I - V Curve Với Arduino: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Tôi quyết định tạo đường cong chữ I-V của đèn led. Nhưng tôi chỉ có một đồng hồ vạn năng, vì vậy tôi đã tạo đồng hồ đo I-V đơn giản với Arduino Uno.

Từ Wiki: Đặc tính dòng điện - điện áp hoặc đường cong I – V (đường cong dòng điện - điện áp) là một mối quan hệ, thường được biểu diễn dưới dạng biểu đồ hoặc đồ thị, giữa dòng điện qua mạch, thiết bị hoặc vật liệu và điện áp tương ứng, hoặc sự khác biệt tiềm năng trên nó.

Bước 1: Danh sách vật liệu

Đối với dự án này, bạn sẽ cần:

Arduino Uno với cáp USB

breadboard và cáp duponts

led (tôi đã sử dụng led 5 mm màu đỏ và xanh lam)

điện trở rơi (điện trở shunt) - Tôi quyết định cho 200 ohm (cho 5V là dòng điện tối đa 25 mA)

điện trở hoặc điện trở kế, tôi sử dụng hỗn hợp điện trở - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2.2k, 1k, 500k

Bước 2: Mạch

Mạch bao gồm từ kiểm tra led, điện trở shunt (R_drop) để đo dòng điện. Để thay đổi sụt áp và dòng điện, tôi sử dụng các điện trở khác nhau (R_x).

Nguyên tắc cơ bản là:

• nhận tổng dòng điện I trong mạch
• nhận được điện áp rơi khi thử nghiệm dẫn Ul

Tổng số tôi hiện tại

Để có tổng dòng điện, tôi đo điện áp rơi Ur trên điện trở shunt. Tôi sử dụng chân tương tự cho điều đó. Tôi đo điện áp:

• U1 giữa GND và A0
• U2 giữa GND và A2

Khác nhau của điện áp này là điện áp rơi trên điện trở shunt bằng nhau: Ur = U2-U1.

Tổng dòng điện của tôi là: I = Ur / R_drop = Ur / 250

Điện áp rơi Ul

Để giảm điện áp trên led, tôi trừ U2 từ tổng điện áp U (phải là 5V): Ul = U - U2

Bước 3: Mã

phao U = 4980; // điện áp giữa GND và arduino VCC tính bằng mV = tổng điện áp

float U1 = 0; // 1 đầu dò

float U2 = 0; // 2 đầu dò

float Ur = 0; // sụt áp trên điện trở shunt

float Ul = 0; // sụt áp trên led

float I = 0; // tổng dòng điện trong mạch

float R_drop = 200; // điện trở của điện trở đóng

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, INPUT);

}

void loop ()

{

U1 = float (analogRead (A0)) / 1023 * U; // lấy điện áp giữa GND và A0 tính bằng milliVolts

U2 = float (analogRead (A1)) / 1023 * U; // lấy điện áp giữa GND và A1 tính bằng milliVolts

Ur = U2-U1; // giảm điện áp trên điện trở shunt

I = Ur / R_drop * 1000; // tổng dòng điện tính bằng microAmps

Ul = U-U2; // sụt áp trên led

Serial.print ("1");

Serial.print (U1);

Serial.print ("2");

Serial.print (U2);

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

Serial.print ("sụt áp trên điện trở shunt:");

Serial.print (Ur);

Serial.print ("sụt áp trên led:");

Serial.print (Ul);

Serial.print ("tổng hiện tại:");

Serial.println (I);

// tạm ngừng

chậm trễ (500);

}

Bước 4: Kiểm tra

Tôi đang thử nghiệm 2 đèn led, màu đỏ và màu xanh. Như bạn có thể thấy, đèn LED xanh lam có điện áp đầu gối lớn hơn, và đó là lý do tại sao đèn LED màu xanh lam cần đèn LED màu xanh lam bắt đầu thổi xung quanh 3 Volts.

Bước 5: Kiểm tra điện trở

I do I - đường cong V cho điện trở. Như bạn có thể thấy, đồ thị là tuyến tính. Đồ thị cho thấy, định luật Ohm chỉ hoạt động đối với điện trở, không áp dụng cho đèn led. Tôi tính điện trở, R = U / I. Các phép đo không chính xác ở giá trị dòng điện thấp, vì bộ chuyển đổi tương tự - kỹ thuật số trong Arduino có độ phân giải:

5V / 1024 = 4,8 mV và dòng điện -> 19,2 microAmps.

Tôi nghĩ rằng lỗi đo lường là:

• breadboard contants không phải là super contants và gây ra một số lỗi về điện áp
• điện trở đã qua sử dụng có điện trở khoảng 5%
• Giá trị ADC từ oscilate đọc tương tự