在本文中，我们将使用Arduino开发板制作一个交流电压测量装置，测量我们家中交流电源的电压。我们将在Arduino IDE的串行监视器上打印输出该电压，并在万用表上显示出来。

制作数字电压表比模拟电压更容易一些，因为在制作模拟电压表时，您必须具备一些物理参数的知识，如扭矩、摩擦损耗等。然而在制作数字电压表时，您只需使用LCD或LED矩阵或甚至你的笔记本电脑打印输出电压值即可。

所需的元件

●  一个220-12变压器

●   1N4007二极管

●   1uf电容

●   10k和4.7K电阻器

●   齐纳二极管（5v）

●   Arduino UNO开发板

●   连接导线

Arduino电压表电路连接示意图

该Arduino电压表的电路图如上所示。

连接方式：

1.    将变压器的高压侧（220V）连接到主电源，将低压（12V）连接到分压器电路。

2.    将10k电阻与4.7k电阻串联，但确保以4.7k电阻为输入电压。

3.    如图所示连接二极管。

4.    将电容和齐纳二极管连接至4.7K电阻。

5.    将二极管N端连接到Arduino的模拟引脚A0。

**注意：请将Arduino的接地引脚连接到图中所示的位置，否则电路将无法工作。

需要分压电路？

当我们使用220/12 V变压器时，我们在lv端可以得到12V的电压。由于该电压不适合作为Arduino的输入，因此我们需要一个分压电路，输出适合的电压值作为Arduino的输入。

为什么要连接二极管和电容？

由于Arduino不使用负电压值作为输入信号，我们首先需要消除降压AC的负循环，从而Arduino采集到的只有正电压值。因此，二极管被连接以整流降压。

这种半波整流电压不平滑，因为它包含不能给出任何精确模拟值的大波纹。因此，连接电容器可以平滑交流信号。

齐纳二极管的用途？

如果电压大于5v，Arduino开发板可能会损坏。因此，连接一个5v齐纳二极管以确保Arduino的安全性，如果该电压超过5v，则会击穿。

Arduino交流电压表的工作原理

1.     在变压器的一端可获得降压电压，适用于正常额定电阻。

2.    然后我们得到4.7k电阻上的合适的电压值

3.   可以通过在proteus上模拟仿真该电路来找到可测量的最大电压。

4.   Arduino以0至1023之间的模拟值的形式将该电压作为引脚A0的输入。0为0伏，1023为5v。

5.   然后Arduino将该模拟值转换成相应的电源交流电压，由公式计算。

模拟仿真

在proteus中制作精确的电路，然后模拟仿真。要找到该电路可以测量的最大电压，并使用试验方法。

在交流发电机的峰值电压440（311 r.m.s）时，引脚A0上的电压为5伏，即最大值。因此，该电路可以测量最大的311 r.m.s电压。

对于220 r.m.s至440v之间的各种电压进行仿真。

代码说明

在本文末尾给出了完整的Arduino电压表代码，并进行了详细注释。这里我们介绍一下部分代码。

m是在引脚A0上接收的输入模拟值，即，

1. m=    pinMode (A0,INPUT) ;  // set pin a0 as input pin

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要将变量n分配给该公式，n =（m * .304177），首先使用模拟部分获得的数据进行某种计算：

如仿真照片所示，当输入a.c电压为311伏特时，在引脚A0处获得5v或1023的模拟值。因此：

1023模拟量对应于311伏电源

所以任何随机模拟值对应于（311/1023）* m，其中m是模拟值。

所以我们得到这个公式：

n=(311/1023)*m volts 或者 n=(m*.304177)

现在这个电压值通过串行命令打印在串行监视器上，如下所述。并在万用表中显示，如下面的视频所示。

在屏幕上打印输出的值是：

代码中指定的模拟输入值：

1. Serial.print("   analog input  ") ; // this gives name which is “analog input”  to the printed analog value
   
2. Serial.print(m);// this simply prints the input analog value

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代码中指定的所需的a.c电压：

1. Serial.print("   ac voltage  ") ; // this gives name  “ac voltage”  to the printed analog value
   
2. Serial.print(n) ;  // this simply prints the ac voltage value

复制代码

代码

1. int m;// initialise variable m
   
2. float n;//initialise variable n
   
3. void setup()
   
4. {
   
5.   pinMode(A0,INPUT); // set pin a0 as input pin
   
6.   Serial.begin(9600);// begin serial communication between arduino and pc
   
7. }
   
8. void loop()
   
9. {
   
10.   m=analogRead(A0);// read analog values from pin A0 across capacitor
    
11.    n=(m* .304177);// converts analog value(x) into input ac supply value using this formula ( explained in woeking section)
    
12.   
    
13.    Serial.print("   analaog input  " ) ; // specify name to the corresponding value to be printed
    
14.    Serial.print(m) ; // print input analog value on serial monitor
    
15.    Serial.print("   ac voltage  ") ; // specify name to the corresponding value to be printed
    
16.    Serial.print(n) ; // prints the ac value on Serial monitor
    
17.    Serial.println();
    
18. }

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译者注：本文翻译自https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/arduino-ac-voltmeter，感谢Ankit Negi做出的贡献，如有错漏，敬请指正。