I - V krivka s Arduino: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Rozhodol som sa vytvoriť I – V krivku LED diód. Ale mám iba jeden multimetr, takže som vytvoril jednoduchý I-V meter s Arduino Uno.

Z Wiki: Charakteristika prúdového napätia alebo krivka I – V (krivka prúd -napätie) je vzťah, obvykle reprezentovaný ako tabuľka alebo graf, medzi elektrickým prúdom obvodom, zariadením alebo materiálom a zodpovedajúcim napätím, alebo potenciálny rozdiel v tom.

Krok 1: Zoznam materiálov

Na tento projekt budete potrebovať:

Arduino Uno s USB káblom

breadboard a duponts kábel

LED (použil som 5 mm červené a modré LED)

poklesový odpor (skratový odpor) - rozhodol som sa pre 200 ohmov (pre 5 V je maximálny prúd 25 mA)

rezistory alebo potenciometer, používam kombináciu rezistorov - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2,2k, 1k, 500k

Krok 2: Okruh

Obvod pozostáva z testovania LED, skratového odporu (R_drop) na meranie prúdu. Na zmenu poklesu napätia a prúdu používam rôzne odpory (R_x).

Základný princíp je:

• získajte celkový prúd I v obvode
• získať pokles napätia pri testovaní LED Ul

Celkový prúd I

Aby som získal celkový prúd, zmerám pokles napätia Ur na skratovom odpore. Na to používam analógové piny. Meriam napätie:

• U1 medzi GND a A0
• U2 medzi GND a A2

Rôzne z týchto napätí je rovnaký pokles napätia na skratovom odpore: Ur = U2-U1.

Celkový prúd I je: I = Ur/R_drop = Ur/250

Pokles napätia Ul

Aby som dosiahol pokles napätia na led, odčítam U2 od celkového napätia U (ktoré by malo byť 5V): Ul = U - U2

Krok 3: Kód

plavák U = 4980; // napätie medzi GND a arduino VCC v mV = celkové napätie

plavák U1 = 0; // 1 sonda

plavák U2 = 0; // 2 sonda

plavák Ur = 0; // pokles napätia na skratovom odpore

plavák Ul = 0; // pokles napätia na led

plavák I = 0; // celkový prúd v obvode

float R_drop = 200; // odpor vypínacieho odporu

neplatné nastavenie ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, VSTUP);

}

prázdna slučka ()

{

U1 = float (analogRead (A0))/1023*U; // získajte napätie medzi GND a A0 v miliVoltoch

U2 = float (analógové čítanie (A1))/1023*U; // získajte napätie medzi GND a A1 v miliVoltoch

Ur = U2-U1; // pokles napätia na skratovom odpore

I = Ur/R_drop*1000; // celkový prúd v mikroAmpéroch

Ul = U-U2; // pokles napätia na led

Serial.print ("1");

Serial.print (U1);

Serial.print ("2");

Serial.print (U2);

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

Serial.print ("pokles napätia na skratovom odpore:");

Serial.print (Ur);

Serial.print ("pokles napätia na led:");

Serial.print (Ul);

Serial.print ("celkový prúd:");

Serial.println (I);

// pauza

oneskorenie (500);

}

Krok 4: Testovanie

Testujem 2 LED diódy, červenú a modrú. Ako vidíte, modrá LED má väčšie napätie v kolenách, a preto modrá LED potrebuje modrú LED, aby začala fúkať okolo 3 voltov.

Krok 5: Testovanie rezistora

Robím krivku I - V pre odpor. Ako vidíte, graf je lineárny. Grafy ukazujú, že Ohmov zákon funguje iba pre rezistory, nie pre diódy. Vypočítam odpor, R = U/I. Merania nie sú presné pri nízkych hodnotách prúdov, pretože analógovo - digitálny prevodník v Arduine má rozlíšenie:

5V / 1024 = 4,8 mV a prúd -> 19,2 mikroAmpérov.

Myslím si, že chyby merania sú:

• Obsah na doske nie je superobsah a robí niekoľko chýb v napätí
• použité odpory majú okolo 5 % rozmanitosť odporu
• Hodnoty ADC z analógového čítaného oscilátu