اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب و ارسال بی سیم مقادیر

در این پروژه هدف اصلی اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب یک بار الکتریکی و ارسال بی سیم آن می باشد که در نهایت می بایست در سمت مدار گیرنده این ولتاژ و جریان بصورت آنالوگ بازسازی شود.

تعریف پروژه اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب و ارسال بی سیم مقادیر، توسط دانشجوی کارشناسی ارشد به منظور بخشی از پایان نامه ایشان صورت گرفت. در این پروژه دو مدار طراحی شد که یکی از مدارات به عنوان فرستنده بود که وظیفه اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب یک بار الکتریکی که می توانست هر وسیله برقی مانند سشوار، اتو، لامپ … باشد را بر عهده داشت و در ادامه میزان ولتاژ و جریان اندازه گیری شده باید بصورت بی سیم توسط ماژول NRF24L01 در یک مسافتی منتقل می شد. مدار دوم که گیرنده بود بعد از دریافت اطلاعات دیجیتال ولتاژ و جریان، باید این مقادیر را بصورت آنالوگ بازسازی می کرد که بدین منظور از دو عدد آی سی D/A به شماره DAC0832 جهت بازسازی ولتاژ و جریان AC با دامنه پایین و بدون آفست استفاده شد

مدار نمونه گیر و فرستنده
در این مدار به منظور اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب در بخش ولتاژ از روش تقسیم مقاومتی و اعمال آفست به منظور حذف سطح منفی ولتاژ AC استفاده شد. برای اندازه گیری میزان جریان مصرفی بار نیز از آی سی جریانی به شماره ACS712 استفاده شده که این آی سی بصورت سری در مسیر بار الکتریکی قرار می گیرد. از جمله ویژگی های بارز آی سی جریان ACS712 میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- نویز کم در مسیر جریان آنالوگ
۲- پهنای باند دستگاه با فیلتر جدید
۳- پهنای باند ۸۰ کیلوهرتز
۴- حداکثر تاخیر ۵ میکرو ثانیه از زمان ورود جریان به مدار تا قرار گرفتن مقدار در خروجی
۵- حداکثر خطا خروجی در دمای ۲۵ درجه ۱٫۵ درصد
۶- اندازه کوچک و نصب سطحی
۷- مقاومت داخلی ۱٫۲ میلی اُهم
۸- حداقل ایزولاسیون بین پایه ۱-۴ تا پایه ۵-۸ برابر ۲٫۱ kVRMS
۹- ولتاژ کاری ۵ ولت
۱۰- حساسیت ولتاژ خروجی بین ۶۶ تا ۱۸۵ میلی ولت بر آمپر
۱۱- ولتاژ خروجی نسبی به ازای جریان AC و DC
۱۲- ولتاژ افست خروجی به شدت پایدار
۱۳- عدم هیسترزیس مغناطیسی (در حدود صفر)

تصاویر مدار نمونه گیر و فرستنده بصورت زیر می باشد:

بعد از اینکه مقادیر دیجیتال اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب توسط نمونه برداری های واحد A/D آماده شدند، از طریق ماژول وایرلس NRF24L01 در باند فرکانسی ۲٫۴ گیگاهرتز اقدام به ارسال اطلاعات نمودیم. کلیه عملیات نمونه برداری و ارسال اطلاعات باید بصورت آنلاین و بدون هیچ گونه وقفه ای صورت می پذیرفت تا پیوستگی سیگنال ها را در سمت گیرنده ای که وظیفه اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب را بر عهده داشت، از دست ندهیم.

مدار گیرنده و آشکارساز
در این مدار بعد از دریافت اطلاعات بصورت بی سیم اقدام به آشکار سازی مقادیر دیجیتال و بازسازی سیگنال آنالوگ توسط آی سی DAC0832 می نمائیم. به دلیل اینکه حتماً می بایست سیگنال های آنالوگ خروجی ضمن حفظ ماهیت خود، می بایست بدون آفست می بود، از این رو طراحی مدار راه انداز آی سی مبدل DAC0832 چالش هایی را به همراه داشت .

تصاویر مدار گیرنده و آشکارساز بصورت زیر می باشد:

در نهایت می بایست سیگنال خروجی توسط اسیلوسکوپ بررسی می شد که اولاً نباید خطای اندازه گیری وجود می داشت دوماً به هیچ عنوان در سیگنال بازسازی شده نباید ناپیوستگی بر روی دامنه سیگنال مشاهده می شد. در تصویر زیر شما می توانید شکل موج بازسازی شده ولتاژ (رنگ زرد) و جریان (رنگ آبی) را مشاهده نمائید .
برنامه نویسی پروژه اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب بهمراه ارسالی بی سیم مقادیر آن، به زبان C تحت کامپایلر CodeVision صورت گرفته است. در برنامه نویسی این پروژه سعی شده تا برنامه آن به نحوی آماده شود که علاوه بر بهینه بودن، از ساختار منطقی و منظمی تبعیت نماید و بدین منظور بیشتر کدها در قالب توابع فرعی و یک سری کتابخانه های اختصاصی همراه با کامنت داخل کدها، می باشد .

عنایت داشته باشید که در صورت درخواست، ما میتوانیم هر نوع تغییراتی را در پروژه اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب و ارسال بی سیم مقادیر، اعمال نماییم یا حتی این پروژه را بصورت ترکیبی با پروژه های دیگر به کار گیریم.