עקומת I - V עם Arduino: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

החלטתי ליצור עקומת I – V של נוריות. אבל יש לי רק מולטימטר אחד, אז יצרתי מד I-V פשוט עם Arduino Uno.

מתוך ויקי: מאפיין מתח -זרם או עקומת I -V (עקומת מתח -זרם) הוא קשר, המיוצג בדרך כלל כתרשים או גרף, בין הזרם החשמלי דרך מעגל, מכשיר או חומר, לבין המתח המתאים, או הבדל פוטנציאלי על פניו.

שלב 1: רשימת חומרים

לפרויקט זה תזדקק ל:

Arduino Uno עם כבל USB

לוח קרש וכבל דופונט

נוריות (השתמשתי בעדשות אדומות וכחולות בגודל 5 מ מ)

נגד ירידה (נגד shunt) - החלטתי עבור 200 אוהם (עבור 5V הוא זרם מרבי של 25 mA)

נגדים או פוטנציומטר, אני משתמש בתערובת של נגדים - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2.2k, 1k, 500k

שלב 2: מעגל

המעגל מורכב מבדיקת נגד, shunt נגד (R_drop) למדידת זרם. כדי לשנות את ירידת המתח והזרם אני משתמש בנגדים שונים (R_x).

העיקרון הבסיסי הוא:

• לקבל זרם כולל I במעגל
• לקבל ירידה במתח על הבדיקה led Ul

סך הנוכחי I

כדי לקבל זרם כולל, אני מודד את ירידת המתח Ur על הנגד. אני משתמש בסיכות אנלוגיות בשביל זה. אני מודד מתח:

• U1 בין GND ל- A0
• U2 בין GND ל- A2

שונה במתח זה ירידת מתח שווה על הנגד shunt: Ur = U2-U1.

סך הזרם I הוא: I = Ur/R_drop = Ur/250

ירידת מתח Ul

כדי לקבל ירידה במתח על הלד, אני מפחית את U2 מהמתח הכולל U (שאמור להיות 5V): Ul = U - U2

שלב 3: קוד

צף U = 4980; // מתח בין GND ל- VCC arduino ב- mV = מתח כולל

צף U1 = 0; // בדיקה אחת

מצוף U2 = 0; // 2 בדיקה

לצוף Ur = 0; // ירידה במתח על נגד shunt

לצוף Ul = 0; // ירידה במתח על הלד

לצוף I = 0; // זרם כולל במעגל

לצוף R_drop = 200; // התנגדות של הנגד הסגור

הגדרת חלל ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, INPUT);

}

לולאת חלל ()

{

U1 = float (analogRead (A0))/1023*U; // קבל מתח בין GND ל- A0 ב- מיליוולט

U2 = float (analogRead (A1))/1023*U; // קבל מתח בין GND ל- A1 ב- מיליוולט

Ur = U2-U1; // מתח ירידה בנגד shunt

I = Ur/R_drop*1000; // זרם כולל ב- microAmps

Ul = U-U2; // ירידה במתח על הלד

Serial.print ("1");

Serial.print (U1);

Serial.print ("2");

Serial.print (U2);

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

Serial.print ("ירידת מתח על נגד shunt:");

Serial.print (Ur);

Serial.print ("ירידת מתח במד:");

Serial.print (Ul);

Serial.print ("סך הזרם:");

Serial.println (I);

// הפסקה

עיכוב (500);

}

שלב 4: בדיקה

אני בודק 2 נוריות, אדום וכחול. כפי שאתה יכול לראות, לד כחול יש מתח ברכיים גדול יותר, ולכן LED כחול צריך להוביל כחול כדי להתנפח סביב 3 וולט.

שלב 5: בדיקת הנגד

אני עושה עקומת I - V לנגד. כפי שאתה יכול לראות, הגרף הוא לינארי. גרפים מראים שחוק אוהם פועל רק לנגדים, לא עבור נוריות. אני מחשב התנגדות, R = U/I. המדידות אינן מדויקות בערך נמוך של זרמים, מכיוון שלממיר אנלוגי - דיגיטלי בארדואינו יש רזולוציה:

5V / 1024 = 4.8 mV וזרם -> 19.2 מיקרו אמפר.

אני חושב שטעויות מדידה הן:

• תכולת הלוח אינה תכולת על ועושה כמה טעויות במתח
• לנגדים משומשים יש עמידות של כ -5 %
• ערכי ADC מתוך קריאה אנלוגית מתנדנדים