如何使用Arduino制作一个交流电压测量设备

在这个项目中，我们将 使用Arduino制作一个交流电压测量设备， 该设备将测量我们家中交流电源的电压。我们将在Arduino IDE的串行监视器上打印该电压，并在万用表上显示。

制作数字电压表比制作模拟电压表容易得多，因为在模拟电压表的情况下，您必须对扭矩、摩擦损耗等物理参数有很好的了解，而在数字电压表的情况下，您只需使用 LCD 或 LED 矩阵甚至您的笔记本电脑（如本例）为您打印电压值。

所需组件：

1. 一台 12-0-12 变压器
2. 1N4007二极管
3. 1uf电容器
4. 电阻 10k;4.7k。
5. 齐纳二极管（5V）
6. Arduino UNO
7. 连接线

Arduino电压表电路图：

此Arduino电压表的电路图如上所示。

连接：

1. 将变压器的高压侧（220V）连接到主电源，将低压侧（12V）连接到分压器电路。
2. 将 10k 电阻与 4.7k 电阻串联，但确保将电压作为 4.7k 电阻的输入。
3. 如图所示连接二极管。
4. 连接 4.7k 上的电容器和齐纳二极管
5. 将一根电线从二极管的n端连接到Arduino的模拟引脚A0。

** 注意：将Arduino的接地引脚连接到图中所示的点，否则电路将不起作用。

需要分压器电路吗？

当我们使用 220/12 V 变压器时，我们在 l.v 侧得到 12 v。由于该电压不适合作为Arduino的输入，因此我们需要一个分压器电路，该电路可以提供合适的电压值作为Arduino的输入。

为什么连接二极管和电容器？

由于Arduino不将负电压值作为输入，因此我们首先需要消除降压AC的负循环，以便Arduino仅获取正电压值。因此，连接二极管以整流降压。查看我们的半波整流器和全波整流器电路，了解有关整流的更多信息。

该整流电压不平滑，因为它包含较大的纹波，无法为我们提供任何精确的模拟值。因此，连接电容器以平滑交流信号。

齐纳二极管的用途？

如果将大于 5v 的电压馈送到 Arduino，它可能会受到损坏。因此，连接了一个 5v 齐纳二极管以确保 Arduino 的安全性，如果该电压超过 5v，该二极管会击穿。

基于Arduino的交流电压表的工作：

1. 变压器的L.V侧获得降压电压，适用于正常额定功率电阻器。

2.然后我们在4.7k电阻上得到合适的电压值

通过在变形杆菌上模拟该电路，可以找到可以测量的最大电压（在模拟部分中解释）。

3. Arduino 将此电压作为引脚 A0 的输入，以 0 到 1023 之间的模拟值的形式出现。0 是 0 伏，1023 是 5V。
4. 然后，Arduino 通过公式将此模拟值转换为相应的电源交流电压。（在代码部分中解释）。

模拟：

精确的电路是在变形杆菌中制造的，然后进行模拟。为了找到该电路可以测量命中的最大电压，请使用试验方法。

在使交流发电机的峰值电压为440（311 r.m.s）时，发现引脚A0上的电压为5伏，即最大。因此，该电路可以测量最大311 r.m.s电压。

对 220 r.m.s 至 440v 之间的各种电压进行仿真。

代码说明：

完整的Arduino电压表代码在本项目结束时给出，并通过评论进行了很好的解释。在这里，我们将解释其中的一小部分。

m 是引脚 A0 上接收到的输入模拟值，即

m=    pinMode (A0,INPUT) ;  // set pin a0 as input pin

将变量 n 分配给此公式 n=（m * 。 304177）， 首先使用在模拟部分获得的数据执行某种计算：

如仿真照片所示，当输入交流电压为 311V 时，在引脚 A0 处获得 5v 或 1023 模拟值。因此：

1023 模拟值对应于 311 伏电源

因此，任何随机模拟值对应于 （311/1023）*m，其中 m 是获得的模拟值。

因此，我们得出这个公式：

n=（311/1023） m 伏特或 n=（m .304177）

现在，该电压值使用串行命令打印在串行监视器上，如下所述。并且还显示在万用表上，如下面的视频所示。

屏幕上打印的值为：

代码中指定的模拟输入值：

Serial.print("   analog input  ") ; // this gives name which is “analog input”  to the printed analog value 

Serial.print(m);// this simply prints the input analog value

代码中指定的所需交流电压：

Serial.print("   ac voltage  ") ; // this gives name  “ac voltage”  to the printed analog value 

 Serial.print(n) ;  // this simply prints the ac voltage value

int m;// initialise variable m

float n;//initialise variable n

void setup()

{

pinMode(A0,INPUT); // set pin a0 as input pin

Serial.begin(9600);// begin serial communication between arduino and pc

}

void loop()

{

m=analogRead(A0);// read analog values from pin A0 across capacitor

n=(m* .304177);// 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(m) ; // print input analog value on serial monitor

Serial.print(" ac voltage ") ; // specify name to the corresponding value to be printed

Serial.print(n) ; // prints the ac value on Serial monitor

Serial.println();

}