POČÍTAČ A ARDUINO UNO 13

Vágner Vlastimil

Potřeboval jsem před výrobou modulu na měření AC proudu ve všech třech fázích odzkoušet měření proudu v jedné fázi AC napětí 230VAC pomocí měřícího transformátoru proudu který jsem měl doma. Použitý typ transformátoru umožňuje měřit AC proud v rozsahu 0 – 20A, pro rychlé odzkoušení jsem použil program uveřejněný v [1] kde byl použit na měření AC proudu s transformátorem v rozsahu 0 – 5A/0.005A. Uvedený program jsem si upravil pro svojí potřebu testování s transformátorem proudu a k němu připojeným převodníkem pro zobrazení hodnot na sériovém LCD displeji. Uvedené zapojení rozšiřuje zapojení s Arduino Uno uveřejněné v [2] a může posloužit pro inspiraci pro podobná měření s Arduino Uno.

MĚŘÍCÍ TRANSFORMÁTOR

Mnou použitý transformátor na měření proudu v AC okruhu je typu CT08CL10 pro základní rozsah měření AC proudu 0 – 20A, s převodním poměrem 2000 : 1 a snímacím rezistorem 100R připojeným na sekundární výstup vinutí. Bližší popis s technickými parametry je popsán v [3]. Transformátor dává na sekundární straně vinutí při uvedeném poměru 2000 : 1 výstupní proud 0.01A a se snímacím rezistorem 100R výstupní napětí 1V při plném zatížení 20A. !POZOR nikdy nesmí zůstat sekundární výstup vinutí při provozu transformátoru nezapojeno (vývody vinutí se musí spojit)!. V případě připojení snímacího rezistoru na sekundární výstup dává transformátor napěťový výstup a pokud není snímací rezistor připojen dává proudový výstup. Připojení sekundárního vynutí proudového transformátoru se snímacím rezistorem přímo na vstupy A/D převodníku není zrovna vhodné řešení (osobně nedoporučuji může dojít ke zničení vstupu A/D mikrokontroléru). Protože proudový transformátor pouze poskytuje plovoucí napětí přes snímací rezistor, z tohoto důvodu jsem si vyrobil převodník podle Obr.č.02 uveřejněný v [4] abych mohl načítat surové napětí který poskytne DC offset k AC napětí tak aby byl použitelný. Tento převodník poskytuje DC offset (~ 2.5V) k průběhu střídavého proudu místo toho, aby byl udržován v rozsahu ADC, popsaný převodník umožnuje nejjednodušším způsobem měřit AC proud pomocí proudového transformátoru. Proudový transformátor umožňuje s jinou hodnotou snímacího rezistoru měřit proud až do velikosti proudu 60A AC viz [3].

POPIS PROGRAMU

Program je uložen v adresáři PROGRAM v podadresáři ARDUINO a má název LCD_mereni_AC_proudu.ino jak je popsáno výše jde o upravený program pro mojí potřebu se zobrazováním na sériovém LCD displeji. Program je možné jednoduchou úpravou upravit tak že je možné načítat hodnoty na tabletu nebo chytrém telefonu pomocí bluettoth, pro tento případ je na Obr.č.01 schéma převodníku pro bluetooth. Další možnost je úprava programu pro načítání hodnot na počítači PC pomocí sériového terminálu (také ke stažení v [2], úprava programů je čistě individuální věc. Program na LCD displeji, tabletu a PC zobrazuje i hodnotu odběru tato je informativní protože program nenačítá hodnotu AC napětí, tato je zadána jako konstanta 230VAC. V současné době po dokončení přípravků pro měření proudu ve všech třech fázích AC napětí a upraveném programu, jsou u kolegy zobrazovány na LCD displeji 4 x 20 znaků pouze proudové odběry.

POPIS PŘÍPRAVKŮ

Přípravek na Obr.č.01 umožní připojit komunikační piny bluetooth s komunikačními piny Arduino Uno, Arduino Nano, v případě že je bluetooth napájen napětím 5VDC z Arduino modulů. Přípravek na Obr.č.02 umožňuje připojit výstupní napětí z měřícího transformátoru s připojeným snímacím rezistorem na vstup A/D mikrokontroléru, jde o rezistorový dělič napětí z napájecího napětí 5VDC na napětí 2.5VDC ke kterému je připojen jeden vývod z měřícího transformátoru proudu se snímacím rezistorem a druhý vývod z měřícího transformátoru proudu je připojen na vstup A/D převodníku použitého mikrokontroléru v tomto případě jsem při testování použil Arduino Uno. Je možné použít i PICAXE který také po napsání programu toto měření zvládne. Přípravek je napájen z desky použitého mikrokontroléru (zde Arduino Uno) napětím 5VDC.

Vyrobený převodník s výměnnými rezistory dle použitých měřících transformátorů AC proudů pro testování programů

Detail hotového převodníku s osazeným rezistorem 100R

Použitý měřící transformátor AC proudu použit 3x pro všechny AC fáze

Použitá žárovka 100W jako (zátěž) zdroj proudu při testování programů

Zapojení měřícího transformátoru proudu v AC okruhu při testování programů

Převodník pro použití bluetooth pro bezdrátové načítání při testování programu

Porovnání hodnot s DMM měřícím AC proud „více jak 10 let nekalibrován“

Testování programu pro načítání AC proudu s využitím bluettoth JDY-32

Načtená hodnota programem před provedené korekcí v programu zobrazení na tabletu

Zobrazení načtené hodnoty AC proudu programem zobrazení na LCD displeji 100W žárovka

Zobrazení na lcd displeji pokud je spotřebič vypnutý nulový odběr AC proudu.

Připravené měření proudu na topné spirále do kamen

Naměřený proudový odběr na DMM „ více jak 10 let nekalibrován“

Zobrazení na LCD displeji 4 x 20 znaků bez odběru

Zobrazeni naměřených hodnot programem a rozdíl mezi odečtem DMM je 0.26A

PŘI POKUSECH S PŘÍPRAVKEM NA MĚŘENÍ PROUDU NA SÍŤOVÉM NAPĚTÍ 230VAC JE NUTNÉ NEJVYŠŠÍ OPATRNOSTI, V ŽÁDNÉM PŘÍPADĚ NENESU ŽÁDNOU ZODPOVĚDNOST ZA PŘÍPADNÉ ŠKODY A ÚRAZ ELEKTRICKÝM PROUDEM PŘI MANIPULACI A ŠPATNÉM ZAPOJENÍ. VŠE KAŽDÝ DĚLÁ NA SVOJI ZODPOVĚDNOST!

Použité prameny :

[1] www.navody.dratek.cz ukázka měření AC proudu na měřícím transformátoru

[2] www.mojeelektronika.mzf.cz zapojení s Arduino1 – Arduino13

[3] www.laskarduino.cz snímače – měření proudu, napětí

[4] www.electroschematics.com měření pomocí měřícího transformátoru proudu

Bilžší informace :

vagnervlastimil@seznam.cz