Krzywa I - V z Arduino: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Postanowiłem stworzyć krzywą I–V diod led. Ale mam tylko jeden multimetr, więc stworzyłem prosty miernik I-V z Arduino Uno.

Z Wiki: Charakterystyka prądowo-napięciowa lub krzywa I-V (krzywa prądowo-napięciowa) to relacja, zwykle przedstawiana jako wykres lub wykres, między prądem elektrycznym przepływającym przez obwód, urządzenie lub materiał a odpowiednim napięciem lub potencjalna różnica między nim.

Krok 1: Lista materiałów

Do tego projektu będziesz potrzebować:

Arduino Uno z kablem USB

kabel płytki stykowej i duponty

diody led (użyłem diody czerwonej i niebieskiej 5 mm)

rezystor spadkowy (rezystor bocznikowy) - zdecydowałem się na 200 omów (dla 5V maksymalny prąd 25 mA)

rezystory lub potencjometr, używam mix rezystorów - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2.2k, 1k, 500k

Krok 2: Obwód

Układ polega na testowaniu led, rezystora bocznikowego (R_drop) do pomiaru prądu. Do zmiany spadku napięcia i prądu używam różnych rezystorów (R_x).

Podstawowa zasada to:

• uzyskać całkowity prąd I w obwodzie
• uzyskać spadek napięcia na testowej diodzie LED Ul

Całkowity prąd I

Aby uzyskać całkowity prąd, mierzę spadek napięcia Ur na rezystorze bocznikowym. Używam do tego pinów analogowych. Mierzę napięcie:

• U1 między GND a A0
• U2 między GND a A2

Różne od tych napięć są równe spadkowi napięcia na rezystorze bocznikowym: Ur = U2-U1.

Całkowity prąd I wynosi: I = Ur/R_drop = Ur/250

Spadek napięcia Ul

Aby uzyskać spadek napięcia na diodzie odejmuję U2 od całkowitego napięcia U (które powinno wynosić 5V): Ul = U - U2

Krok 3: Kod

pływak U = 4980; // napięcie między GND a arduino VCC w mV = całkowite napięcie

pływak U1=0; // 1 sonda

pływak U2=0; // 2 sondy

pływak Ur=0; // spadek napięcia na rezystorze bocznikowym

pływak Ul=0; // spadek napięcia na diodzie

pływak I =0; // całkowity prąd w obwodzie

pływak R_drop=200; // rezystancja opornika zamykającego

pusta konfiguracja()

{

Serial.początek(9600);

pinMode(A0, WEJŚCIE);

pinMode(A1, WEJŚCIE);

}

pusta pętla()

{

U1 = float(analogowyOdczyt(A0))/1023*U; // uzyskaj napięcie między GND a A0 w miliwoltach

U2 = float(analogowyOdczyt(A1))/1023*U; // uzyskaj napięcie między GND a A1 w miliwoltach

Ur=U2-U1; // spadek napięcia na rezystorze bocznikowym

I=Ur/R_drop*1000; // prąd całkowity w mikroamperach

Ul=U-U2; // spadek napięcia na diodzie

Serial.print("1");

Druk.seryjny(U1);

Serial.print(" 2 ");

Druk.seryjny(U2);

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

Serial.print(" spadek napięcia na rezystorze bocznikowym: ");

Serial.print(Ur);

Serial.print(" spadek napięcia na diodzie: ");

Serial.print(Ul);

Serial.print(" prąd całkowity: ");

Serial.println(I);

// pauza

opóźnienie (500);

}

Krok 4: Testowanie

Testuję 2 ledy, czerwony i niebieski. Jak widać, niebieska dioda ma większe napięcie kolan i dlatego niebieska dioda musi zacząć świecić w okolicach 3 V.

Krok 5: Testowanie rezystora

Ja robię I - krzywa V dla rezystora. Jak widać wykres jest liniowy. Wykresy pokazują, że prawo Ohma działa tylko dla rezystorów, a nie dla diod led. Obliczam opór, R = U/I. Pomiary nie są dokładne przy małych wartościach prądów, ponieważ przetwornik analogowo-cyfrowy w Arduino posiada rozdzielczość:

5V / 1024 = 4,8 mV i prąd -> 19,2 mikroamperów.

Myślę, że błędy pomiaru to:

• zawartość płytki stykowej nie jest super stała i powoduje pewne błędy w napięciu
• używane rezystory mają około 5% zróżnicowania rezystancji
• Wartości ADC z analogowego odczytu oscylują