Mając prostą znajomość Arduino i obwodu dzielnika napięcia, możemy zamienić Arduino w woltomierz cyfrowy i możemy zmierzyć napięcie wejściowe za pomocą Arduino i wyświetlacza LCD 16x2.
Arduino ma kilka analogowych pinów wejściowych, które łączą się z konwerterem analogowo-cyfrowym (ADC) wewnątrz Arduino. Arduino ADC to dziesięciobitowy konwerter, co oznacza, że wartość wyjściowa będzie mieściła się w zakresie od 0 do 1023. Wartość tę uzyskamy wykorzystując funkcję analogRead () . Jeśli znasz napięcie odniesienia, możesz łatwo obliczyć napięcie obecne na wejściu analogowym. Możemy użyć obwodu dzielnika napięcia do obliczenia napięcia wejściowego. Dowiedz się więcej o ADC w Arduino tutaj.
Zmierzone napięcie jest wyświetlane na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym (LCD) 16x2. Wyświetliliśmy również napięcie w Serial Monitor Arduino IDE i potwierdziliśmy zmierzone napięcie za pomocą multimetru.
Wymagany sprzęt:
- Arduino uno
- 16x2 LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny)
- Rezystor 100 kΩ
- Rezystor 10 kΩ
- Potencjometr 10 kΩ
- Płytka prototypowa
- przewody połączeniowe
Obwód dzielnika napięcia:
Przed wejściem do tego obwodu woltomierza Arduino, omówmy obwód dzielnika napięcia.
Dzielnik napięcia jest obwodem rezystancyjnym i jest pokazany na rysunku. W tej sieci rezystancyjnej mamy dwa rezystory. Jak pokazano na rysunku, R1 i R2, które mają 10k i 100k omów. Środek gałęzi jest brany do pomiaru jako wejście anologa do Arduino. Spadek napięcia na R2 nazywa się Vout, to jest podzielone napięcie naszego obwodu.
Formuły:
Korzystając ze znanej wartości (dwie wartości rezystora R1, R2 i napięcie wejściowe), możemy podstawić w poniższym równaniu, aby obliczyć napięcie wyjściowe.
Vout = Vin (R2 / R1 + R2)
To równanie stwierdza, że napięcie wyjściowe jest wprost proporcjonalne do napięcia wejściowego i stosunku R1 do R2.
Stosując to równanie w kodzie Arduino, można łatwo wyliczyć napięcie wejściowe. Arduino może mierzyć tylko napięcie wejściowe DC + 55 V, innymi słowy, podczas pomiaru 55 V pin analogowy Arduino będzie miał maksymalne napięcie 5 V, więc można bezpiecznie mierzyć w tym limicie. Tutaj wartość rezystorów R2 i R1 jest ustawiona na 100000 i 10000, czyli w stosunku 100: 10.
Schemat obwodu i połączenia:
Podłączenie tego woltomierza cyfrowego Arduino jest proste i pokazane na poniższym schemacie obwodu:
Pin DB4, DB5, DB6, DB7, RS i EN wyświetlacza LCD są bezpośrednio podłączone do pinów D4, D5, D6, D7, D8, D9 Arduino Uno
Punkt środkowy dwóch rezystorów R1 i R2, który tworzy obwód dzielnika napięcia, jest podłączony do Arduino Pin A0. Podczas gdy pozostałe 2 końce są podłączone do napięcia wejściowego (mierzonego napięcia) i masy.
Kodowanie Objaśnienie:
Pełny kod Arduino do pomiaru napięcia DC jest podany w części Kod poniżej. Kod jest prosty i łatwy do zrozumienia.
Główną częścią kodu jest konwersja i odwzorowanie podanego napięcia wejściowego na wyświetlane napięcie wyjściowe za pomocą podanego powyżej równania Vout = Vin (R2 / R1 + R2). Jak wspomniano wcześniej, wartość wyjściowa Arduino ADC będzie wynosić od 0 do 1023, a maksymalne napięcie wyjściowe Arduino wynosi 5 V, więc musimy pomnożyć wejście analogowe przy A0 do 5/1024, aby uzyskać rzeczywiste napięcie.
void loop () {int analogvalue = analogRead (A0); temp = (wartość analogowa * 5,0) / 1024,0; // FORMUŁA UŻYWANA DO KONWERSJI NAPIĘCIA input_volt = temp / (r2 / (r1 + r2));
Tutaj wyświetliliśmy zmierzoną wartość napięcia na wyświetlaczu LCD i szeregowym monitorze Arduino. Więc tutaj w kodzie Serial.println jest używany do drukowania wartości na monitorze szeregowym, a lcd.print jest używany do drukowania wartości na wyświetlaczu LCD 16x2.
Serial.print ("v ="); // wyświetla wartość napięcia w monitorze szeregowym Serial.println (input_volt); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Napięcie ="); // wyświetla wartość napięcia na wyświetlaczu LCD lcd.print (input_voltage);
W ten sposób możemy łatwo obliczyć napięcie DC za pomocą Arduino. Obejrzyj poniższy film demonstracyjny. Obliczenie napięcia AC za pomocą Arduino jest nieco trudne, możesz to sprawdzić tutaj.