Arduino-Analog-Pin-Problem

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Im Moment versuche ich, die Wechselspannung mit Arduino zu messen. Mein Plan war also, diesen 230AC mit dieser Schaltung in 4,25 DC umzuwandeln, und es funktioniert, wenn ich mit meinem Tester lese, dass ich 4,25 V habe.

(Der Zweck der Messung der Wechselspannung besteht darin, dass ich ein Wattimeter mit Arduino mache und möchte, dass es so genau wie möglich ist. Ich meine, hier in Spanien sollten wir 230 V haben, aber ich habe 235 V und einige Häuser haben 240 V, die ich haben möchte Um diesen Unterschied zu lesen, kalibriere ich mein Arduino mit meiner Hausspannung. Wenn also die analoge Eingangsspannung steigt, bedeutet dies, dass die Wechselspannung höher sein muss und Arduino die Umwandlung durchführt.)

Das Problem ist, wenn ich es mit Arduino verbinde, gehen die digitalen Werte (0-1023) von 500-850 und das ist eine Menge Fehler.

Ich kann meinen Fehler nicht finden, kann mir jemand dieses Verhalten erklären. Ich habe diesen Kondensator auch berechnet, um die stabilste Gleichstromlinie zu erzeugen.

Habe ich eine Möglichkeit, dies zu beheben? Danke!

Wie oft misst du? Welche Genauigkeit willst du?
Ich messe jede Sekunde, könnte ich einen Wert bekommen, um immer den gleichen Punkt der Welle zu bekommen? Ich möchte wie 2V AC Fehler max.
OK, dann würden Sie lieber Durchschnitt über 1 Sekunde oder Spitzenwert in durchschnittlichen Effektivwert umwandeln oder?.
Vielleicht würden die Spitzen funktionieren
Viele Messfehler und zu wenig Designanalyse. Verstehst du nicht, was du zeigst, wie es funktioniert?

Antworten (3)

Ein Multimeter kann eine gute, stabile und leicht skalierbare Gleichspannung anzeigen. Sie glauben, Sie messen in der Software den Gleichstrom und skalieren ihn auf den aktuellen Wechselspannungswert.

Leider ist der Gleichstrom nicht stabil, er hat eine bemerkenswerte Wechselstromkomponente aufgrund des Ladens und Entladens von C1. Simulieren Sie es - 6 Vrms AC-Quelle, Gleichrichter, C1 und 940 Ohm Last. Sie müssen in der Software lange mitteln oder C1 deutlich größer machen.

Etwas anderes:

Wenn Sie die gleichen Watt wollen, die kWh-Zähler für die Abrechnung kumulieren, müssen Sie die Momentanleistung messen. Das bedeutet: sinusförmige Spannungs- und sinusförmige Stromwerte werden multipliziert und für den Durchschnitt während einer AC-Zyklusperiode integriert. Das sind Watt. Spannung und Strom getrennt zu messen und die Effektivwerte zu multiplizieren ist nicht dasselbe. Teilweise oder vollständig reaktive Lasten werden unterschiedlich wahrgenommen.

HINZUFÜGEN: So erhalten Sie den erforderlichen C1, wenn die Schwankung durch Erhöhen der Kapazität von C1 gering gehalten werden soll:

Wir können berechnen, wie viel C1 sich entlädt, nachdem es auf die Spitzenspannung aufgeladen wurde. Bei der Spitzenspannung muss der Abfall der Gleichrichterdioden berücksichtigt werden. Das macht die Skalierung in der Software etwas knifflig, Multiplizieren reicht nicht! Es gibt auch einen Offset.

Hier ist eine grobe Berechnung für C1: (=gescanntes Papier)

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Die Entladezeit wird konservativ mit vollen 10 ms angenommen (ergibt eine zu hohe Kapazität). Wir vermeiden die Notwendigkeit zu lösen, wo die ansteigende Sinuskurve auf die abfallende Spannung trifft.

Wir werden sehen, dass im ersten Kommentar geschätzte 700 uF viel zu klein sind. Dies zeigt, dass Simulationen durchgeführt werden sollten, um Fehler aufzudecken. Wir können es hier tun:

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Es gibt eine aufgetragene Spannung in NODE1, das untere Bild ist hochgezoomt:

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Wir sehen eine Schwankung von 15 mV. Das ist in NODE1. Die C1-Spannung schwankt um 30 mV. Dies ist weniger, als wir aufgrund der konservativen Entladeperiodenlänge erwartet hatten.

Im Simulator ist es einfach, verschiedene Varianten zu testen. Als nächstes würde ich R1 und R2 erhöhen, um kleinere C1 zu ermöglichen. 2000 uF sind ein ziemlich großer Brocken. Aus dem gleichen Grund würde ich parallel zu R2 ein weiteres C hinzufügen

HINWEIS: Das Konto wird nicht berücksichtigt

  • die Nicht-Idealität des Transformators
  • tatsächlich verwendeter Gleichrichter; Die Simulation verwendet einen generischen Typ
Welche C1 würdet ihr empfehlen?
@Pol Wenn Sie beispielsweise eine Schwankung von 0,5% zulassen, benötigen Sie 700 uF mit Ihren aktuellen Widerstandswerten. Simulieren Sie es, um es zu sehen! Es ist Ihr kostenloses und benutzerfreundliches Tool, um einige grundlegende Fehler zu vermeiden. Sie können auch R1 und R2 erhöhen oder eine mehrstufige Filterung oder beides hinzufügen, in der einfachsten Form einen Kondensator parallel zu R2 hinzufügen (R1 und R2 größer als 470 Ohm haben, um die erforderliche Kapazität niedrig zu halten). Hoffentlich haben Sie bemerkt, dass der Diodenspannungsabfall in allen Versionen als Offset und nicht als Skalierung genommen werden sollte.
Ich werde versuchen, einen 700-uF-Kondensator zu bekommen und den, den ich jetzt habe, zu ändern. Können Sie mir sagen, welche Berechnung Sie durchgeführt haben, um diesen Wert zu erhalten?
@Pol Dass 700uF nicht genau berechnet werden, ist eine Annäherung in meinem Kopf. Es kann leicht noch zig Prozent Fehler haben. Ich werde der Antwort in 1 Stunde die richtige Berechnung hinzufügen.
@Pol Die Antwort ist abgeschlossen. Wir sehen, dass das geschätzte C1 = 700 uF ein ziemlich schlechter Vorschlag war. Sorry für die Zeitverschwendung.
Vielen Dank für Ihre Zeit. Ich habe zwei Fragen ... Warum sollte sich die Kondensatorkapazität ändern, wenn ich die Widerstände erhöhe? Und was wäre der Nutzen eines Kondensators parallel zu R2? Danke!
@Pol Das Ändern der Widerstände wirkt sich nicht auf die Kapazität des Kondensators aus - sie bleibt gleich, bis Sie den Kondensator zerschlagen. Aber durch größere Widerstände kann man die gleiche Stabilität mit kleinerer Kapazität erreichen, weil sich der Kondensator mit kleinerem Strom entlädt. Ein weiterer Kondensator parallel zu R2 oder noch besser am rechten Ende von R3 erzeugt eine zweite Filterstufe, die die Schwankungen effektiv reduziert, aber auch die Reaktion langsamer macht. Sie verlieren leichter kurzzeitige Spannungsspitzen und Abschaltungen. Ich glaube, das ist nicht sehr schädlich. MACHEN SIE SIMULATIONEN!
Welches Programm empfehlen Sie mir für Simulationen?
@Pol Auf dieser Seite ist eine enthalten. Es ist zugänglich für Antworten und Fragen aus dem Schaltplaneditor. Ich habe es in meiner Antwort verwendet. Screenshots habe ich beigefügt. Es hat eine begrenzte Komponentenbibliothek und ist wirklich eine Demo der kostenpflichtigen Version. Aber es ist ein einfacher Anfang (posten Sie nicht Ihr Üben). Es sind viele SPICE-Implementierungen verfügbar. Suchen Sie nach kostenloser Schaltungsanalysesoftware und deren Bewertungen. Tut mir leid, ich kann kommerzielle Produkte nicht als Empfehlungen für den Aufenthalt allein empfehlen. Ich würde als Spammer gefeuert werden.
Oh, wusste nicht, dass dieser Ort einen Simulator hat! Werde es versuchen

Sie haben keine Tiefpassfilterung des gleichgerichteten Signals, sodass der Arduino die instationäre Wellenform sieht. Ihr "Tester" hat einen eingebauten Tiefpassfilter, weshalb er funktioniert.

Als ersten Durchgang könnten Sie einen 4700R vor C1 hinzufügen, damit sie einen Tiefpass-RC-Filter bilden, um die Oszillation des gleichgerichteten Signals zu reduzieren, das dem Rest der Schaltung zugeführt wird.

Du meinst, ich könnte einen Widerstand in Reihe in die positive Seite nach dem Brückengleichrichter schalten?

Designfehler

  • Fehler im Transformatorverhältnis, da die Nenn-Vout bei der Nenn-VA-Last liegt.
  • Offset vom Diodenabfall der Brücke 2
  • übermäßige 40 % Restwelligkeit von RC=15 ms für 10 ms gleichgerichtete 50 Hz

Einfache Lösung für Ripple-Fehler

  • Das Ändern von R1, R2 auf 22 k mit C = 15 uF ergibt RC = 660 ms
  • Für f = 100 Hz und RC = 66 T (T = 10 ms) haben die gleichgerichteten Spitzen einen Welligkeitsfehler von < 1 %.
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