Имеется задача обнаружение наличия напряжение в сети, в данном случае напряжение в сети постоянного тока и в этом нам поможет делитель напряжения.
Или детекция напряжение с использованием ESP8266
А вообще они, делители напряжение бывают разные резистивные, емкостные, индуктивные.
Но мы, для начала, разберемся с резистивным (резисторным) делителем напряжения.
Что делает делитель? Правильно он делит, в данном случае напряжение и чаще всего на две части.
Делитель напряжения можно представить как два последовательных участка цепи, называемые плечами, сумма напряжений на которых равна входному напряжению.
Давайте разберемся как рассчитать параметры. Для начала запишем исходные данные:
- Uобщ=U1+U2
- Rобщ=R1+R2
- Iобщ=I1=I2
Закон великого и ужасного Ома:
Iобщ= Uобщ/Rобщ или Iобщ= Uобщ/(R1+R2)
U2=R2 х I2 или заменяя I2 на Uобщ/(R1+R2) получим
U2=R2 х (Uобщ/(R1+R2))
по аналогии так же будет и с U1
Все это можно рассчитать вручную, но это долго, муторно и не интересно. Поэтому воспользуемся калькуляторами, их много в сети, ну например вот этот: https://cxem.net/calc/divider_calc.php
При применения резисторного делителя напряжение помним что:
- Нагрузка подключается параллельно к одному из резисторов делителя, то есть шунтирует его, то общее сопротивление цепи снижается и происходит перераспределение падений напряжений. Отсюда сопротивление нагрузки должно быть гораздо больше сопротивления резистора делителя. В противном случае схема будет работать нестабильно с отклонением от заданных параметров.
- Распределение U между R1 и R2 определяется исключительно их относительными значениями, а не абсолютными величинами. В данном случае неважно, будут ли R1 и R2 иметь значение 2 кОм и 1 кОм или 200 кОм и 100 кОм. Но (!) при более низких значениях сопротивлений можно получить большую мощность на нагрузке, но следует помнить, что и больше мощности преобразуется в тепло, то есть израсходуется невозвратно впустую. Поэтому для детекции чего либо т. е. если мы подключаем к Ардуино, ESP8266 или другому микроконтроллеру сопротивление резиторов может быть большое так как мощность в данном случае не важна.
Посмотри как датчики напряжение реализованы у Китайцев, вот пожалуйста устройство с названием "Voltage Sensor"
На этой иллюстрации наглядно видно супер сложное строение устройства помимо контактных пинов есть еще целых два резистора следующими номиналами R1= 30Kom, R2=7,5Kom. А так же надпись, что измеряет оно постоянное напряжение до 25 вольт.
Нарисуем схему еще раз для наглядности и посчитаем что там получается. Воспользуемся любым калькулятором из сети, например таким: https://cxem.net/calc/divider_calc.php
Получаем при:
Uобщ=3 вольта; U1=2,4в; U2=0,6в
Uобщ=5 вольта; U1=4в; U2=1в
Uобщ=10 вольта; U1=2в; U2=8в
Uобщ=12 вольта; U1=9,6в; U2=2,4в
Uобщ=12 вольта; U1=13,2в; U2=3,3в
Uобщ=25 вольта; U1=20в; U2=5в
Таким образом делитель напряжения делит это самое напряжение в соотношении 1:5.
Видно что при 25 вольтах на нижнем плече (U2) будет напряжение 5 вольт т. е. это подходит для ардуины (отсюда и взялось максимальное измеримое напряжение в 25 вольт). Для ESP максимум измеряемого напряжение будет 16,5 вольта, потому как тогда на цифровой PIN уйдет максимальное для ESP 3.3 вольта.
Таким образом собрав измеритель напряжение вы можете не только сказать есть напряжение или нет, но и измерить его подключив выход датчика к аналоговому порту ESP8266 или Ардуины. Для ESP8266 вы сможете измерить до 4 вольт, а на Ардуине до 25 вольт. Как так, скажите Вы, мы же считали что на ESP8266 можно подать через измеритель до 16.5 вольт, а сейчас оказалось только до 4 вольт. А дело вот в чем. Обнаружить можно до 16,5 вольт, а измерить только до 4 вольт и все дело в аналоговом входе (ADC) ESP8255. На обычный PIN ESP8266 мы можем подать напряжение до 3,3 вольт, а на аналоговый PIN только до 1 вольта.
(!) При подключении помним, что аналоговые входы (ADC) ESP8266 имеют диапазон входного напряжения 0-1 В, и выдают диапазон значений 0-1023
На цифровом ПИНе(PIN) мы не сможем ничего измерить только сказать есть сигнал или его нет ("0" или "1", "высокий" или "низкий" уровень), а вот на аналоговом ПИНе(PIN) уже можем провести измерения, но только до 4 вольт.
Практическая реализация
На практике выглядит так и это сборка на много меньше чем китайская плата которая выше.
Или вот так, на схеме.
Допуск (или точность) резистора
Так как вся наша схема состоит только из резисторов то от них зависит точность измерений
Допуск это точность или возможное отклонение в % сопротивления от значения обозначенного на резисторе
Резисторы бывают с точностью:
- 20% (были раньше с такой точностью)
- 10% (были раньше, но и сейчас иногда встречаются)
- 5% (наиболее распространенная точность)
- 1% до 0,01% - высокоточные и точные резисторы (для специальных применений)
Самая распространённая, обычная точность резисторов на сегодняшний момент 5%.
Так вот, наши китайские братья пишут что используют в схеме "Voltage Sensor" высокоточные резисторы. На фото китайской платы на самом деле резисторы с отклонением в 1%, я использовал резисторы с 5% отклонением. Но если честно, я что то сомневаюсь, что они на самом деле высокоточные. Если вы хотите как можно более точно измерять напряжение так же рекомендуется использовать высокоточные резисторы, а в обычной жизни подойдут и обычные резисторы.
На этом на сегодня все, долее мы подключим нашу маленькую сборку к ESP8266 поэтому как всегда Продолжение следует...
Возможно Вас заинтересует статьи по близкой тематике
- Подключаем кнопку и светодиод и настраиваем их в прошивке ESP Easy
- Подключаем кнопку и светодиод и настраиваем их в прошивке ESP Easy
Подписывайтесь на наш канал TehnoZet-2, там много интересного! Мы только развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения - ставьте лайк, жмите палец вверх!
