True-RMS AC feszültség mérése: 14 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ma az STM32 Maple Minit használjuk váltakozó áramú leolvasáshoz. Példánkban megkapjuk az elektromos hálózat RMS értékét. Ez nagyon hasznos azok számára, akik fel akarják figyelni az elektromos hálózatot a tárgyak internetére vonatkozóan. Ezután létrehozunk egy alkalmazást a Maple Mini számítási teljesítményének felhasználásával, egy elektronikus áramkört alkalmazunk, amely lehetővé teszi a 127 Vac jel felvételét, valamint alkalmazzuk a mintákon az RMS -számítást.

1. lépés: Demonstráció

A mai összeállításunkban az analóg áramkörön kívül az STM32 -et is használjuk, hogy 110 bemenetet adjunk. A sokk elkerülése érdekében szigetelje le a bemenő ellenállást 110 -gyel.

Az áramkör meglehetősen érzékeny. 110 -el beszállok, de 168 -szorosra csökkentem a feszültségosztó segítségével, és beteszem a többfunkciós műveleti erősítőbe.

Van néhány opcionális kondenzátorunk is a forrásszűréshez. Ha a forrás jó minőségű, akkor nem kell használnia őket.

Az AD bemenetet oszcilloszkóppal számítják ki, amelyben egy szinuszot lát, amely nem 110 (de jól formázott). A másik dolog az, hogy az elektromos hálózatunk feszültsége nem 110 (valójában 127 volt). De ahogy stabilizátoron megyünk keresztül, az 115 V -ra áll.

A soros monitoron megjelenített érték az RMS -ben számított érték, azaz a Fluke Meter által azonosított érték.

2. lépés: Felhasznált erőforrások

• Szvetterek

• Maple Mini

• Protoboard

• LM386 erősítő

• Szimmetrikus forrás (+ 5V és -5V)

• 10 k-os többfordulós trimpot (vagy potenciométer)

• Négy 100nF poliészter kondenzátor

• Három 10 ezer ellenállás

• Négy 470k ellenállás

• Egy 5k6 -os ellenállás

• Egy 1n4728A Zener dióda

3. lépés: Blokkdiagram

4. lépés: Séma

Ezt az áramkört a specifikációk alapján fejlesztettem ki, amelyek szerintem a legjobbak ehhez a méréshez, de számos más példa is megtalálható az interneten.

5. lépés: LM386 - Rögzítés

Az LM386 két erősítővel rendelkezik a kondicionáláshoz vagy a jelerősítéshez.

6. lépés: AmpOp - differenciálmű (kivonó)

7. lépés: AmpOp - Inverter Adder

8. lépés: Maple Mini - Pinning

Csapok megjelölve:

Piros >> 3V3 Toleráns

Zöld >> 5V toleráns

9. lépés: Maple Mini - Rögzítés - a / D rögzítéskor használatos

Itt hangsúlyozom, hogy a csap, amelyet használtam, az a D11, amely (az STMicroelectronics nómenklatúrájában) a PA0.

10. lépés: Összeszerelés

Az áramkörünkhöz szükségünk lesz egy szimmetrikus forrásra, mint amilyet a projekthez készítettünk. Ellenkező esetben két forrás szükséges.

11. lépés: Grafikon a megszerzett adatokkal

12. lépés: Az RMS érték kiszámítása

13. lépés: Forráskód

Forráskód - Definíciók és állandók

Először a tű leolvasását D11 -ként határoztuk meg, valamint a számítások során használt különböző állandókat.

#define leituraTensao D11 // AD CH0 no pino PA0 // valor teórico divisor de tensão = 168.85714285714285714286 const float fatorDivisor = 168.40166345742404792461; // valor teórico do ganho de amplificação = 1.0 const float fatorAmplificador = 1.0; // Valor usado na multiplicação da leitura const float fatorMultiplicacao = fatorDivisor * fatorAmplificador; // Valor teórico da Tensão de alimentação Vcc = 3.3V const float Vcc = 3.3; // valor teórico do offset do amplificador = Vcc /2.0; const float offSet = 1,66; // fator teórico da conversão do AD = 3.3 / 4095.0 const float fatorAD = Vcc / 4095.0; const int amostras = 71429; // resulta em 1, 027 segundos para cada atualização // const int amostras = 35715; // resulta em 0, 514 segundos para cada atualização

Forráskód - Globális változók

Most definiálunk néhány globális változót.

úszó Vrms = 0,0; // armazena o valor rms da tensãofloat Vmax = 0,0; // armazena o valor máximo detectado float Vmin = 10000.0; // armazena o valor mínimo detectado float Vmed = 0.0; // armazena o valor médio entre Vmáx e Vmín

Forráskód - Beállítás ()

Indítsa el a soros portot 1Mbps sebességgel. Beállítottuk az AD portot bemenetként, és vártunk 5 másodpercet, mielőtt elkezdtük az adatgyűjtést. A készenléti idő opcionális.

void setup () {Serial.begin (1000000); // inicial a porta serial em 1Mbps pinMode (leituraTensao, INPUT); // ajusta a porta do AD como entrada delay (5000); // aguarda 5s antes de iniciar a coleta. (opcionális)}

Forráskód - Loop () - Elindítja az adatgyűjtési változókat

A ciklusban megvan az iteráció változója. Itt az AD leolvasásait is 0.0 -ban tároljuk, és újraindítjuk a VRMS változót is 0.0 -ban.

void loop () {int i = 0; // variável para iteração float leitura = 0.0; // armazena as leituras do AD Vrms = 0.0; // reinicia a variável Vrms

Forráskód - rögzíti és végrehajtja az egyes minták egyedi számításait

Ebben a szakaszban, ha i kisebb, mint a minta, mintavételi ciklust kezdünk, amíg el nem érem a minták számát. Futtatjuk az analogRead programot, hogy kiolvassuk az analóg portot, és kiszámítsuk az olvasási feszültségek négyzeteinek összegét. Végül növeljük az iterátort.

while (i <amostras) {// inicia um ciclo de amostragem até que i alcance o número de amostras leitura = analogRead (leituraTensao); // lê a porta analógica // Serial.println(leitura); // Descomente se quiser ver o sinal bruto do AD Vrms = Vrms + pow ((((leitura * fatorAD) - offSet), 2.0); // calcula a soma dos quadrados das tensões lidas i ++; // inkrement o iterador}

Forráskód - A minták általános számításai és a maximum, minimum és átlag azonosítása

A szorzás tényét alkalmazzuk a feszültségek tényleges értékének meghatározására. Észleljük, hogy az érték maximális vagy minimum, és kiszámítjuk az aktuális maximális és minimális értékek átlagát.

// Aplicando fator de multiplicação para determinar o valor real das tensões Vrms = (sqrt (Vrms /amostras)) * fatorMultiplicacao; // detecta se é um valor é máximo if (Vrms> Vmax) {Vmax = Vrms; } // detecta se é um valor mínimo if (Vrms <Vmin) {Vmin = Vrms; } // calcula a média dos valores máximo e mínimo atuais Vmed = (Vmax + Vmin) /2.0;

Forráskód - Kimeneti beállítások

Három lehetőségünk van a kimeneti érték "ábrázolására". Az Arduino IDE soros plotterhez formázott kimeneteket használunk, például CSV vagy Jason.

// saída formatada para plotter serial IDE Arduino Serial.print (Vrms, 3); Serial.print (","); Soros.nyomtatás (Vmax, 3); Serial.print (","); Soros.nyomtatás (Vmin, 3); Serial.print (","); Sorozat.println (Vmed, 3); /* // saída formatada como json Serial.print ("{" instante (ms) ":"); Soros.nyomat (millis ()); Serial.print (","); Serial.print ("\" Vrms (V) ":"); Sorozatnyomat (Vrms, 3); Serial.print (","); Soros.print ("\" Vmax (V) ":"); Soros.nyomtatás (Vmax, 3); Serial.print (","); Sorozat.print ("\" Vmin (V) ":"); Soros.nyomtatás (Vmin, 3); Serial.print (","); Soros.print ("\" Vmed (V) ":"); Sorozatnyomat (Vmed, 3); Serial.println ("}"); * / /* // saída formatada como CSV Serial.print (millis ()); Serial.print (","); Sorozatnyomat (Vrms, 3); Serial.print (","); Soros.nyomtatás (Vmax, 3); Serial.print (","); Soros.nyomtatás (Vmin, 3); Serial.print (","); Sorozat.println (Vmed, 3); */}

14. lépés: Fájlok

Töltse le a fájlokat:

PDF

ÉN NEM