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:  پروژه تشخیص آلودگی هوا

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:  پروژه و آموزش کار با ماژول فاصله سنج SRF04 با آردوینو

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 سنسور تشخیص آب توسط 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.

به اشتراک گذاری این نوشته:

درباره ی محمد حسین کوهی قمصری

دانشجوی کارشناسی برق گرایش الکترونیک

دیدگاهتان را بنویسید

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

7 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

    • 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؟

        • 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.