I -V krivulja z Arduinom: 5 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:08

Odločil sem se ustvariti I -V krivuljo LED. Imam pa samo en multimeter, zato sem z Arduino Uno ustvaril preprost IV-meter.

Iz Wikija: Tokovno -napetostna karakteristika ali I -V krivulja (tok -napetostna krivulja) je razmerje, ki je običajno predstavljeno kot diagram ali graf, med električnim tokom skozi vezje, napravo ali material in ustrezno napetostjo ali potencialna razlika v njem.

1. korak: Seznam materialov

Za ta projekt boste potrebovali:

Arduino Uno s kablom USB

kabel za ploščo in duponts

LED diode (uporabil sem 5 mm rdeče in modre LED)

padec upor (shunt upor) - odločil sem se za 200 ohm (za 5V je največji tok 25 mA)

upori ali potenciometer, uporabljam mešanico uporov - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2,2k, 1k, 500k

2. korak: Vezje

Vezje je sestavljeno iz preskusnega vodila, ranžirnega upora (R_drop) za merjenje toka. Za spreminjanje padca napetosti in toka uporabljam različne upore (R_x).

Osnovno načelo je:

• dobite skupni tok I v vezju
• dobite padec napetosti na testni led Ul

Skupni tok I

Da dobim skupni tok, izmerim padec napetosti Ur na šantu upor. Za to uporabljam analogne zatiče. Merim napetost:

• U1 med GND in A0
• U2 med GND in A2

Različne napetosti so enake padce napetosti na šantu upornika: Ur = U2-U1.

Skupni tok I je: I = Ur/R_drop = Ur/250

Padec napetosti Ul

Da dobim padec napetosti na LED, odvzamem U2 od skupne napetosti U (ki mora biti 5V): Ul = U - U2

3. korak: Koda

plovec U = 4980; // napetost med GND in arduino VCC v mV = skupna napetost

plovec U1 = 0; // 1 sonda

plovec U2 = 0; // 2 sonda

plovec Ur = 0; // padec napetosti na shunt uporu

plovec Ul = 0; // padec napetosti na led

plovec I = 0; // skupni tok v tokokrogu

plovec R_drop = 200; // upor zaprtega upora

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, INPUT);

}

void loop ()

{

U1 = plovec (analogRead (A0))/1023*U; // dobimo napetost med GND in A0 v miliVoltih

U2 = plovec (analogno branje (A1))/1023*U; // dobimo napetost med GND in A1 v miliVoltih

Ur = U2-U1; // padec napetosti na shunt uporu

I = Ur/R_drop*1000; // skupni tok v mikroAmpih

Ul = U-U2; // padec napetosti na led

Serial.print ("1");

Serijski.tisk (U1);

Serial.print ("2");

Serijski.tisk (U2);

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

Serial.print ("padec napetosti na shunt uporu:");

Serial.print (Ur);

Serial.print ("padec napetosti na LED:");

Serijski.tisk (Ul);

Serial.print ("skupni tok:");

Serial.println (I);

// pavza

zamuda (500);

}

4. korak: Testiranje

Testiral sem 2 LED, rdečo in modro. Kot lahko vidite, ima modra LED napetost kolena večjo, zato modra LED dioda potrebuje modro LED, ki začne pihati okoli 3 voltov.

5. korak: Preizkusite upor

Za upor naredim krivuljo I - V. Kot lahko vidite, je graf linearen. Grafi kažejo, da Ohmov zakon deluje samo za upore, ne za LED diode. Izračunam upor, R = U/I. Meritve pri nizkih tokovih niso natančne, saj ima analogno -digitalni pretvornik v Arduinu ločljivost:

5V / 1024 = 4,8 mV in tok -> 19,2 mikroAmps.

Mislim, da so napake pri merjenju:

• kontaktne plošče niso super vsebine in povzročajo napake pri napetosti
• Odpornost rabljenih uporov je približno 5 %
• Vrednosti ADC iz analognega branja nihajo