Logger ya Takwimu ya Ufuatiliaji wa AC: Hatua 9 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Halo kila mtu, karibu kwenye mafunzo yangu ya kwanza! Wakati wa mchana mimi ni mhandisi wa majaribio kwa kampuni ambayo inasambaza vifaa vya kupokanzwa viwandani, usiku mimi ni mtaalam wa kupenda teknolojia na DIY'er. Sehemu ya kazi yangu inajumuisha kupima utendaji wa hita, katika hafla hii nilitaka kuweza kufuatilia uchoraji wa sasa wa RMS wa vifaa 8 zaidi ya 1000hrs na uweke data ili kuonyesha matokeo baadaye. Nina ufikiaji wa logger ya data lakini ilikuwa tayari imejitolea kwa mradi mwingine na nilihitaji kitu cha gharama ya chini, kwa hivyo niliamua kuunganisha pamoja hii.

Mradi hutumia Arduino Uno kusoma sensorer za analog kupitia analog kwa digital converter (ADC) na inarekodi data na stempu ya muda kwenye kadi ya SD. Kuna nadharia nyingi na hesabu inayohusika katika kubuni mizunguko, kwa hivyo badala ya kuelezea kila kitu kabisa, nitakuonyesha tu jinsi ya kuifanya. Ikiwa unavutiwa kuona hit kamili na nijulishe kwenye maoni na nitaelezea zaidi.

KUMBUKA:

Nimekuwa na maswali mengi juu ya mahesabu ya kweli ya RMS. Kifaa hiki hutumia kinasa sauti cha nusu kukamata kilele cha wimbi, ambalo linaweza kuzidishwa na 0.707 kutoa RMS. Mara kwa mara itatoa tu matokeo sahihi na mizigo ya laini (i.e. kipimo cha sasa ni wimbi safi la sine). Vifaa visivyo na laini au mizigo ambayo hutoa pembe tatu, mstatili au aina zingine za mawimbi zisizo za sinus hazitatoa hesabu ya kweli ya RMS. Kifaa hiki kinapima AC ya sasa tu haijatengenezwa kupima voltage, mara kwa mara haina hesabu au kupima sababu ya nguvu. Tafadhali tazama maelezo yangu mengine juu ya jinsi ya kuunda mita ya nguvu inayoweza kutumiwa kufanya hivi. Watu wengi pia wamesema kuwa unganisho la moja kwa moja la AC na kituo cha 2.5V ni bora, hata hivyo hii inaleta shida kwani inajumuisha kuwa na kiwango cha kutosha cha sampuli ya dijiti, wastani wa wastani / utaftaji wa data, nk na kutokuwa na uhakika hii inaleta ni kubwa zaidi kuliko kupima thamani ghafi. Binafsi, napendelea suluhisho za vifaa na nambari rahisi inapowezekana kwa hivyo sivutii njia hiyo. Usahihi wa busara naamini hii ni bora zaidi kuliko ile ya mwisho na utaona baadaye katika matokeo yangu kuna mgawo wa kurudi nyuma karibu na 1.0 kufuatia usawa.

Hatua ya 1: Transfoma za sasa

Mradi huu unatumia HMCT103C 5A / 5MA sasa transformer. Ina 1: 1000 inabadilisha maana ya uwiano kwa kila 5A ya sasa inayotiririka kupitia kondakta, 5mA itapita kupitia CT. Kontena inahitaji kushikamana kwenye vituo vyote viwili vya CT ili kuruhusu voltage ipimwe kote. Katika hafla hii nilitumia kontena la 220 Ohm, kwa hivyo nikitumia sheria ya Ohm V = IR, pato la CT litakuwa 1.1 Volts AC, kwa kila 5mA ya CT ya sasa (au kila 5A ya kipimo cha sasa). CT zilinunuliwa ili kuvua bodi na kontena na waya wa vifaa kufanya njia za kuruka. Nilikomesha kuongoza na plugs za sauti za kiume za 3.5mm.

Hapa kuna data ya data ya transformer ya sasa

Karatasi ya data

Hatua ya 2: Hali ya Ishara

Ishara kutoka CT itakuwa dhaifu kwa hivyo inahitaji kupanuliwa. Kwa hili niliuza pamoja mzunguko rahisi wa kipaza sauti kutumia A741 reli mbili op amp. Katika kesi hii faida imewekwa kwa 150 kwa kutumia fomula Rf / Rin (150k / 1k). Walakini, ishara ya pato kutoka kwa kipaza sauti bado ni AC, diode kwenye pato la op-amp inakata mzunguko hasi wa nusu ya AC na hupitisha voltage chanya kwa capacu ya 0.1uF kulainisha wimbi kuwa ishara ya DC iliyolegea. Chini ni sehemu ambazo zinaunda mzunguko:

• V1 - Hii ni ya kiholela katika mchoro huu, inawakilisha tu voltage ya ishara ambayo inalishwa kwa pembejeo isiyo ya kubadilisha ya op-amp.
• R1 - Hii inajulikana kama kipinga maoni (Rf) na imewekwa hadi 150k
• R2 - Hii inajulikana kama kinzani cha kuingiza (Rin) na imewekwa 1k
• 741 - Hii ni mzunguko uliogawanyika wa uA741
• VCC - Reli nzuri ya usambazaji + 12V
• VEE - Reli hasi ya usambazaji -12V
• D1 - Je! Diode ya ishara ya kurekebisha ishara diode 1N4001
• C3 - capactor huyu anashikilia ishara ya DC kwa muda uliowekwa

Katika picha ya 2 unaweza kuona ilikuwa imekusanyika kwa kutumia Veroboard na waya ya shaba iliyofungwa. Shimo 4 zilichimbwa kwa PCB kusimama mbali ili ziweze kubanwa (kwa sababu kuna njia nane kuna haja ya kuwa na mizunguko nane ya kipaza sauti kabisa.

Hatua ya 3: Ugavi wa Umeme

Ikiwa haupendi kuifanya kutoka mwanzoni basi unaweza kununua bodi iliyokusanywa mapema kutoka Uchina kama ile iliyoonyeshwa hapo juu, lakini bado utahitaji kibadilishaji cha 3VA (teremka chini 240V hadi 12V). Picha hiyo moja ilinigharimu karibu Pauni 2.50

Ili kuwezesha mradi niliamua kutengeneza umeme wangu wa reli mbili 12VDC. Hii ilikuwa rahisi kwani op-amps zinahitaji + 12V, 0V, -12V, na Arduino Uno inaweza kukubali usambazaji wowote hadi 14 VDC. Chini ni sehemu ambazo zinaunda mzunguko:

• V1 - Hii inawakilisha usambazaji kutoka kwa tundu kuu la 240V 50Hz
• T1 - Hii ni transformer ndogo 3VA nilikuwa nimelala juu. Ni muhimu kwamba transformer ina bomba kuu kwenye sekondari ambayo itaunganishwa na 0V i.e. ardhi
• D1 hadi D4 - Hii ni rekebishaji kamili ya daraja la mawimbi kwa kutumia diode 1N4007
• C1 & C2 - 35V capacitors elektroliti 2200uF (lazima 35V kama uwezo kati ya chanya na hasi utafikia 30V)
• U2 - LM7812, ni mdhibiti mzuri wa voltage 12V
• U3 - LM7912, ni mdhibiti wa voltage hasi wa 12V (kuwa mwangalifu kutambua utofauti wa pini kati ya 78xx na 79xx IC!)
• C3 & C4 - 100nF Viboreshaji vya kulainisha 25V elektrolitiki
• C5 & C6 - 10uF kauri capacitors disc

Niliuza vitu kwenye ubao wa mkanda, na nikajiunga na nyimbo za wima na waya wa shaba uliowekwa wazi. Picha ya 3 hapo juu inaonyesha usambazaji wangu wa umeme wa DIY, samahani kuna watu wengi wanaoruka kwenye picha!

Hatua ya 4: Analojia kwa Waongofu wa Dijiti

Arduino Uno tayari imejengwa katika 10-bit ADC, hata hivyo kuna pembejeo 6 tu za Analog. Kwa hivyo nilichagua kutumia mapumziko mawili ya ADC na ADS1115 16-bit. Hii inaruhusu 2 ^ 15 = 32767 bits kuwakilisha viwango vya voltage kutoka 0-4.096V (4.096V ni voltage ya utendaji ya kuzuka), hii inamaanisha kila kidogo inawakilisha 0.000125V! Pia, kwa sababu inatumia basi ya I2C inamaanisha kuwa hadi 4 ADC zinaweza kushughulikiwa, ikiruhusu hadi vituo 16 vifuatiliwe ikiwa inavyotakiwa.

Nimejaribu kuonyesha unganisho kwa kutumia Fritzing, hata hivyo kwa sababu ya mapungufu hakuna sehemu maalum za kuonyesha Jenereta ya Ishara. Waya ya zambarau imeunganishwa na pato la mzunguko wa kipaza sauti, waya mweusi karibu nayo unaonyesha kuwa mizunguko yote ya kipaza sauti lazima iwe na sehemu sawa. Kwa hivyo nimetumia ubao wa mkate kuonyesha jinsi nimefanya alama za kufunga. Walakini mradi wangu halisi una mapumziko yaliyoketi kwenye vichwa vya kike, vilivyouzwa kwa Veroboard, na alama zote za tie zinauzwa kwenye veroboard.

Hatua ya 5: Microcontroller

Kama ilivyoelezwa hapo juu mtawala niliyemchagua alikuwa Arduino Uno, hii ilikuwa chaguo nzuri kwani ina mengi kwenye ubao na imejengwa kwa utendaji ambao ingehitajika kujengwa peke yake. Zaidi ni sawa na mengi ya 'ngao' zilizojengwa. Katika hafla hii nilihitaji saa ya wakati halisi kuweka muhuri wa matokeo yote na mwandishi wa kadi ya SD kurekodi matokeo kwenye faili ya.csv au.txt. Kwa bahati nzuri, ngao ya ukataji wa data ya Arduino ina zote kwenye ngao ambayo inasukuma kifafa kwenye bodi ya asili ya Arduino bila kuongezea kwa ziada. Ngao hiyo inaendana na maktaba ya RTClib na kadi ya SD kwa hivyo hakuna haja ya nambari yoyote ya mtaalam.

Hatua ya 6: Mkutano

Nilitumia 5mm ridgid kati / wiani wa chini wa PVC (wakati mwingine hujulikana kama foamboard) kupunguza sehemu nyingi za vifaa vyangu na kuikata kwa saizi rahisi na kisu cha ufundi. Vipengele vyote vilijengwa kwa mtindo wa kawaida kwa mfano kwani inaruhusu uondoaji wa sehemu za kibinafsi ikiwa mambo yatakwenda vibaya, hata hivyo sio bora au safi kama PCB iliyowekwa (kazi zaidi) hii pia inamaanisha waya nyingi za kuruka kati vifaa.

Hatua ya 7: Kupakia Nambari

Pakia nambari kwa Arduino, au pata nambari kutoka kwa repo yangu ya Github

github.com/smooth-jamie/datalogger.git

Hatua ya 8: Upimaji

Kinadharia sasa iliyopimwa itakuwa matokeo ya vitu kadhaa pamoja:

Amps zilizopimwa = ((((a * 0.45) / 150) / (1.1 / 5000)) / 1000 ambapo 'a' ni voltage ya ishara kutoka kwa kipaza sauti

0.45 ni thamani ya rms ya Vout ya mzunguko wa kipaza sauti, 150 ni faida ya op-amp (Rf / Rin = 150k / 1k), 1.1 ni pato kamili la voltage ya CT wakati amps zilizopimwa ni 5A, 5000 ni 5A tu mA, na 1000 ni kiwango cha zamu kwenye transformer. Hii inaweza kurahisishwa kwa:

Amps zilizopimwa = (b * 9.216) / 5406555 ambapo b ni ADC iliripoti thamani

Fomula hii ilijaribiwa kwa kutumia Arduino 10-bit ADC na tofauti kati ya maadili ya multimeter na maadili yanayotokana na Arduino ilizingatiwa na 11% ambayo ni upotovu usiokubalika. Njia yangu inayopendelewa ya urekebishaji ni kurekodi dhamana ya ADC dhidi ya Sasa kwenye multimeter katika lahajedwali na kupanga mpango wa tatu wa polynomial. Kutoka kwa hii fomula ya ujazo inaweza kutumika kutoa matokeo bora wakati wa kuhesabu kipimo cha sasa:

(ax ^ 3) + (bx ^ 2) + (cx ^ 1) + d

Coefficients a, b, c, na d zimehesabiwa kwa ubora kutoka kwenye jedwali rahisi la data, x ni thamani yako ya ADC.

Kupata data nilitumia kontena ya kauri ya 1k (rheostat), na 12v transformer kushuka chini kwa umeme wa AC kutoka 240V, ambayo itanipa chanzo cha sasa cha kutofautiana kutoka 13mA hadi 100mA. Pointi zaidi za data zilikusanya bora zaidi, hata hivyo ningependekeza kukusanya alama 10 za data ili kupata mwelekeo sahihi. Kiolezo cha Excel kilichoambatishwa kitahesabu coefficients kwako, basi ni suala tu la kuziingiza kwenye nambari ya arduino

Kwenye laini ya 69 ya nambari utaona mahali pa kuingiza coefficients

kuelea chn0 = ((7.30315 * pow (10, -13)) * pow (adc0, 3) + (-3.72889 * pow (10, -8) * pow (adc0, 2) + (0.003985811 * adc0) + (0.663064521))));

ambayo ni sawa na fomula kwenye karatasi1 ya faili bora zaidi:

y = 7E-13x3 - 4E-08x2 + 0.004x + 0.663

Ambapo x = adc0 ya kituo chochote unachosimamia

Hatua ya 9: Maliza

Weka kwenye kiambatisho cha mradi. Nilimaliza usambazaji wa umeme kwa kubadili swichi ili kuwasha / kuzima kitu chote kwenye usambazaji, na kiunganishi cha IEC "takwimu 8" ya pembejeo kuu. Shika yote pamoja na uwe tayari kuijaribu.

Kazi zaidi

Mradi wote ulidhihakiwa badala ya haraka kwa hivyo kuna nafasi nyingi za uboreshaji, mzunguko uliojaa, vifaa bora. Kwa kweli, jambo lote lingewekwa au kuuzwa kwenye FR4 badala ya viruka vingi. Kama nilivyosema hapo awali kuna mambo mengi ambayo sijataja lakini ikiwa kuna jambo maalum ungependa kujua nijulishe kwenye maoni na nitasasisha habari inayoweza kusikika!

Sasisha 2016-12-18

Sasa nimeongeza LCD ya 16x2 kwa kutumia "mkoba" wa I2C kufuatilia njia nne za kwanza, nitaongeza nyingine kufuatilia nne za mwisho zinapofika kupitia chapisho.

Mikopo

Mradi huu uliwezeshwa na waandishi wote wa Maktaba zilizotumiwa kwenye mchoro wangu wa Arduino pamoja na maktaba ya DS3231, Adafruit ADS1015 na maktaba ya Arduino SD