Rangkaian Voltmeter AC Transformerless Menggunakan Arduino

Pada artikel ini kita mempelajari cara membuat voltmeter AC tanpa trafo menggunakan Arduino.

Membuat voltmeter analog bukanlah tugas yang mudah karena untuk membuatnya, Anda harus memiliki pengetahuan yang baik tentang besaran fisik seperti torsi, kecepatan yang bisa sangat sulit untuk aplikasi praktisnya.

OlehAnkit Negi

Tapi a voltmeter digital dibandingkan dengan voltmeter analog dapat dibuat dengan cepat dan itu juga dengan sedikit usaha. Sekarang voltmeter digital satu hari dapat dibuat menggunakan mikrokontroler atau papan pengembangan seperti Arduino dengan menggunakan 4-5 kode baris.

Mengapa rangkaian Voltmeter AC ini berbeda?

Jika Anda pergi ke Google dan mencari 'voltmeter AC menggunakan arduino' Anda akan menemukan banyak sirkuit di seluruh internet. Tetapi di hampir semua rangkaian itu Anda akan menemukan trafo yang digunakan.

Rangkaian dalam proyek ini menyelesaikan masalah ini sepenuhnya dengan mengganti trafo dari rangkaian pembagi tegangan watt tinggi. Sirkuit ini dapat dengan mudah dibuat di papan tempat memotong roti kecil dalam beberapa menit.

Untuk membuat proyek ini Anda membutuhkan komponen-komponen berikut:

1. Arduino

2. resistor 100k ohm (2 watt)

3. resistor 1k ohm (2 watt)

4. Dioda 1N4007

5. Satu dioda zener 5 volt

6. 1 uf kapasitor

7. Menghubungkan kabel

DIAGRAM SIRKUIT:

Buat koneksi seperti yang ditunjukkan pada diagram sirkuit.

A) Buatlah pembagi tegangan menggunakan resistor dengan mengingat bahwa resistor 1 k ohm harus dihubungkan ke ground.

B) Hubungkan terminal p dioda langsung setelah resistor 1 k ohm seperti yang ditunjukkan pada gambar. dan terminal n-nya ke kapasitor 1 uf.

C) Jangan lupa untuk menghubungkan dioda zener secara paralel ke kapasitor (dijelaskan di bawah)

D) Hubungkan kabel dari terminal positif kapasitor ke pin analog A0 arduino.

E) ** sambungkan pin arduino ke ground keseluruhan, jika tidak sirkuit tidak akan berfungsi.

TUJUAN ARDUINO ::

Anda dapat menggunakan mikrokontroler apa pun, tetapi saya telah menggunakan Arduino karena IDE-nya yang mudah. Pada dasarnya fungsi arduino atau mikrokontroler apa pun di sini adalah untuk mengambil tegangan pada resistor 1 k ohm sebagai input analog dan mengubah nilai itu menjadi listrik a.c. nilai tegangan dengan menggunakan rumus (dijelaskan di bagian kerja). Arduino selanjutnya mencetak nilai listrik ini pada monitor serial atau layar laptop.

SIRKUIT PEMBAGI TEGANGAN:

Seperti yang telah disebutkan di bagian komponen, resistor (yang membentuk rangkaian pembagi tegangan) harus memiliki peringkat daya tinggi karena kita akan menghubungkannya langsung ke catu daya a.c.

Dan karenanya rangkaian pembagi tegangan ini menggantikan trafo. Karena Arduino dapat mengambil maksimum 5v sebagai input analog, rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk membagi tegangan tinggi utama menjadi tegangan rendah (kurang dari 5v). Mari kita asumsikan tegangan suplai utama adalah 350 volt (r.m.s)

Yang memberikan tegangan maksimum atau puncak = 300 * 1,414 = 494,2 volt

Jadi tegangan puncak pada resistor 1 k ohm adalah = (494.2volts / 101k) * 1k = 4.9volts (maksimum)

Catatan: * tetapi bahkan untuk 350 r.m.s ini 4,9 volt bukanlah r.m.s yang berarti pada kenyataannya tegangan pada pin analog arduino akan kurang dari 4,9 v.

Oleh karena itu dari perhitungan ini diamati bahwa rangkaian ini dapat dengan aman mengukur tegangan a.c sekitar 385 r.m.s.

MENGAPA DIODE?

Karena Arduino tidak dapat mengambil tegangan negatif sebagai masukan, sangat penting untuk menghilangkan bagian negatif dari gelombang sinus masukan a.c pada resistor 1 k ohm. Dan untuk melakukannya diperbaiki menggunakan dioda. Anda juga dapat menggunakan penyearah jembatan untuk hasil yang lebih baik.

MENGAPA KAPASITOR?
Bahkan setelah perbaikan ada riak hadir dalam gelombang dan untuk menghilangkan riak tersebut, kapasitor digunakan. Kapasitor menghaluskan tegangan sebelum memasukkannya ke arduino.

MENGAPA ZENER DIODE

Tegangan lebih dari 5 volt dapat merusak arduino. Oleh karena itu untuk melindunginya, digunakan dioda 5 v zener. Jika tegangan listrik a.c meningkat melebihi 380 volt yaitu lebih besar dari 5 volt pada pin analog, kerusakan dioda zener akan terjadi. Jadi korsleting kapasitor ke ground. Ini memastikan keamanan arduino.

KODE:

Bakar kode ini di arduino Anda:

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()
}

Memahami kode:

1. VARIABEL x:

X adalah nilai analog input yang diterima (tegangan) dari pin A0 seperti yang ditentukan dalam kode yaitu,

x = pinMode (A0, INPUT) // set pin a0 sebagai pin input

2. VARIABEL DAN:

Untuk mendapatkan rumus ini y = (x * .380156), pertama-tama kita harus melakukan beberapa perhitungan:

Rangkaian ini di sini selalu memberikan tegangan yang lebih kecil dari nilai sebenarnya pada pin A0 arduino karena adanya kapasitor dan dioda. Yang berarti tegangan pada pin analog selalu lebih kecil dari tegangan pada resistor 1 k ohm.

Oleh karena itu kita harus mencari tahu bahwa nilai tegangan input ac di mana kita mendapatkan nilai analog 5 volt atau 1023 pada pin A0. Dengan metode hit and trial, nilainya sekitar 550 volt (puncak) seperti yang ditunjukkan pada simulasi.

Dalam r.m.s 550 volt puncak = 550 / 1,414 = 388,96 volt r.m.s. Karenanya untuk nilai r.m.s ini kita mendapatkan 5 volt pada pin A0. Jadi rangkaian ini bisa mengukur maksimal 389 volt.

Sekarang untuk 1023 nilai analog pada pin A0 --- 389 a.c volt = y

Yang memberikan, untuk nilai analog (x) y = (389/1023) * x a.c volt

ATAU y = 0,38015 * x a.c volt

Anda dapat melihat dengan jelas pada gambar bahwa nilai a.c yang dicetak pada monitor serial juga sebesar 389 volt

Mencetak nilai yang diperlukan di layar ::

Kami membutuhkan dua nilai untuk dicetak pada monitor serial seperti yang ditunjukkan pada gambar simulasi:

1. Nilai input analog diterima oleh pin analog A0 seperti yang ditentukan pada kode:

Serial.print ('analaog input') // tentukan nama ke nilai yang sesuai untuk dicetak

Serial.print (x) // mencetak nilai analog input pada monitor serial

2. Nilai sebenarnya tegangan ac dari sumber listrik seperti yang ditentukan dalam kode:

Serial.print ('ac voltage') // tentukan nama ke nilai yang sesuai untuk dicetak

Serial.print (y) // mencetak nilai ac pada monitor Serial

KERJA AC VOLTMETER TRANSFORMERLESS INI MENGGUNAKAN ARDUINO

1. Rangkaian pembagi tegangan mengubah atau menurunkan tegangan ac listrik menjadi nilai tegangan rendah yang sesuai.

2. Tegangan ini setelah perbaikan diambil dengan pin analog arduino dan dengan menggunakan rumus

y = 0,38015 * x a.c volt diubah menjadi tegangan nilai a.c listrik aktual.

3. Nilai konversi ini kemudian dicetak pada monitor serial Arduino IDE.

SIMULASI:

Untuk melihat seberapa dekat nilai yang dicetak pada layar dengan nilai a.c aktual, simulasi dijalankan untuk nilai tegangan a.c yang berbeda:

A) 220 volt atau 311 amplitudo

B) 235 volt atau 332,9 amplitudo

C) 300 volt atau 424,2

Oleh karena itu dari hasil berikut diamati bahwa untuk pasokan 220 a.c, arduino menunjukkan 217 volt. Dan dengan meningkatnya nilai a.c ini, hasil simulasi menjadi lebih akurat yang lebih mendekati nilai a.c masukan.