MĚŘENÍ NAPĚTÍ AC S ARDUINO UNO
Vágner Vlastimil
Po osazení přípravků uveřejněných v [1] připojených k Arduino Uno a umístěných do elektroinstalační krabice a propojení do domovního rozvaděče pro současné měření AC proudu ve třech fázích se zobrazováním na LCD. Mě kamarád požádal o doplnění měření AC napětí za stejným účelem aby při napájení ze střídače u FTV po výpadku komunikace měl přehled o napětí AC a proudovém odběru ze střídače. Po procházení internetu kde je nespočet modulů pro tuto potřebu jsem na pokusy zvolil modul na měření AC napětí ZMPT 101B, jde o modul který umožňuje měřit AC napětí do 250VAC. Modul byl při pokusech připojen k Arduino Uno a po dokončení testování a nové úpravě programu bude stávající modul s Arduino Uno vyměněn za Arduino Mega 2560 který bude současně měřit jak AC proud tak i AC napětí ve všech třech fázích současně a ovládat další zařízení. Zde uvedené zapojení jednoho modulu ZMPT 101B při testování může posloužit pro vlastní inspiraci při podobných zapojeních a rozšiřuje zapojení s Arduino UNO, NANO uveřejněná v [1].
POPIS
MODULU ZMPT 101B
Modul je vlastně transformátor
s proudovým odběrem jak na primární straně tak i na sekundární straně
s proudem 0.002A, jedna přívodní svorka měřeného napětí má na přívodu
k transformátoru v sérii zapojený rezistor 820K. Transformátor je doplněný
operačním zesilovačem který nastavuje na výstupu modulu napětí 2.5V DC,vstupy
jedné poloviny integrovaného obvodu jsou připojeny na sekundární výstup
transformátoru kde je současně připojen zatěžovací rezistor 100R, druhá polovina
integrovaného obvodu zesiluje signál (napětí) na potřebnou velikost tato se
nastavuje pomocí trimru osazeného na DPS modulu. Napájení modulu je 5V DC
signalizace připojení modulu k napájecímu napětí je signalizována svitem
červené led diody, bližší popis toho modulu je bohatě popsán na internetu včetně
schéma zapojení modulu. Při snímání vstupního AC napětí je nutno zobrazované
napětí na monitoru PC nastavit shodně podle kontrolního DMM připojeného ve
stejném místě na AC napětí jako je modul. Při pohlednu na modul shora na trim
kdy PINY na propojení s Arduino jsou z pravé strany tak otáčením nastavovacím
šroubkem na trimru proti směru hodinových ručiček výstupní napětí z OZ
zvyšujeme a to se pak zobrazuje na monitoru PC nebo na LCD displeji.
V opačném případě otáčení nastavovacím šroubkem na trimru ve směru hodinových
ručiček hodnotu zobrazovaného napětí na monitoru PC nebo LCD displeji snižujeme,
modul byl zakoupen v [2].
POPIS
PŘÍPRAVKU
Zde jsou použity hotové komponenty modul měření AC napětí, modul Arduino Uno s modulem šroubovací kontaktní svorkovnice a znakový LCD displej se sériovým řadičem kde je nutno nastavit klidovou úroveň na „T“. Modul Arduino Uno včetně svorkovnice byl zakoupen v [3], LCD displej včetně sériového řadiče byl zakoupen v [4]. Propojení Arduino Uno s modulem ZMPT 101B a zobrazováním hodnot na monitoru PC kde je možné naměřené hodnoty uložit i do souboru je na obrázku č.02, na obrázku č.01 je propojení sestavy kdy je zobrazování na LCD displeji 2x16 nebo 4x20 znaků program umožňuje použít oba typy znakových LCD displejů volba LCD displejů je čistě individuální LCD displeje musí mít řadiče HD44780. Po oživení modulu ZMPT101B a připojení LCD displeje tak i při komunikaci s počítačem je deska Arduino Uno napájena ze zdroje 7VDC na sériovém řadiči pro LCD displej JE NUTNO NASTAVIT KOMUNKAČNÍ RYCHLOST 2400Bd A KLIDOVOU ÚROVEŇ NASTAVÍME NA „T“..
PROGRAMY
Programy jsou jak pro Arduino tak pro počítač uloženy v adresáři KE STAŽENÍ kde programy pro Arduino jsou uloženy v podadresáři ARDUINO a program pro počítač je uložen v podadresáři POČÍTAČ. Programy pro Arduino jsou uloženy v adresářích PC_VOLTMETR_ZMPT101B, LCD_VOLTMETR_ZMPT101B, SINUSOVKA_ZMPT101B, NASTAVENÍ_ZMPT101B. programy v uvedených adresářích mají stejné názvy s příponou ino. Program pro počítač je uložen v adresáři ARDUINO a má stejný název zde je uložena i potřebná knihovna DLL která je nutná pro program arduino.exe v adresáři je i uložený soubor PDF s popisem ovládání programu. Jde o jednoduchý terminálový program pro komunikaci po sériové lince, deska Arduino Uno komunikuje s počítačem PC pomocí redukce USB/COM s převodníkem CH340 TTL kde je propojení desky s PC pomocí dvou vodičů na počítači jde o signál RXD a GND. Při pokusech a nastavování je vhodné po nahrání požadovaného programu do Arduino Uno nechat propojenou desku modulu ZMPT101b s PC pomocí programovacího kabelu a provádět oživování. Program NASTAVENÍ_ZMPT101B.INO umožňuje v programovacím editoru Arduina ve spuštěném programu sériovém plotru zobrazit tvar sinusovky v načteném stavu, program SINUSOVKA_ZMPT101B.INO umožňuje také zobrazit v programovacím editoru Arduina ve spuštěném programu sériového plotru také zobrazit sinusovku ale již upravenou časovou prodlevou.
NASTAVENÍ
MODULU ZMPT101B
Jako první pro tento účel testování je vhodné použít prodlužovaní kabel aspoň s možností připojení třech spotřebičů do zásuvek. Propojíme si desku Arduino Uno s modulem ZMPT101B do vstupních svorek modulu ZMPT101B pro měření AC napětí připojíme zkušební kabel. Do Arduino Uno nahrajeme program PC_VOLTMETR_ZMPT101B.INO po nahrání ukončíme programovací editor Arduina, na počítači spustíme program ARDUINO.EXE nastavíme parametry jako sériový port COM dle portu COM co je zobrazen v editoru pro programování Arduino Uno sériovou komunikaci 9600Bd. Klikneme levým tlačítkem myši na tlačítko „OTEVŘÍT COM“ a v okně příjmu se budou zobrazovat hodnoty, NYNÍ PŘIPOJÍME KABEL Z MODULU ZMPT101B DO SÍTĚ 230VAC (do použitého prodlužovacího kabelu se zásuvkami) a na monitoru se začnou zobrazovat hodnoty které zcela nebudou souhlasit s AC napětím v sítí 230VAC tyto hodnoty vypočítává program pro arduino. Odpojíme kabel připojený k modulu ZMPT101B který snímá napětí sítě 230VAC na počítači stopneme program načítání hodnot kliknutím na tlačítko „ZAVŘÍT COM“, a načtené hodnoty v okně načteno můžeme vymazat kliknutím levým tlačítkem myši na tlačítko „SMAZAT ZÁPIS TEXT“. Vezmeme si DMM pro kontrolní odečet měřeného napětí sítě 230VAC který si nastavíme na patřičný rozsah připojíme do jedné ze zásuvky 230VAC na prodlužovacím kabelu. Do další volné zásuvky připojíme kabel od modulu ZMPT101B v programu klikneme levým tlačítkem myši na tlačítko „OTEVŘÍT COM“ a nyní podle popisu co je výše k nastavení správné hodnoty modulu ZMPT101B nastavíme stejnou hodnotu kterou zobrazuje DMM. Po nastavení shodné hodnoty na monitoru počítače s hodnotou zobrazovanou na displeji DMM je nastavení hotové. JE NUTNO DBÁT ZVÝŠENÉ OPATRNOSTI PŘI TOMTO NASTAVOVÁNÍ I PRÁCI S NAPĚTÍM 230VAC!. V ŽÁDNÉM PŘÍPADĚ NENESU ŽÁDNOU ZODPOVĚDNOST PŘI ŠPATNÉ MANIPULACI S MODULEM ZMPT101B I POUŽÍVÁNÍ.
Použitý modul ZMPT101B
fotografie obrazovky s načtenými hodnotami
Hodnota AC napětí zobrazení na LCD displeji
Zobrazená hodnota AC napětí na LCD použitého DMM při testování
Použité prameny:
Technická dokumentace k modulu ZMPT101B
[1] www.mojeelektronika.mzf.cz měření AC proudu s Arduino Uno
[2] www.puhy.cz
[4] www.snailshop.cz
Bližší informace: