I - V -käyrä Arduinolla: 5 vaihetta

2025 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2025-01-23 14:41

Päätin luoda I -V -käyrän ledeistä. Mutta minulla on vain yksi yleismittari, joten loin yksinkertaisen IV-mittarin Arduino Unolla.

Wikistä: Virta -jännite -ominaisuus tai I -V -käyrä (virta -jännite -käyrä) on suhde, joka tyypillisesti esitetään kaaviona tai kaaviona, piirin, laitteen tai materiaalin läpi kulkevan sähkövirran ja vastaavan jännitteen välillä, tai mahdollinen ero sen yli.

Vaihe 1: Materiaaliluettelo

Tätä projektia varten tarvitset:

Arduino Uno USB -kaapelilla

leipälauta ja duponts -kaapeli

ledit (käytin 5 mm punaista ja sinistä lediä)

pudotusvastus (shuntivastus) - päätin 200 ohmille (5 V: n maksimivirta 25 mA)

vastukset tai potentiometri, käytän vastuksen yhdistelmää - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2.2k, 1k, 500k

Vaihe 2: Piiri

Piiri koostuu mittausvirran testausjohdosta, shuntivastuksesta (R_drop). Jännitehäviön ja virran muuttamiseen käytän erilaisia vastuksia (R_x).

Perusperiaate on:

• saada kokonaisvirta I piiriin
• saada jännitehäviö testaus ledissä Ul

Kokonaisvirta I

Kokonaisvirran saamiseksi mittaan jännitehäviön Ur shuntivastuksessa. Käytän siihen analogisia nastoja. Mittaan jännitettä:

• U1 GND: n ja A0: n välillä
• U2 GND: n ja A2: n välillä

Eri näistä jännitteistä on sama jännitehäviö shuntivastuksessa: Ur = U2-U1.

Kokonaisvirta I on: I = Ur/R_drop = Ur/250

Jännitehäviö Ul

Saadaksesi jännitehäviön ledille vähennän U2 kokonaisjännitteestä U (jonka pitäisi olla 5 V): Ul = U - U2

Vaihe 3: Koodi

kelluva U = 4980; // jännite GND: n ja arduino VCC: n välillä mV = kokonaisjännite

uimuri U1 = 0; // 1 anturi

kelluva U2 = 0; // 2 anturi

float Ur = 0; // jännitehäviö shuntivastuksessa

float Ul = 0; // jännitehäviö ledissä

float I = 0; // piirin kokonaisvirta

float R_drop = 200; // suljetun vastuksen vastus

mitätön asennus ()

{

Sarja.alku (9600);

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, INPUT);

}

tyhjä silmukka ()

{

U1 = kelluva (analoginen luku (A0))/1023*U; // saada jännite GND: n ja A0: n välillä millivoltteina

U2 = kelluva (analoginen luku (A1))/1023*U; // saada jännite GND: n ja A1: n välillä millivoltteina

Ur = U2-U1; // pudota jännite shuntivastukseen

I = Ur/R_drop*1000; // kokonaisvirta mikroAmppeina

Ul = U-U2; // jännitehäviö ledissä

Serial.print ("1");

Sarjanjälki (U1);

Serial.print ("2");

Sarjajälki (U2);

Serial.print ("////");

Serial.print ("jännitehäviö shuntivastuksessa:");

Serial.print (Ur);

Serial.print ("jännitehäviö ledillä:");

Sarjajälki (Ul);

Serial.print ("kokonaisvirta:");

Sarja.println (I);

// tauko

viive (500);

}

Vaihe 4: Testaus

Testasin 2 lediä, punainen ja sininen. Kuten näette, sinisellä ledillä on polvijännite suurempi, ja siksi sininen ledi tarvitsee sinisen ledin puhaltaa noin 3 volttia.

Vaihe 5: Vastuksen testaus

Teen I - V -käyrän vastukselle. Kuten näette, kaavio on lineaarinen. Kaaviot osoittavat, että Ohmin laki toimii vain vastuksille, ei ledeille. Lasken vastuksen, R = U/I. Mittaukset eivät ole tarkkoja pienillä virta -arvoilla, koska Arduinon analogisella -digitaalisella muuntimella on resoluutio:

5V / 1024 = 4,8 mV ja virta -> 19,2 mikroAmp.

Mielestäni mittausvirheet ovat:

• leipälauta contants eivät ole super contants ja tekee joitakin virheitä jännitteessä
• käytettyjen vastuksien vastus vaihtelee noin 5 %
• Analogisten lukujen ADC -arvot värähtelevät