Díky jednoduché znalosti Arduina a obvodu pro dělení napětí můžeme Arduino přeměnit na digitální voltmetr a měřit vstupní napětí pomocí Arduina a 16x2 LCD displeje.
Arduino má několik analogových vstupních pinů, které se připojují k analogově-digitálnímu převodníku (ADC) uvnitř Arduina. Arduino ADC je desetibitový převodník, což znamená, že výstupní hodnota bude v rozsahu od 0 do 1023. Tuto hodnotu získáme pomocí funkce analogRead () . Pokud znáte referenční napětí, můžete snadno vypočítat napětí přítomné na analogovém vstupu. K výpočtu vstupního napětí můžeme použít obvod děliče napětí. Další informace o ADC v Arduinu najdete zde.
Naměřené napětí je zobrazeno na 16x2 displeji z tekutých krystalů (LCD). Rovněž jsme zobrazili napětí v Serial Monitoru Arduino IDE a potvrdili měřené napětí pomocí multimetru.
Požadovaný hardware:
- Arduino uno
- 16x2 LCD (displej z tekutých krystalů)
- 100 k ohm rezistor
- 10 k ohm rezistor
- Potenciometr 10 kOhm
- prkénko na prkénko
- propojovací vodiče
Obvod děliče napětí:
Před vstupem do tohoto obvodu voltmetru Arduino pojďme diskutovat o obvodu děliče napětí.
Dělič napětí je odporový obvod a je znázorněn na obrázku. V této odporové síti máme dva odpory. Jak je znázorněno na obrázku, R1 a R2 mají 10k a 100k ohmů. Střed větve se převede na měření jako anologický vstup do Arduina. Pokles napětí na R2 se nazývá Vout, to je rozdělené napětí našeho obvodu.
Vzorce:
Pomocí známé hodnoty (dvě hodnoty odporu R1, R2 a vstupní napětí) můžeme v rovnici níže dosadit výstupní napětí.
Vout = Vin (R2 / R1 + R2)
Tato rovnice uvádí, že výstupní napětí je přímo úměrné vstupnímu napětí a poměru R1 a R2.
Použitím této rovnice v Arduino kódu lze snadno odvodit vstupní napětí. Arduino může měřit pouze stejnosměrné vstupní napětí + 55 V, jinými slovy, při měření 55 V bude analogový kolík Arduino na maximálním napětí 5 V, takže je bezpečné měřit v tomto limitu. Zde jsou hodnoty rezistorů R2 a R1 nastaveny na 100 000 a 10 000, tj. V poměru 100: 10.
Schéma zapojení a zapojení:
Připojení tohoto digitálního voltmetru Arduino je jednoduché a je znázorněno na schématu zapojení níže:
Pin DB4, DB5, DB6, DB7, RS a EN na LCD jsou přímo připojeny k pinům D4, D5, D6, D7, D8, D9 společnosti Arduino Uno
Středový bod dvou rezistorů R1 a R2, který tvoří obvod děliče napětí, je připojen k Arduino Pin A0. Zatímco další 2 konce jsou připojeny ke vstupnímu voltu (měřené napětí) a GND.
Vysvětlení kódování:
Celý Arduino kód pro měření stejnosměrného napětí je uveden v části Kód níže. Kód je jednoduchý a lze mu snadno porozumět.
Hlavní částí kódu je převést a zmapovat dané vstupní napětí na zobrazené výstupní napětí pomocí výše uvedené rovnice Vout = Vin (R2 / R1 + R2). Jak již bylo zmíněno dříve, výstupní hodnota Arduino ADC se bude pohybovat od 0 do 1023 a maximální výstupní napětí Arduino je 5v, takže musíme znásobit analogový vstup na A0 na 5/1024, abychom získali skutečné napětí.
void loop () {int analogvalue = analogRead (A0); teplota = (analogová hodnota * 5,0) / 1024,0; // FORMULA POUŽITÁ K PŘEVODU NAPĚTÍ input_volt = temp / (r2 / (r1 + r2));
Zde jsme zobrazili naměřenou hodnotu napětí na LCD a sériovém monitoru Arduina. Takže zde v kódu se Serial.println používá k tisku hodnot na Serial monitoru a lcd.print se používá k tisku hodnot na 16x2 LCD.
Serial.print ("v ="); // vypíše hodnotu napětí na sériovém monitoru Serial.println (input_volt); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Napětí ="); // vytiskne hodnotu napětí na LCD displeji lcd.print (input_voltage);
Takto můžeme snadno vypočítat stejnosměrné napětí pomocí Arduina. Na videu níže je ukázka. Je obtížné vypočítat střídavé napětí pomocí Arduina, můžete to zkontrolovat zde.