Arduino-basiertes digitales Amperemeter

Amperemeter wird verwendet, um den Stromfluss durch eine Last oder ein Gerät zu messen. Hier in diesem Arduino-Amperemeter erklären wir die Messung des Stroms unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes. Es wird sehr interessant sein und eine gute Anwendung der Grundlagenwissenschaften, die wir in unserer Schulzeit studiert haben.

Wir alle kennen das Ohmsche Gesetz. Es besagt, dass „ die Potentialdifferenz zwischen zwei Polen oder Anschlüssen eines Leiters direkt proportional zur Strommenge ist, die durch denselben Leiter fließt “, um die Proportionalitätskonstante zu erreichen, die wir für den Widerstand verwenden kommt die Gleichung des Ohmschen Gesetzes.

V = IR

• V = Spannung über dem Leiter in Volt (v).
• I = Strom fließt durch den Leiter in Ampere (A).
• R = Widerstandskonstante der Proportionalität in Ohm (Ω).

Um den Stromdurchgang durch das Gerät zu ermitteln, ordnen wir die Gleichung einfach wie folgt um oder berechnen mit dem Ohmschen Gesetzrechner.

I = V / R.

Um den aktuellen Stand herauszufinden, benötigen wir einige Daten:

1. Stromspannung
2. Widerstand

Wir werden zusammen mit dem Gerät einen Serienwiderstand aufbauen. Da wir einen Spannungsabfall am Gerät finden müssen, benötigen wir dafür Spannungswerte vor und nach dem Spannungsabfall, was im Widerstand möglich ist, da keine Polarität vorliegt.

Wie im obigen Diagramm müssen wir die beiden Spannungen finden, die über den Widerstand fließen. Die Differenz zwischen den Spannungen (V1-V2) an den beiden Enden der Widerstände ergibt einen Spannungsabfall über dem Widerstand (R) und wir dividieren den Spannungsabfall durch den Widerstandswert, mit dem wir den Stromfluss (I) durch das Gerät erhalten. Auf diese Weise können wir den aktuellen Wert berechnen. Lassen Sie uns in die praktische Implementierung einsteigen.

Erforderliche Komponenten:

• Arduino Uno.
• Widerstand 22Ω.
• LCD 16x2.
• LED.
• 10K Topf.
• Steckbrett.
• Multimeter.
• Überbrückungskabel.

Schaltplan und Anschlüsse:

Das schematische Diagramm des Arduino Amperemeter-Projekts folgt

Das schematische Diagramm zeigt die Verbindung des Arduino Uno mit LCD, Widerstand und LED. Arduino Uno ist die Stromquelle aller anderen Komponenten.

Der Arduino verfügt über analoge und digitale Pins. Die Sensorschaltung ist mit den Analogeingängen verbunden, von denen wir den Wert der Spannung erhalten. Das LCD wird mit den digitalen Pins (7,8,9,10,11,12) verbunden.

Das LCD hat 16 Pins, die ersten beiden Pins (VSS, VDD) und die letzten beiden Pins (Anode, Kathode) sind mit dem Gnd und 5V verbunden. Die Reset- (RS) und Enable- (E) Pins sind mit den Arduino-Digitalpins 7 und 8 verbunden. Die Datenpins D4-D7 sind mit den Digitalpins von Arduino (9, 10, 11, 12) verbunden. Der V0-Pin ist mit dem mittleren Pin des Topfes verbunden. Die roten und schwarzen Drähte sind 5V und gnd.

Stromerfassungsschaltung:

Diese Amperemeter-Schaltung besteht aus Widerstand und LED als Last. Der Widerstand ist in Reihe mit der LED geschaltet, damit Strom durch die Last fließt und Spannungsabfälle vom Widerstand bestimmt werden. Die Klemmen V1, V2 werden mit dem Analogeingang des Arduino verbunden.

Im ADC von Arduino wird die Spannung in 10-Bit-Auflösungszahlen von 0 bis 1023 umgewandelt. Wir müssen es also mit der Programmierung in einen Spannungswert umwandeln. Vorher müssen wir die minimale Spannung kennen, die der ADC von Arduino erkennen kann. Dieser Wert beträgt 4,88 mV. Wir multiplizieren den Wert vom ADC mit 4,88 mV und erhalten die tatsächliche Spannung in den ADC. Erfahren Sie hier mehr über den ADC von Arduino.

Berechnungen:

Der Spannungswert vom ADC von Arduino liegt zwischen 0 und 1023 und die Referenzspannung zwischen 0 und 5 V.

Zum Beispiel:

Der Wert von V1 = 710, V2 = 474 und R = 22Ω, die Differenz zwischen den Spannungen beträgt 236. Wir wandeln ihn in Spannung um, indem wir mit 0,00488 multiplizieren, dann erhalten wir 1,15 V. Die Spannungsdifferenz beträgt also 1,15 V, wenn wir sie hier durch 22 teilen, erhalten wir den aktuellen Wert 0,005 A. Hier haben wir den niedrigen 22-Ohm-Widerstand als Stromsensor verwendet. So können wir den Strom mit Arduino messen.

Arduino Code:

Der vollständige Code für ein Amperemeter auf Arduino-Basis zur Strommessung finden Sie am Ende dieses Artikels.

Die Arduino-Programmierung ist fast die gleiche wie die c-Programmierung. Zuerst deklarieren wir die Header-Dateien. Die Header-Dateien rufen die Datei im Speicher auf, wie bei der Berechnung erhalte ich die Spannungswerte mit der Analogread- Funktion.

inttage_value0 = analogRead (A0); inttage_value1 = analogRead (A1);

Eine temporäre Float-Variable wird zum Halten des Spannungswerts wie float temp_val deklariert. Der Wert wird mit 0,00488 multipliziert, um die tatsächliche Spannungsdifferenz zu erhalten, und dann durch den Widerstandswert geteilt, um den Stromfluss zu ermitteln. 0,00488 V ist die minimale Spannung, die der ADC von Arduino erkennen kann.

int subraction_value = (Spannungswert0 - Spannungswert1); float temp_val = (subraction_value * 0.00488); float current_value = (temp_val / 22);

Überprüfen Sie das vollständige Demonstrationsvideo unten und das Arduino Digital Voltmeter.