اردوینو واٹ میٹر: پیمائش وولٹیج ، موجودہ اور بجلی کی کھپت

الیکٹرانکس انجینئر کی حیثیت سے ، ہم ہمیشہ ایک سرکٹ کے کام کی پیمائش اور تجزیہ کرنے کے ل meters میٹر / آلات پر انحصار کرتے ہیں۔ ایک پیچیدہ بجلی کے معیار کے تجزیہ کاروں یا ڈی ایس اوز کے لئے ایک سادہ ملٹی میٹر سے شروع کرنا ہر چیز کی اپنی الگ ایپلی کیشنز ہے۔ ان میں سے زیادہ تر میٹر آسانی سے دستیاب ہیں اور پیمائش کرنے والے پیرامیٹرز اور ان کی درستگی کی بنیاد پر خریدا جاسکتا ہے۔ لیکن کبھی کبھی ہم کسی ایسی صورتحال میں ختم ہو سکتے ہیں جہاں ہمیں اپنے میٹر بنانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر کہو کہ آپ شمسی پی وی منصوبے پر کام کر رہے ہیں اور آپ اپنے بوجھ کے بجلی کی کھپت کا حساب لگانا چاہیں گے ، ایسے حالات میں ہم ارڈینو جیسے سادہ مائکرو قابو پانے والے پلیٹ فارم کا استعمال کرکے اپنا واٹ میٹر تیار کرسکتے ہیں۔

اپنے میٹر بنانے سے نہ صرف جانچ کی لاگت کم ہوتی ہے بلکہ جانچ کے عمل کو آسان کرنے کے ل room ہمیں گنجائش بھی مل جاتی ہے۔ جیسے ، ارڈینو کا استعمال کرتے ہوئے بنایا گیا واٹ میٹر سیریل مانیٹر پر نتائج کی نگرانی اور سیریل پلاٹر پر گراف تیار کرنے یا آسانی سے پہلے سے طے شدہ وقفوں پر وولٹیج ، موجودہ اور طاقت کی اقدار کو لاگ ان کرنے کے لئے ایس ڈی کارڈ شامل کرنے کے لئے آسانی سے ٹوک جاسکتا ہے۔ دلچسپ حق ہے!؟ تو آئیے شروع کریں…

ضروری سامان

• اردوینو نینو
• LM358 آپٹ امپ
• 7805 وولٹیج ریگولیٹر
• 16 * 2 LCD ڈسپلے
• 0.22 اوہم 2 واٹ شینٹ ریزسٹر
• 10 ک ٹرمر برتن
• 10 ک ، 20 ک ، 2.2 ک ، 1 ک مزاحم
• 0.1uF کپیسیٹرز
• ٹیسٹ بوجھ
• کامل بورڈ یا بری بورڈ
• سولڈرنگ کٹ (اختیاری)

سرکٹ ڈایاگرام

ارڈینو واٹ میٹر پروجیکٹ کا مکمل سرکٹ ڈایاگرام ذیل میں دیا گیا ہے۔

آسانی سے سمجھنے کے لئے ارڈینو واٹ میٹر میٹر سرکٹ کو دو یونٹوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ سرکٹ کا اوپری حصہ ناپنے والا یونٹ ہے اور سرکٹ کا نچلا حصہ حساب اور ڈسپلے یونٹ ہے۔ ان لوگوں کے ل who جو اس قسم کے سرکٹس میں نئے ہیں لیبلوں کی پیروی کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر 5V لیبل ہے جس کا مطلب ہے کہ تمام پنوں کو جس لیبل سے منسلک کیا گیا ہے اس پر غور کیا جانا چاہئے کیونکہ وہ ایک ساتھ جڑے ہوئے ہیں۔ عام طور پر لیبل سرکٹ ڈایاگرام صاف نظر آنے کے ل to استعمال ہوتے ہیں۔

سرکٹ کو 0-24V کے درمیان چلنے والے نظاموں میں فٹ ہونے کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے جس میں موجودہ شمسی PV کی تصریح کو مدنظر رکھتے ہوئے 0-1A کی موجودہ رینج ہے۔ ایک بار جب آپ سرکٹ کے کام کاج کو سمجھ جائیں تو آپ آسانی سے اس حد کو بڑھا سکتے ہیں۔ سرکٹ کے پیچھے بنیادی اصول یہ ہے کہ اس کے ذریعہ استعمال ہونے والی بجلی کا حساب کتاب کرنے کے ل the اس میں موجود بوجھ اور اس کے ذریعے موجودہ وولٹیج کی پیمائش کرنا ہے۔ تمام ناپے ہوئے اقدار 16 * 2 الفا نومیرک LCD میں دکھائے جائیں گے۔

اس کے نیچے نیچے سرکٹ کو چھوٹے چھوٹے حصوں میں تقسیم کریں تاکہ ہم اس کی واضح تصویر حاصل کرسکیں کہ سرکٹ کس طرح کام کرنے میں مبتلا ہے۔

پیمائش یونٹ

ماپنے والی یونٹ ایک ممکنہ تقسیم کار پر مشتمل ہے جس میں ہمیں وولٹیج کی پیمائش کرنے میں مدد ملتی ہے اور سرکٹ کے ذریعے موجودہ ماپنے میں مدد کرنے کے لئے نان-انورٹنگ اوپ امپ کے ساتھ ایک شٹ ریزٹر استعمال کیا جاتا ہے۔ مندرجہ بالا سرکٹ سے ممکنہ تقسیم کا حصہ نیچے دکھایا گیا ہے

یہاں ان پٹ وولٹیج کی نمائندگی وی سی سی کرتے ہیں ، جیسا کہ پہلے بتایا گیا ہے کہ ہم 0V سے 24V تک وولٹیج کی حد کے لئے سرکٹ ڈیزائن کررہے ہیں۔ لیکن اریڈینو جیسے مائکروقابو کرنے والا وولٹیج کی اتنی اعلی اقدار کی پیمائش نہیں کرسکتا ہے۔ یہ صرف 0-5V سے وولٹیج کی پیمائش کرسکتا ہے۔ لہذا ہمیں 0-24V کی وولٹیج کی حد کو 0-5V تک نقشہ (تبدیل) کرنا ہے۔ ممکنہ طور پر تقسیم کرنے والا سرکٹ استعمال کرکے آسانی سے کیا جاسکتا ہے جیسا کہ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ ریزٹر 10 ک اور 2.2 ک مل کر امکانی تقسیم تقسیم سرکٹ تشکیل دیتا ہے۔ کسی امکانی تقسیم کا آؤٹ پٹ وولٹیج نیچے دیئے جانے والے فارمولوں کا استعمال کرکے لگایا جاسکتا ہے۔ اسی کو اپنے ریزٹرز کی قیمت کا فیصلہ کرنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، اگر آپ سرکٹ کو دوبارہ ڈیزائن کررہے ہو تو آپ ہمارے آن لائن کیلکولیٹر کو ریزسٹر کی قیمت کا حساب کتاب کرنے کے لئے استعمال کرسکتے ہیں۔

ووٹ = (ون × آر 2) / (آر 1 + آر 2)

نقش شدہ 0-5V درمیانی حصے سے حاصل کیا جاسکتا ہے جس پر وولٹیج کا لیبل لگا ہوا ہے۔ اس میپڈ وولٹیج کو بعد میں اردوینو اینالاگ پن میں کھلایا جاسکتا ہے۔

اگلا ہمیں LOAD کے ذریعہ موجودہ پیمائش کرنا ہے۔ جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ مائکروکنٹرولر صرف ینالاگ وولٹیج ہی پڑھ سکتے ہیں ، لہذا ہمیں کسی نہ کسی طرح موجودہ کی قیمت کو وولٹیج میں تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔ اس راستے میں صرف ایک رزسٹر (شینٹ ریزسٹر) شامل کرکے کیا جاسکتا ہے جو اوہم کے قانون کے مطابق اس میں وولٹیج کی قدر گرے گا جو اس میں بہتے ہوئے موجودہ کے متناسب ہے۔ اس وولٹیج ڈراپ کی قدر بہت کم ہوگی لہذا ہم اس کو بڑھانے کے لئے ایک آپٹ امپ کا استعمال کرتے ہیں۔ اس کے لئے سرکٹ نیچے دکھایا گیا ہے

یہاں شینٹ ریزسٹر (SR1) کی قیمت 0.22 اوہمس ہے۔ جیسا کہ پہلے کہا گیا ہے کہ ہم 0-1A کے لئے سرکٹ ڈیزائن کررہے ہیں لہذا اوہمس قانون کی بنیاد پر ہم اس ریسائسٹر کے اس پار وولٹیج ڈراپ کا حساب لگاسکتے ہیں جو 0.2V کے آس پاس ہوگا جب زیادہ سے زیادہ 1A موجودہ بوجھ سے گزر رہے ہو۔ یہ وولٹیج مائکرو قابو پانے والے کو پڑھنے کے ل very بہت کم ہے ، ہم اردوینو کو پڑھنے کے ل 0.2 وولٹیج کو 0.2V سے اعلی سطح تک بڑھانے کے لئے نان انورٹنگ امپلیفائر وضع میں ایک اوپ امپ کا استعمال کرتے ہیں۔

اوپ- امپ ان نان انورٹنگ موڈ میں اوپر دکھایا گیا ہے۔ یمپلیفائر 21 کے حصول کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے ، تاکہ 0.2 * 21 = 4.2V۔ آپپی امپ کے حصول کے حساب کتاب کرنے کے لئے فارمولے ذیل میں دیئے گئے ہیں ، اگر آپ سرکٹ کو دوبارہ ڈیزائن کررہے ہو تو آپ اپنے ریزسٹر کی قیمت حاصل کرنے کے لئے یہ آن لائن حاصل کیلکولیٹر بھی استعمال کرسکتے ہیں۔

فائدہ = ووٹ / ون = 1 + (آریف / رن)

یہاں ہمارے معاملے میں Rf کی قیمت 20k ہے اور Rin کی ویلیو 1k ہے جو ہمیں 21 کی ایک جیئن ویلیو مہیا کرتی ہے۔ Op-amp کا طول وولٹیج پھر RC فلٹر کو ریزٹر 1k اور ایک کیپسیسیٹر 0.1uF کے ساتھ دیا جاتا ہے۔ جو بھی شور ہے اس کو فلٹر کریں۔ آخر میں وولٹیج کو اردوینو ینالاگ پن کو کھلایا جاتا ہے۔

آخری حصہ جو پیمائش یونٹ میں رہ گیا ہے وہ وولٹیج ریگولیٹر حصہ ہے۔ چونکہ ہم ایک متغیر ان پٹ وولٹیج دیں گے ، ہمیں کام کرنے کے ل A اردوینو اور اوپی امپ کے لئے ایک ریگولیٹ + 5V وولٹ کی ضرورت ہے۔ یہ ریگولیٹ وولٹیج 7805 وولٹیج ریگولیٹر فراہم کرے گا۔ شور کو فلٹر کرنے کے لئے آؤٹ پٹ میں ایک کیپسیٹر شامل کیا جاتا ہے۔

حساب اور ڈسپلے یونٹ

ماپنے والے یونٹ میں ہم نے وولٹیج اور موجودہ پیرامیٹرز کو 0-5V میں تبدیل کرنے کے لئے سرکٹ تیار کیا ہے جسے اردوینو اینالاگ پنوں کو کھلایا جاسکتا ہے۔ اب سرکٹ کے اس حصے میں ہم ان وولٹیج سگنلز کو اردوینو سے جوڑیں گے اور ارڈینو کے ساتھ 16 × 2 کے حرفی عددی ڈسپلے کا بھی انٹرفیس کریں گے تاکہ ہم نتائج دیکھ سکیں۔ اس کے لئے سرکٹ نیچے دکھایا گیا ہے

جیسا کہ آپ دیکھ سکتے ہیں کہ وولٹیج پن اینالاگ پن A3 سے جڑا ہوا ہے اور موجودہ پن اینالاگ پن A4 سے جڑا ہوا ہے۔ LCD 7805 سے + 5V سے چلتا ہے اور 4 بٹ موڈ میں کام کرنے کے لئے اردوینو کے ڈیجیٹل پنوں سے جڑا ہوا ہے۔ ہم نے LCD کے برعکس مختلف ہونے کے لئے کون پن سے منسلک ایک پوٹینومیٹر (10 ک) بھی استعمال کیا ہے۔

ارڈینو کو پروگرام کرنا

اب جب کہ ہمیں ہارڈویئر کے بارے میں اچھی تفہیم ہے ، آئیے آرڈینو کو کھولیں اور پروگرامنگ شروع کریں۔ کوڈ کا مقصد پن A3 اور A4 پر ینالاگ وولٹیج پڑھنا اور وولٹیج ، کرنٹ اور پاور ویلیو کا حساب لگانا اور آخر میں اسے LCD اسکرین پر ڈسپلے کرنا ہے۔ ایسا کرنے کے لئے مکمل پروگرام صفحے کے آخر میں دیا گیا ہے جس کو استعمال کیا جاسکتا ہے جیسے کہ اوپر دیئے گئے ہارڈ ویئر کے لئے۔ مزید یہ کہ اس کوڈ کو چھوٹے ٹکڑوں میں تقسیم کر کے بیان کیا گیا ہے۔

جیسا کہ ہم سب پروگرام شروع کرتے ہیں ، ان پنوں کی وضاحت کرتے ہیں جو ہم استعمال کرتے ہیں۔ آؤٹ پروجیکٹ میں A3 اور A4 پن کا استعمال بالترتیب وولٹیج اور کرینٹ کی پیمائش کے لئے کیا جاتا ہے اور ڈیجیٹل پنوں کو 3،4،8،9،10 اور 11 Ardino کے ساتھ LCD میں مداخلت کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے

انٹ ریڈ_وولٹیج = A3؛ int Read_Current = A4؛ کونٹ انٹ رو ایس = 3 ، این = 4 ، ڈی 4 = 8 ، ڈی 5 = 9 ، ڈی 6 = 10 ، ڈی 7 = 11؛ // ایل سی ڈی کنکشن لیوڈ کرسٹل ایل سی ڈی (آر ایس ، این ، ڈی 4 ، ڈی 5 ، ڈی 6 ، ڈی 7) کے لئے پن نمبر کا ذکر کریں ۔

ہم نے ایک ہیڈر فائل بھی شامل کی ہے جسے مائع کرسٹل کہا جاتا ہے جس میں ACDino کے ساتھ LCD کو انٹرفیس کرنا ہے۔ پھر سیٹ اپ فنکشن کے اندر ہم ایل سی ڈی ڈسپلے کی شروعات کرتے ہیں اور "اردوینو واٹ میٹر" کے بطور انٹرو ٹیکسٹ ڈسپلے کرتے ہیں اور اسے صاف کرنے سے پہلے دو سیکنڈ تک انتظار کرتے ہیں۔ اس کے لئے کوڈ ذیل میں دکھایا گیا ہے۔

باطل سیٹ اپ () c lcd.begin (16 ، 2)؛ // ابتدائی طور پر 16 * 2 LCD lcd.print ("Ardino Wattmeter")؛ // انٹرو میسج لائن 1 lcd.setCursor (0، 1)؛ lcd.print ("- سرکٹ ڈائیجسٹ")؛ // انٹرو میسج لائن 2 تاخیر (2000)؛ lcd.clear ()؛ }

مین لوپ فنکشن کے اندر ، ہم پن A3 اور A4 سے وولٹیج ویلیو پڑھنے کے لئے ینالاگ ریڈ فنکشن کا استعمال کرتے ہیں۔ جیسا کہ ہم 0-1203 سے ارڈینو اے ڈی سی آؤٹ پٹ ویلیو کو جانتے ہیں کیونکہ اس میں 10 بٹ اے ڈی سی ہے۔ اس قدر کو پھر 0-5V میں تبدیل کرنا ہوگا جو (5/1023) کے ساتھ ضرب لگا کر کیا جاسکتا ہے۔ اس کے بعد ایک بار پھر ہارڈویئر میں ہم نے 0-24V سے 0-5V تک وولٹیج کی اصل قیمت اور موجودہ شکل کی اصل قیمت 0-1A سے 0-5V کی نقشہ سازی کی ہے۔ لہذا اب ہمیں ان اقدار کو اصل قدر میں واپس لانے کے لئے ایک ضرب کار استعمال کرنا ہے۔ یہ ایک ضرب والی قیمت سے ضرب لگا کر کیا جاسکتا ہے۔ ضوابط کی قدر یا تو نظریاتی طور پر ہارڈ ویئر کے حصے میں فراہم کردہ فارمولوں کا استعمال کرتے ہوئے اندازہ لگایا جاسکتا ہے یا اگر آپ کے پاس وولٹیج اور موجودہ اقدار کا معلوم سیٹ ہے تو آپ عملی طور پر اس کا حساب کتاب کرسکتے ہیں۔میں نے مؤخر الذکر کے اختیار کی پیروی کی ہے کیونکہ یہ حقیقی وقت میں زیادہ درست ہوتا ہے۔ تو یہاں ملٹیپلائرز کی مالیت 6.46 اور 0.239 ہے۔ لہذا کوڈ نیچے کی طرح لگتا ہے

فلوٹ وولٹیج_ویلیو = ینالاگ ریڈ (پڑھیں_وولٹیج)؛ فلوٹ کرنٹ_ویلو = اینالاگ ریڈ (پڑھیں_کرنینٹ)؛ وولٹیج_ ویلیو = وولٹیج_ ویلیو * (5.0 / 1023.0) * 6.46؛ کرنٹ_یوالیو = کرنٹ_یوالیو * (5.0 / 1023.0) * 0.239؛

زیادہ درستگی کے ساتھ پیمائش کیسے کریں؟

اصل وولٹیج اور موجودہ کی قیمت کا حساب کتاب کرنے کا مذکورہ بالا طریقہ ٹھیک کام کرے گا۔ لیکن ایک خرابی کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، یہ ہے کہ ماپنے اے ڈی سی وولٹیج اور حقیقی وولٹیج کے درمیان تعلق لکیری نہیں ہوگا لہذا ایک ہی ضرب بہت درست نتائج نہیں دے گا ، موجودہ کے لئے بھی اسی کا اطلاق ہوتا ہے۔

لہذا درستگی کو بہتر بنانے کے ل we ہم اقدار کے نام سے جانا جاتا سیٹ کا استعمال کرتے ہوئے ماقبل اے ڈی سی اقدار کے سیٹ کا منصوبہ بناسکتے ہیں اور پھر اس اعداد و شمار کو گراف کو پلاٹ کرنے اور لکیری رجعت کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے ضوابط کی مساوات حاصل کرنے کے لive استعمال کرسکتے ہیں۔ آپ اردوینو ڈی بی میٹر کا حوالہ دے سکتے ہیں جس میں میں نے اسی طرح کا طریقہ استعمال کیا ہے۔

آخر ، ایک بار جب ہم بوجھ کے ذریعہ حقیقی وولٹیج اور اصل موجودہ کی قیمت کا حساب لگائیں تو ، ہم فارمولوں (P = V * I) کا استعمال کرکے پاور کا حساب لگاسکتے ہیں۔ پھر ہم LCD ڈسپلے پر تینوں اقدار کو نیچے کوڈ کا استعمال کرکے ظاہر کرتے ہیں۔

lcd.setCursor (0 ، 0)؛ lcd.print ("V =")؛ lcd.print (وولٹیج_ ویلیو)؛ lcd.print ("")؛ lcd.print ("I =")؛ lcd.print (موجودہ_مثال)؛ فلوٹ پاور_ویلو = وولٹیج_یوالیو * کرنٹ_ ویلیو؛ lcd.setCursor (0 ، 1)؛ lcd.print ("پاور =")؛ lcd.print (Power_Value)؛

ورکنگ اور ٹیسٹنگ

ٹیوٹوریل کی خاطر میں نے سرکٹ میں دکھائے جانے والے تمام اجزاء کو سولڈر کرنے کے لئے ایک پرف بورڈ استعمال کیا ہے۔ میں نے اپنے پاور سورس کو مربوط کرنے کیلئے بوجھ اور عام ڈی سی بیرل جیک کو جوڑنے کیلئے فینکس سکرو ٹرمینل استعمال کیا ہے۔ ارڈینو نینو بورڈ اور LCD خواتین برگسٹک پر لگائے گئے ہیں تاکہ بعد میں ضرورت پڑنے پر وہ دوبارہ استعمال ہوسکیں۔

ہارڈ ویئر تیار ہونے کے بعد ، ارڈینو کوڈ اپنے نینو بورڈ میں اپ لوڈ کریں۔ ایل ڈی ڈی کے برعکس سطح پر قابو پانے کے لئے ٹرمر برتن کو ایڈجسٹ کریں جب تک کہ آپ کو واضح تعارف متن نظر نہ آئے۔ بورڈ کو جانچنے کے ل the بوجھ کو سکرو ٹرمینل کنیکٹر اور ماخذ کو بیرل جیک سے مربوط کریں۔ اس پروجیکٹ کے کام کرنے کے لئے سورس ولٹیج 6V سے زیادہ ہونا چاہئے ، کیوں کہ ایردوینو کو + 5V کام کرنے کی ضرورت ہے۔ اگر سب کچھ ٹھیک کام کر رہا ہے تو ، آپ کو ایل سی ڈی کی پہلی لائن میں دکھائے جانے والے بوجھ اور اس کے ذریعے موجودہ وولٹیج کی قیمت کو دیکھنا چاہئے اور ایل سی ڈی کی دوسری لائن پر ظاہر کردہ حساب کتاب کی طاقت کو ذیل میں دکھایا جانا چاہئے۔

کسی چیز کی تعمیر کا تفریحی حصہ اس کی جانچ کرنے میں مضمر ہے کہ یہ جانچنے کے لئے کہ یہ کس حد تک صحیح طریقے سے کام کرے گی۔ اس کے ل I میں نے 12V آٹوموبائل اشارے کے بب کو بطور لوڈ اور RPS بطور ذریعہ استعمال کیا ہے۔ چونکہ آر پی ایس خود موجودہ اور وولٹیج کی قیمت کی پیمائش اور نمائش کرسکتا ہے ہمارے لئے ہمارے سرکٹ کی درستگی اور کارکردگی کو جانچنا آسان ہوجائے گا۔ اور ہاں ، میں نے اپنے ضوابط کی قیمت کیلیبریٹ کرنے کے لئے اپنے آر پی ایس کا استعمال بھی کیا تاکہ میں درست قدر کے قریب ہوجاؤں۔

اس صفحے کے آخر میں دیئے گئے ویڈیو پر مکمل کام کیا جاسکتا ہے۔ امید ہے کہ آپ سرکٹ اور پروگرام کو سمجھ گئے ہوں گے اور کچھ مفید سیکھیں گے۔ اگر آپ کو کام کرنے میں کوئی پریشانی ہو تو نیچے دیئے گئے کمنٹ سیکشن پر پوسٹ کریں یا مزید تکنیکی مدد کے لئے ہمارے فورمز پر لکھیں۔

اس ارڈینو پر مبنی واٹ میٹر پروجیکٹ میں اور بھی بہت زیادہ اپ گریڈ ہیں جو آٹو ڈیٹا لاگنگ ، پلاٹ گرافنگ ، وولٹیج سے زیادہ یا موجودہ حالات میں مطلع کرنے وغیرہ کی کارکردگی میں اضافہ کرنے کے لئے شامل ہوسکتے ہیں لہذا تجسس رہیں اور مجھے بتائیں کہ آپ اس کے لئے کیا استعمال کریں گے۔