ساخت ولتمتر ، آمپرمتر و وات متر با آردوینو

ولتمتر شاید جزء یکی اولیه ترین و مهم ترین ابزارهای کار یک مهندس الکترونیک است. در همه کاربردها از ساده ترین کاربرد ها تا پیشرفته ترین کاربردها ولتمتر میتواند به عنوان ابزاری سودمند به ما در جهت تست و عیب یابی مدارات کمک کند.

در این مطلب میخواهیم نحوه ساختن وات متر با آردوینو را آموزش بدیم. یکی از مزیت های ساخت ولتمتر علاوه بر صرفه اقتصادی این است که میتوانید امکانات مختلفی به وات متر که می‌سازید اضافه کنید. مثلا می‌توانید نمودار تغییرات ولتاژ یا جریان را در خروجی سریال مشاهده نمایید یا اطلاعات مربوط به ولتاژها و جریان ها را بر روی یک کارت حافظه ذخیره نمایید و کاربردهای مشابه دیگر. البته بدیهی است که ولتمتر ساخته شده یک ولتمتر ساده بوده و از نظر مقادیر قابل اندازه گیری قابل مقایسه با ولتمترهای تجاری موجود در بازار نیست.

وات متر با آردوینو

قطعات مورد نیاز :

برای ساخت ولتمتر ، آمپرمتر و وات متر با آردوینو به موارد زیر نیاز داریم.

مطلب پیشنهادی:  آموزش ساخت ردیاب خورشید با آردوینو و استپر موتور و مقاومت نوری

شماتیک مدار :

در شکل زیر شماتیک کامل مدار ولتمتر ، آمپرمتر و وات متر با آردوینو را مشاهده می‌کنید :

وات متر با آردوینو شماتیک مربوط به اندازه گیری و بخش پایینی شماتیک بخش محاسبات توسط برد آردوینو و نمایش توسط LCD کاکتری را شامل می شود. این مدار برای محدوده ولتاژ 0-24V و جریان 0-0.1A طراحی شده است. البته با دانستن نحوه عملکرد مدار میتوانید این محدوده را افزایش دهید.

نحوه عملکرد مدار :

کارکرد اصلی مدار این است که ولتاژ و جریان دو سر بار را از طریق مدارات واسطی که توسط تقویت کننده عملیاتی و مقاومت های تقسیم ولتاژ اندازه گیری می کند و با ضرب آنها توان را نیز محاسبه می کند.

مقاومت های R1 و R2 شبکه تقسیم ولتاژ را تشکیل می دهند که برای کاهش ولتاژ به منظور اندازه گیری توسط برد آردوینو مورد استفاده قرار می گیرند.

تقویت کننده عملیاتی در این مدار به عنوان مبدل ولتاژ به جریان و به صورت تقویت کننده ناوارونگر با بهره 21 استفاده شده است. البته سیگنال خروجی تقویت کننده عملیاتی از نوع ولتاژ است اما مقدار آن با ولتاژ ورودی تقویت کننده عملیاتی متفاوت است و مقدار آن به شکلی تغییر داده شده است تا بتوانیم با انجام یک محاسبات ساده در برنامه مقدار جریان بار را محاسبه کنیم.

مطلب پیشنهادی:  سطل آشغال هوشمند با استفاده از آردوینو، سنسور آلتراسونیک و سروو موتور

توسط رگولاتور ولتاژ 7805  ولتاژ تغذیه برد آردوینو و تقویت کننده عملیاتی فراهم می شود.

توسط برد آردوینو محاسبات لازم از طریق برنامه ای که روی آن آپلود می شود انجام شده و در نهایت نتایج شامل مقدار ولتاژ، جریان و توان مصرفی بار بر روی نمایشگر LCD کاراکتری نمایش داده می شود.

نکته : مقادیر استفاده شده در برنامه وابسته به مقدار المان های مدار است. اگر المان های مدار مانند مقاومت های تقسیم ولتاژ را تغییر می دهید باید عددهای استفاده شده در برنامه را نیز تغییر دهید.

کد مدار :

کد زیر را بر روی برد آردوینو آپلود نمایید :

#include <LiquidCrystal.h>  //Default Arduino LCD Librarey is included 

int Read_Voltage  = A3;
int Read_Current  = A4;
const int rs = 3, en = 4, d4 = 8, d5 = 9, d6 = 10, d7 = 11; //Mention the pin number for LCD connection
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

void setup() {
  lcd.begin(16, 2); //Initialise 16*2 LCD

  lcd.print(" Arduino Wattmeter"); //Intro Message line 1
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("  With Arduino  "); //Intro Message line 2

  delay(2000);
  lcd.clear();

}

void loop() {
 
 float Voltage_Value = analogRead(Read_Voltage);
 float Current_Value = analogRead(Read_Current);

 Voltage_Value = Voltage_Value * (5.0/1023.0) * 6.46;
 Current_Value = Current_Value * (5.0/1023.0) * 0.239;

 lcd.setCursor(0, 0);
 lcd.print("V="); lcd.print(Voltage_Value); 
 lcd.print("  "); 
 lcd.print("I=");lcd.print(Current_Value); 

 float Power_Value = Voltage_Value * Current_Value;

 lcd.setCursor(0, 1);
 lcd.print("Power="); lcd.print(Power_Value); 

 
delay(200);
}

تست مدار :

با استفاده از قطعات معرفی شده در ابتدای آموزش مدار خود را با استفاده از بورد سوراخ دار به شکل زیر میسازیم :

مطلب پیشنهادی:  راه اندازی موتور پله ای با آردوینو

وات متر با آردوینو

تغذیه را به جک تغذیه وصل کنید. با پتانسیومتر شدت روشنایی LCD را تنظیم نمایید. بار خود را که در اینجا از لامپ استفاده کرده ایم به ترمینال وصل نمایید. اگر همه چیز درست باشد مقادیر ولتاژ و جریان و توان مطابق شکل بالا بر روی LCD نمایش داده می شود.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

15 دیدگاه

  1. سلام من اینو با پروتیوس شبیه سازی کردم یه لامپ و بار دیگر متور و مقاومت هرچی گذاشتم جای لود عدد ولتاز ۳۲.۳۰ و جریان ۱.۱۹ شده لطفا راهنمایی کنید

    • میلاد جهاندیده

      سلام، چون پروژه را خودم نبستم نمیتونم نظر بدم ولی بارهای مختلف از کم به بالا بذارید و آمپرمتر خود پرتئوس جریان بار را اندازه گیری کنید. همچنین لازم نیست کل مدار را ببندید تا ببینید کار میکنه یا نه به ورودی Voltage و Current با یک مقاومت متغیر ولتاژی را اعمال کنید ببینید تغییراتی میبینید یا نه. اگر مدار را عملی تست میکنید کمی دقت کنید مقدار ولتاژ اعمالی از حد مجاز تجاوز نکنه.

      • سلام اگر بخواهیم همین مدار را جوری طراحی کنیم که ولتاژ دو سر هر باری در مدار و جریان هر شاخه ای را انازه گیری کند چه تغیراتی باید بدیم..به ویژه برای قسمت جریان؟ برای ولتاژ ایا میتونیم یک مقسم دیگه و یک پین دیگه از اردوینو رو دگیر و در کد مقدار ولتاژ ها را از هم کم تا ولتاژ دو سر بار مورد نةر بدست اید… برای مدار جریانش چکار کنیم ممنون

        • مداری یا المانی که جریان را عبور دهد ولی ولتاژ دوطرفش ایزوله از هم باشد هست؟

        • میلاد جهاندیده

          سلام، بله میتونید تعداد پایه های ADC را زیاد کنید تا ولتاژ های قسمت های مختلف را اندازه گیری کنید. فقط دقت کنید که زمین مدار یکی است و طوری نزنید که اتصال کوتاه بشه. بله میتونید از روش اختلاف ولتاژ یا اختلاف پتانسبل استفاده کنید. در مورد جریان هم همین است در حقیقت برای جریان همان ولتاژ دو سر مقاوت را اندازه میگریم پس میتونید روش های مختلف را پیاده کنید فقط بازم بگم که حواستون باشه به زمین مدار…

          • ممنون برای قسمت جریان هم فک کنم بشه از یک تقویت کننده ی ابزار دقیق استفاده کنیم که ولتاژ دو سر مقاومت شنت را به صورت تفاضلی تقویت کنه

  2. سلام مطالب شما خیلی عالی است.

  3. سلام خیلی مطلبتون خوب و مفید بود.
    میتونید بگید چطور میتونیم محدوده ولتاژ و جریان رو افزایش بدیم

  4. لطفا پاسخ بدین.
    چطور میشه محدوده ولتاژ و جریان رو افزایش داد.
    البته مدار رو هم ساختم ولی کار نمیکنه.
    میشه راه نمایی کنید.
    ممنون

    • میلاد جهاندیده

      در شماتیک مدار میبینید که در بالا سمت چپ تغذیه اصلی مدار ما است و مدارات نمونه گیری از جریان و ولتاژ. برای افزایش باید مقدار و شاید خود قطعات تیکه بالای مدار را تغییر بدید. مثلا برای ولتاژ شاید لازم باشه نوع رگولاتور را تغییر بدید چون ولتاژ بالا را نمیتونه تحمل کنه. و برای افزایش جریان شاید توان مقاومت ها پاسخ گو نباشند و البته مقدار و نسبت آن ها هم مهم هستن.

      برای افزایش ولتاز باید مقدار مقاومت های R1 و R2 را افزایش بدید و نسبت آنها را طوری تغییر بدید که روی R2 بیش از 5 ولت ولتاژ افت نکند چون باعث سوختن میکروکنترلر خواهد شد.

      برای افزایش جریان قابل اندازه گیری مقدار مقاومت SR1 را کاهش و توان قابل تحمل آن را افزایش دهید. و البته حواستان به مقدار مقاومت های آپ امپ نیز باشد. برای آپ امپ مقاله آپ امپ ها یا تقویت کننده های عملیاتی را ببینید.

  5. سلام
    خیلی ممنون از اموزش خوبتون
    چجوری میشه با سه رقم اعشار مقدار ولتاژ رو اندازه گرفت چون من با مقادیر ولتاژ پایین سر و کار دارم از 300 تا 700 میلی ولت
    ممنون میشم راهنمایی کنید

  6. سلام خسته نباشید نحوه راه اندازی این برد نانو مثل هم خود بردهای آردویینو uno هست؟ فقط با سیم وصل میشه به pc و برنامه روش پیاده میشه؟ یا باید حرکت خاصی یا پروگمر جدا داشته باشیم؟
    با تشکر

  7. مرسی از زحمتی که کشیدین
    اگر بخواهیم توان دوسرخروجی ترانسفورمر رو در یک فرکانس خاص بسنجیم من ازین راه استفاده میکنم که اختلاف ولتازدوسر ترانس رو رو میگیرم و توان دوم این اختلاف ولتاژ رو تقسیم میکنم به امپدانس ترانسفورمر
    میخواستم ببینم این مدار ساخته شده میتونه توان ترانس رو هم اندازه بگیره .ودقتش هم برای من مهمه .توان ترانس هایی که می بندم بین حدود 4 وات هست تا 50 وات .البته چیزی که من محاسبه میکنم دراین حدود به دست میاد

  8. سلام برمهندس گرامی.اول یک تشکرویژه بابت اموزشهای مفیدتان میکنم.ضمنادرموردمشکل دردستگاه مولتی مترازتون درخواست کمک دارم.مولتی متری دارم که تصویرصفحه اش رفته ودرصورتیکه ولتاژباطری مربوطه رابصورت کلیدزنی قطع ووصل میکنم تصویرهم بانوسان کلیدزنی دستی مرتب بصورت قطع ووصل روشن وخاموش میشود.ضمناازیک ایسی LM358 ویک ایسی قیری کارگرفته شده وایسی LM358شدیدآگرم میشدقبلا واحتمالامعیوب شده .خواستم بدانم ایااگه این ایسی عیب کرده باشه میتونه به رفتن صفحه ختم شودیاقطع ووصلی صفحه بانوساندادن به باطری وامدن تصویرایابه این ایسی مربوط میشود؟سپاس

  9. سلام pcbاین مدار وجود داره