Neste artigo, aprendemos como fazer um voltímetro CA sem transformador usando o Arduino.
Fazer um voltímetro analógico não é uma tarefa fácil, pois para construir um você deve ter bons conhecimentos de grandezas físicas como torque, velocidade; o que pode ser muito difícil quando se trata de suas aplicações práticas.
De Ankit Negi
Mas um voltímetro digital em comparação com um voltímetro analógico pode ser feito rapidamente e com muito pouco esforço. Agora, o voltímetro digital de um dia pode ser feito usando um microcontrolador ou placa de desenvolvimento como arduino, usando código de 4-5 linhas.
Por que este circuito do voltímetro AC é diferente?
Se você for ao Google e pesquisar “Voltímetro AC usando arduino”; você encontrará muitos circuitos em toda a internet. Mas em quase todos esses circuitos você encontrará um transformador sendo usado.
O circuito neste projeto resolve esse problema completamente substituindo o transformador de um circuito divisor de tensão de alta watt. Este circuito pode ser feito facilmente em uma pequena placa de ensaio em poucos minutos. Componentes necessários:
Para fazer este projeto, você precisa dos seguintes componentes:
1. Arduíno
2. Resistor de 100k ohm (2 watts)
3. Resistor de 1k ohm (2 watts)
4. Diodo 1N4007
5. Um diodo zener de 5 volts
6. capacitor de 1 uf
7. Fios de conexão
DIAGRAMA DE CIRCUITO:
Faça as conexões conforme mostrado no diagrama de circuito.
A) Faça um divisor de tensão usando resistores tendo em mente que o resistor de 1 k ohm deve ser conectado ao terra.
B) Conecte o terminal p do diodo diretamente após o resistor de 1 k ohm conforme mostrado na fig. e seu terminal n para capacitor de 1 uf.
C) Não se esqueça de conectar o diodo zener em paralelo ao capacitor (explicado abaixo)
D) Conecte um fio do terminal positivo do capacitor ao pino analógico A0 do arduino.
E) ** conecte o pino terra do arduino ao terra geral, caso contrário o circuito não funcionará.
OBJETIVO DO ARDUINO::
Bem, você pode usar qualquer microcontrolador, mas eu usei o arduino devido ao seu IDE fácil. Basicamente, a função do arduino ou de qualquer microcontrolador aqui é pegar a tensão no resistor de 1 k ohm como entrada analógica e converter esse valor em valor de tensão CA da rede usando uma fórmula (explicada na seção de trabalho). O Arduino imprime ainda mais esse valor de rede no monitor serial ou na tela do laptop.
CIRCUITO DIVISOR DE TENSÃO:
Como já mencionado na seção de componentes, os resistores (que compõem um circuito divisor de tensão) devem ser de alta potência, pois vamos conectá-los diretamente à fonte de alimentação CA.
E, portanto, este circuito divisor de tensão substitui o transformador. Como o arduino pode receber no máximo 5v como entrada analógica, o circuito divisor de tensão é usado para dividir a alta tensão da rede em baixa tensão (menos de 5v).
O que dá tensão máxima ou de pico = 300 * 1,414 = 494,2 volts
Portanto, a tensão de pico no resistor de 1 k ohm é = (494,2 volts/101 k) * 1 k = 4,9 volts (máximo)
Obs:* mas mesmo para 350 rms esse 4,9 volts não é rms o que significa que na realidade a voltagem no pino analógico do arduino será menor que 4,9 v.
Portanto, a partir desses cálculos, observa-se que este circuito pode medir com segurança a tensão CA em torno de 385 rms
POR QUE DIODO?
Como o arduino não pode receber tensão negativa como entrada, é muito importante remover a parte negativa da onda ac sin de entrada através do resistor de 1 k ohm. E para isso é retificado usando um diodo. Você também pode usar um retificador de ponte para obter melhores resultados.
POR QUE CAPACITOR?
Mesmo após a retificação existem ondulações presentes na onda e para remover tais ondulações, um capacitor está sendo utilizado. O capacitor suaviza a tensão antes de alimentá-lo ao arduino.
POR QUE DIODO ZENER
Tensão superior a 5 volts pode danificar o arduino. Portanto, para protegê-lo, é usado um diodo zener de 5 v. Se a tensão da rede elétrica aumentar além de 380 volts, ou seja, mais de 5 volts no pino analógico, ocorrerá a quebra do diodo zener. Assim, curto-circuitando o capacitor para o terra. Isso garante a segurança do arduino.
CÓDIGO:
Grave este código no seu arduino:
int x;// initialise variable x
float y;//initialise variable y
void setup()
{
pinMode(A0,INPUT); // set pin a0 as input pin
Serial.begin(9600);// begin serial communication between arduino and pc
}
void loop()
{
x=analogRead(A0);// read analog values from pin A0 across capacitor
y=(x*.380156);// 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(x) ; // print input analog value on serial monitor
Serial.print(" ac voltage ") ; // specify name to the corresponding value to be printed
Serial.print(y) ; // prints the ac value on Serial monitor
Serial.println();
}
Entendendo o código:
1. VARIÁVEL x:
X é o valor analógico de entrada recebido (tensão) do pino A0 conforme especificado no código, ou seja,
x = pinMode(A0,INPUT) ; // define o pino a0 como pino de entrada
2. VARIÁVEL Y:
Para chegar a esta fórmula y=(x*.380156), primeiro temos que fazer algum tipo de cálculo:
Este circuito aqui sempre fornece tensão menor que o valor real no pino A0 do arduino devido ao capacitor e diodo. O que significa que a tensão no pino analógico é sempre menor que a tensão no resistor de 1 k ohm.
Portanto, temos que descobrir o valor da tensão CA de entrada no qual obtemos 5 volts ou 1023 valor analógico no pino A0. Pelo método de acerto e tentativa, esse valor é de cerca de 550 volts (pico), conforme mostrado na simulação.
Em rms 550 volts de pico = 550/1,414= 388,96 volts rms Portanto para este valor rms obtemos 5 volts no pino A0. Portanto, este circuito pode medir no máximo 389 volts.
Agora para 1023 valor analógico no pino A0 — 389 volts ac = y
O que dá, para qualquer valor analógico (x); y = (389/1023)*x volts CA
OU y = 0,38015*x volts CA
Você pode observar claramente na figura que o valor ac impresso no monitor serial também é de 389 volts
Imprimindo os valores necessários na tela::
Exigimos que dois valores sejam impressos no monitor serial conforme mostrado na imagem de simulação:
1. Valor da entrada analógica recebido pelo pino analógico A0 conforme especificado no código:
Serial.print(“analog input”); // especifica o nome para o valor correspondente a ser impresso
Serial.print(x) ; // imprime o valor analógico de entrada no monitor serial
2. Valor real da tensão CA da rede elétrica conforme especificado no código:
Serial.print(” tensão CA “); // especifica o nome para o valor correspondente a ser impresso
Serial.print(y) ; // imprime o valor ac no monitor Serial
FUNCIONAMENTO DESTE VOLTÍMETRO CA SEM TRANSFORMADOR USANDO ARDUINO
1. O circuito divisor de tensão converte ou reduz a tensão CA da rede no valor de baixa tensão correspondente.
2. Esta tensão após a retificação é tomada pelo pino analógico do arduino e usando a fórmula
y = 0,38015*x volts CA é convertido no valor real da tensão CA da rede elétrica.
3. Este valor convertido é então impresso no monitor serial do arduino IDE.
SIMULAÇÃO:
Para ver o quão próximo o valor impresso na tela do valor real de CA, a simulação é executada para diferentes valores de tensões CA:
A) 220 volts ou 311 amplitude
B) 235 volts ou 332,9 amplitude
C) 300 volts ou 424,2
Portanto, a partir dos resultados a seguir, observa-se que para alimentação de 220 ac, o arduino apresenta 217 volts. E à medida que este valor ac aumenta, os resultados da simulação tornam-se mais precisos e mais próximos do valor ac de entrada.
Hashtags: #Circuito #voltímetro #sem #transformador #usando #Arduino
FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução
Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
Status (Ok Até agora)
Se tiver algum erro coloque nos comentários
Mas se gostou compartilhe!!!
Axtudo é um espaço destinado para relatarem suas experiências, pesquisas técnicas de construção com equipamentos e afins. É um tipo de fórum de referência, onde poderemos encontrar projetos e experiências tipo faça você mesmo.
© Axtudo | Copyright 2016 - 2025 | Todos Direitos Reservados