Подключение датчика ZMPT101B к Arduino

ZMPT101B датчик переменного напряжения для Arduino – это модуль на основе понижающего трансформатора напряжения, который позволяет измерять напряжение переменного тока до 250 В. Для приведения показаний модуля в читаемый вид, используется операционный усилитель, установленный на модуле. Для работы нужно подключить к модулю питание 5 Вольт от Ардуино, подать переменное напряжение на трансформатор и подключить аналоговый выход к любому аналоговому пину.

ZMPT101B Ардуино характеристики, описание

При помощи датчика ZMPT101B можно измерять переменное напряжение в бытовой сети и безопасно передавать показания на вход микроконтроллера. Модуль основан на маломощном трансформаторе, при помощи которого показания не искажаются, а повторяют форму сигнала переменного напряжения. Датчик безопасен, так как имеет гальваническую развязку от высоковольтного входа. Для калибровки показаний, на модуле zmpt101b установлен подстроечный резистор (потенциометр).

Характеристики ZMPT101B (даташит, схема)

• Вес: 20 g
• Габариты: 51 × 21 × 21 mm
• Модель трансформатора: ZMPT101B
• Напряжение питания: 5 Вольт
• Номинальный ток: 2 мА
• Диапазон измеряемого напряжения: 195-250 В
• Рабочий диапазон температур: от -40 °C до +70 °C

Основной элемент модуля — трансформатор ZMPT101B производства Qingxian Zeming Langxi Electronic. По сути, для изменения переменного напряжения необходим ограничивающий резистор на первичной цепи и резистор на вторичной цепи. Остальная часть схемы модуля усиливает и сдвигает измеряемое напряжение в положительную сторону, чтобы не было отрицательного напряжения. Осторожно, высокое напряжение! Соблюдайте технику безопасности при работе с датчиком!

Подключение датчика ZMPT101B к Ардуино

При подключении модуля переменного напряжения ZMPT101B к Ардуино необходимо подключить аналоговый выход OUT датчика к аналоговому пину A1 Arduino, затем подключить питание — выводы GND и VCC к пинам микроконтроллера GND и +5V. После этого можно подключить силовую часть, для этого выводы L и N модуля подключаем к сети 220 Вольт. Смотри схему подключение на картинке выше. После сборки схемы загрузите следующую программу в плату Ардуино.

Программа для калибровки датчика переменного напряжения

void setup() {
Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
Serial.println(analogRead(A1));
delay(100);
}

Пояснения к коду:

1. после загрузки программы откройте вкладку «Инструменты» в Arduino IDE и нажмите «Плоттер по последовательному соединению»;
2. крутите потенциометр на модуле, чтобы добиться максимально идеальной синусоиды, как на рисунке ниже.

Скетч. Подключение zmpt101b к Ардуино без библиотеки

double sensorValue1 = 0;
double sensorValue2 = 0;
int crosscount = 0;
int climb_flag = 0;
int val[100];
int max_v = 0;
double VmaxD = 0;
double VeffD = 0;
double Veff = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(A1, INPUT);
}

void loop() {

  for (int i=0; i<100; i++) {
    sensorValue1 = analogRead(A1);
    if (analogRead(A1) > 511) { val[i] = sensorValue1; }
    else { val[i] = 0; }
    delay(1);
  }

  max_v = 0;

  for ( int i = 0; i < 100; i++ ) {
    if ( val[i] > max_v ) { max_v = val[i]; }
    val[i] = 0;
  }
  if (max_v != 0) {
    VmaxD = max_v;
    VeffD = VmaxD / sqrt(2);
    Veff = (((VeffD - 420.76) / -90.24) * -210.2) + 210.2;
  }
  else { Veff = 0; }
  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.println(Veff);
  VmaxD = 0;

  delay(100);
}

Пояснения к коду:

1. программа сначала находит максимальное напряжение (пиковое значение) и преобразует его в среднеквадратичное значение.

В следующем примере подключим к микроконтроллеру Ардуино светодиод к 10 пину и будем использовать библиотеку EmonLib.h в программе. Библиотеку можно скачать на нашем сайте, ссылка на скачивание размещена выше. После сборки схемы загрузите следующий код в плату. Возможно, потребуется изменить условия в операторе if, чтобы происходило включение / выключение светодиода.

Скетч. Подключение zmpt101b с библиотекой EmonLib.h

#include "EmonLib.h"
EnergyMonitor emon1;

void setup() {  
  Serial.begin(9600);
  pinMode(10, OUTPUT);
  emon1.current(A1, 111.1); // input pin, calibration
}

void loop() {
  double Irms = emon1.calcIrms(1480);
  
  Serial.print(Irms*230.0);
  Serial.print(" ");
  Serial.println(Irms);
  
  if (Irms*230.0 < 230) {gigitalWrite (10, HIGH);}
  else {digitalWrite (10, LOW);}
}

Пояснения к коду:

1. использование библиотеки EmonLib.h значительно упрощает программу.

Заключение. Датчик переменного напряжения zmpt101b можно использовать в проектах Ардуино при измерении напряжения для умной розетки, автопереключение ИБП при падении и восстановлении номинального напряжения, для учета мощности потребления (в связке с модулем измерения потребления).

One Reply to “Подключение датчика ZMPT101B к Arduino”

1. второй скетч предназначен для измерения тока, а не напряжения и с данным датчиком работать не будет.

   Ответить

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.