Křivka I - V s Arduinem: 5 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Rozhodl jsem se vytvořit I – V křivku LED diod. Ale mám jen jeden multimetr, takže jsem vytvořil jednoduchý I-V metr s Arduino Uno.

Z Wiki: Charakteristika proudového napětí nebo křivka I – V (křivka proud – napětí) je vztah, obvykle znázorněný jako graf nebo graf, mezi elektrickým proudem obvodem, zařízením nebo materiálem a odpovídajícím napětím, popř. potenciální rozdíl v tom.

Krok 1: Seznam materiálů

Pro tento projekt budete potřebovat:

Arduino Uno s USB kabelem

prkénko a duponty kabel

LED (použil jsem 5 mm červené a modré LED)

poklesový odpor (zkratový odpor) - rozhodl jsem se pro 200 ohmů (pro 5V je maximální proud 25 mA)

rezistory nebo potenciometr, používám mix rezistorů - 100k, 50k, 20k, 10k, 5k, 2,2k, 1k, 500k

Krok 2: Okruh

Obvod se skládá z testování LED, zkratového odporu (R_drop) pro měření proudu. Ke změně poklesu napětí a proudu používám různé odpory (R_x).

Základní princip je:

• získejte celkový proud I v obvodu
• získejte pokles napětí při testování LED Ul

Celkový proud I

Abych získal celkový proud, změřím pokles napětí Ur na bočníkovém rezistoru. K tomu používám analogové piny. Měřím napětí:

• U1 mezi GND a A0
• U2 mezi GND a A2

Rozdíl těchto napětí je stejný pokles napětí na bočníkovém rezistoru: Ur = U2-U1.

Celkový proud I je: I = Ur/R_drop = Ur/250

Pokles napětí Ul

Abych dostal pokles napětí na LED, odečtu U2 od celkového napětí U (které by mělo být 5V): Ul = U - U2

Krok 3: Kód

plovák U = 4980; // napětí mezi GND a arduino VCC v mV = celkové napětí

float U1 = 0; // 1 sonda

float U2 = 0; // 2 sonda

float Ur = 0; // pokles napětí na bočníkovém rezistoru

float Ul = 0; // pokles napětí na led

float I = 0; // celkový proud v obvodu

float R_drop = 200; // odpor zavíracího odporu

neplatné nastavení ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (A1, VSTUP);

}

prázdná smyčka ()

{

U1 = float (analogRead (A0))/1023*U; // získejte napětí mezi GND a A0 v miliVoltech

U2 = float (analogRead (A1))/1023*U; // získejte napětí mezi GND a A1 v miliVoltech

Ur = U2-U1; // pokles napětí na bočníkovém rezistoru

I = Ur/R_drop*1000; // celkový proud v mikroAmpérech

Ul = U-U2; // pokles napětí na led

Serial.print ("1");

Serial.print (U1);

Serial.print ("2");

Serial.print (U2);

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

Serial.print ("pokles napětí na bočníkovém rezistoru:");

Serial.print (Ur);

Serial.print ("pokles napětí na LED:");

Serial.print (Ul);

Serial.print ("celkový proud:");

Serial.println (I);

// pauza

zpoždění (500);

}

Krok 4: Testování

Testuji 2 LED diody, červenou a modrou. Jak vidíte, modrá LED má napětí v koleni větší, a proto modrá LED potřebuje, aby modrá LED začala foukat kolem 3 voltů.

Krok 5: Testování odporu

Křivka I - V pro rezistor. Jak vidíte, graf je lineární. Grafy ukazují, že Ohmův zákon funguje pouze pro rezistory, nikoli pro diody. Vypočítám odpor, R = U/I. Měření nejsou při nízkých hodnotách proudu přesná, protože analogově -digitální převodník v Arduinu má rozlišení:

5V / 1024 = 4,8 mV a proud -> 19,2 mikroAmpérů.

Myslím, že chyby měření jsou:

• kontajnery na prkénku nejsou superobsahy a dělají určité chyby v napětí
• použité rezistory mají kolem 5 % rozmanitost odporu
• Hodnoty ADC z analogového čtení oscilují