Wattímetro Arduino – medição de tensão, corrente e potência

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Neste tutorial, vou te contar a melhor maneira de fazer um Wattímetro Arduino, um dispositivo que pode ser usado para medir a energia consumida por uma carga. Com este projeto, este circuito pode da mesma forma funcionar como um voltímetro e amperímetro para medir a tensão e a corrente.

Medir tensão, corrente e potência é uma atribuição fundamental de qualquer engenheiro de hardware. Para estimar a tensão e a corrente, podemos usar multímetros portáteis básicos, pois eles fornecem o alcance e a exatidão para a utilização típica.

No entanto, para medir a energia, você tem várias opções, como wattímetros básicos a complexos analisadores e medidores de energia.

Imagine um cenário em que eu revelei que você pode fazer seu próprio wattímetro com peças simples como um projeto DIY. Em vez de comprar um wattímetro de fácil acesso e caro, você pode facilmente fazer seu próprio Wattímetro Arduino. Vou esclarecer todos os avanços essenciais necessários para o projeto.

 

Sobre este projeto

Existem várias maneiras de atualizar o projeto Wattímetro do Arduino. Uma das maneiras mais simples é fazer a interface de um sensor de tensão e um sensor de corrente com o Arduino, medir as qualidades de tensão e corrente, por último, com alguma aritmética, você pode calcular a potência em watts. Apesar do fato de que a utilização de sensores pode dar resultados exatos, onde está a diversão em utilizar sensores na chance de que você possa projetar todo o sistema sozinho.

Isso é vantajoso no caso de você ser um substituto e tentar obter as ideias ocultas. A estratégia que atualizarei inclui a estrutura total do circuito.

Para simplificar a compreensão, irei isolar o circuito em partes iguais: parte do sensor e parte do controle. A parte Sensor do circuito é responsável por estimar a tensão na carga e a corrente na carga. Essas duas qualidades, de natureza simples, são fornecidas ao Arduino para seu ADC. O Arduino muda essas qualidades para valores digitais e faz algumas contagens como apresentações dos resultados no LCD.

 

Diagrama de circuito

Componentes necessários

  • Arduino Nano
  • Display LCD 16×2
  • LM358 Op-Amp
  • 7805 Regulador de Tensão
  • Resistores (1 Ω/3W, 1 KΩ, 2,2 KΩ, 10 KΩ, 20 KΩ)
  • Potenciômetro de 10 KΩ
  • Capacitores (100nF, 0,1µF)
  • Pressione o botão ON-OFF
  • Fios de conexão
  • Fonte de alimentação 12V

 

Funcionamento do Wattímetro Arduino

Na parte do sensor do circuito, existem duas seções que são responsáveis ​​por medir a tensão e a corrente. Para medir a tensão, um circuito divisor de tensão é introduzido para utilizar um resistor de 10 KΩ e um de 2,2 KΩ.

Utilizando esses resistores, você pode medir tensões de até 24V. Esses resistores nos ajudam a trazer a faixa de tensão de 0 V a 5 V, que é a faixa que o Arduino pode trabalhar.

Atualmente, indo para a medição de corrente, o Arduino ou qualquer microcontrolador pode apenas aceitar a tensão analógica como entrada, ou seja, ele só pode ler as tensões. Nesse caso, o Arduino pode apenas entender as tensões, nesse ponto, como podemos medir a corrente?

Para medir a corrente, você precisa alterar a corrente para a tensão adequada. Aí vem a lei do ohm para o salvamento. De acordo com a Lei de Ohm, a queda de tensão em uma carga é correspondente à corrente. Assim, um pequeno resistor de derivação é colocado para a carga. Medindo a tensão sobre esse resistor, podemos medir a corrente.

O resistor shunt utilizado aqui é de 1 Ω/3W. Em qualquer caso, quando a carga puxa uma corrente de 1A, a tensão sobre o resistor de derivação é de apenas 0,2V.

Este valor é baixo para o circuito ADC do Arduino. Portanto, usei LM358 Op-Amp em um modo de amplificador não inversor para aprimorar os valores dados ao Arduino. A rede divisora de tensão para o controle de feedback consiste em um resistor de 20 KΩ e 1 KΩ. Esses resistores somam a adição de aproximadamente 21.

A saída do amplificador é filtrada e fornecida ao pino de entrada analógica do Arduino. O Arduino pega os valores de tensão e corrente nos pinos de entrada analógica A1 e A0 individualmente. Depois de realizar um cálculo simples, ele mostra o valor estimado da tensão, corrente e potência do wattímetro na tela LCD.

 

Código Arduino

#include <LiquidCrystal.h>  
int Read_Voltage  = A1;
int Read_Current  = A0;
const int rs = 2, en = 4, d4 = 9, d5 = 10, d6 = 11, d7 = 12;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
float Voltage = 0.0;
float Current = 0.0;
float Power = 0.0;
void setup()
{
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.begin(9600);

  lcd.print("     Arduino    ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("    Wattmeter   ");

  delay(2000);
  lcd.clear();

}

void loop() 
{
 
 Voltage = analogRead(Read_Voltage);
 Current = analogRead(Read_Current);

 Voltage = Voltage * (5.0/1023.0) * 6.46;
 Current = Current * (5.0/1023.0) * 0.239;

 Serial.println(Voltage);
 Serial.println(Current);

 Power = Voltage * Current;

 Serial.println(Power);

 lcd.setCursor(0, 0);
 lcd.print("V="); 
 lcd.print(Voltage); 
 lcd.print(" "); 
 lcd.print("I=");
 lcd.print(Current); 
 lcd.setCursor(0, 1);
 lcd.print("P="); 
 lcd.print(Power); 
 delay(1000);
}

 

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