí jako float temp_val. Hodnota se vynásobí 0,00488, aby se získal skutečný rozdíl napětí, poté se vydělí hodnotou odporu, aby se zjistil aktuální proud. 0,00488 V je minimální napětí, které může ADC Arduino detekovat.
int subraction_value = (voltage_value0 - voltage_value1); float temp_val = (subraction_value * 0,00488); float current_value = (temp_val / 22);
Zkontrolujte níže ukázkové video a zkontrolujte také digitální voltmetr Arduino.