Įtampos matavimas naudojant „Arduino“: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Įtampos matavimas yra gana paprastas naudojant bet kurį mikrovaldiklį, palyginti su srovės matavimu. Įtampos matavimas yra būtinas, jei dirbate su baterijomis arba norite patys reguliuoti maitinimo šaltinį. Nors šis metodas taikomas bet kuriam uC, tačiau šioje pamokoje mes išmoksime išmatuoti įtampą naudojant „Arduino“.

Rinkoje yra įtampos jutiklių. Bet ar tikrai jų reikia? Išsiaiškinkime!

1 žingsnis: pagrindai

Mikrovaldiklis negali tiesiogiai suprasti analoginės įtampos. Štai kodėl mes turime trumpai naudoti analoginį skaitmeninį keitiklį arba ADC. „Atmega328“, kuri yra „Arduino Uno“smegenys, turi 6 kanalus (pažymėtus nuo A0 iki A5), 10 bitų ADC. Tai reiškia, kad įvesties įtampa nuo 0 iki 5 V bus susieta su sveikųjų skaičių reikšmėmis nuo 0 iki (2^10-1), t.y. lygi 1023, o tai yra 4,9 mV skiriamoji geba vienetui. 0 atitiks 0V, 1–4,9 mv, 2–9,8 mV ir taip toliau iki 1023 m.

2 žingsnis: matavimas 0-5V

Pirma, pamatysime, kaip išmatuoti įtampą, kai maksimali įtampa yra 5 V. Tai labai paprasta, nes nereikia jokių specialių pakeitimų. Norėdami imituoti kintančią įtampą, naudosime potenciometrą, kurio vidurinis kaištis yra prijungtas prie bet kurio iš 6 kanalų. Dabar parašysime kodą, kad nuskaitytume ADC reikšmes ir vėl jas paverstume naudingais įtampos rodmenimis.

Analoginio kaiščio A0 skaitymas

vertė = analogRead (A0);

Dabar kintamasis „vertė“turi reikšmę nuo 0 iki 1023, priklausomai nuo įtampos.

įtampa = vertė * 5,0/1023;

Dabar gauta vertė padauginama iš skiriamosios gebos (5/1023 = 4,9 mV vienetui), kad būtų gauta tikroji įtampa.

Galiausiai parodykite išmatuotą įtampą serijiniame monitoriuje.

Serial.print ("Įtampa =");

Serial.println (įtampa);

3 žingsnis: Įtampos matavimas virš 5V

Tačiau problema kyla, kai matuojama įtampa viršija 5 voltus. Tai galima išspręsti naudojant įtampos daliklio grandinę, kurią sudaro 2 nuosekliai sujungti rezistoriai, kaip parodyta. Vienas šios serijos jungties galas yra prijungtas prie matuojamos įtampos (Vm), o kitas - prie žemės. Dviejų rezistorių sandūroje atsiras įtampa (V1), proporcinga išmatuotai įtampai. Šią sankryžą galima prijungti prie analoginio „Arduino“kaiščio. Įtampa gali būti nustatyta naudojant šią formulę.

V1 = Vm * (R2/(R1+R2))

Tada įtampą V1 matuoja „Arduino“.

4 žingsnis: statykite įtampos skirstytuvą

Dabar, norėdami sukurti šį įtampos skirstytuvą, pirmiausia turime išsiaiškinti rezistorių vertes. Norėdami apskaičiuoti rezistorių vertę, atlikite šiuos veiksmus.

1. Nustatykite didžiausią įtampą, kurią reikia išmatuoti.
2. Nuspręskite tinkamą ir standartinę R1 vertę kilos omų diapazone.
3. Naudodami formulę, apskaičiuokite R2.
4. Jei R2 vertė nėra (arba artima) standartinei vertei, pakeiskite R1 ir pakartokite aukščiau nurodytus veiksmus.
5. Kadangi „Arduino“gali valdyti ne daugiau kaip 5 V, V1 = 5 V.

Pavyzdžiui, leiskite maksimaliai išmatuotai įtampai (Vm) būti 12 V, o R1 = 47 kilo-omams. Tada naudojant formulę R2 bus lygus 33k.

Dabar sukurkite įtampos daliklio grandinę naudodami šiuos rezistorius.

Naudodami šią sąranką dabar turime viršutinę ir apatinę ribas. Jei Vm = 12V, gauname V1 = 5V, o Vm = 0V - V1 = 0V. Tai yra, esant 0–12 V esant Vm, bus proporcinga įtampa nuo 0 iki 5 V esant V1, kuri vėliau gali būti tiekiama į „Arduino“, kaip ir anksčiau.

5 žingsnis: Įtampos skaitymas

Šiek tiek pakeitus kodą, dabar galime išmatuoti nuo 0 iki 12 V.

Analoginė vertė skaitoma kaip ir anksčiau. Tada, naudojant tą pačią anksčiau minėtą formulę, matuojama įtampa nuo 0 iki 12 V.

vertė = analogRead (A0);

įtampa = vertė * (5,0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

Paprastai prieinami įtampos jutiklių moduliai yra tik įtampos skirstytuvo grandinė. Jie yra skirti nuo 0 iki 25 V, turintys 30 kiloohm ir 7,5 kg omų rezistorius.

Taigi, kodėl PIRKTI, kai galite pasidaryti!

Ačiū, kad laikėtės iki galo. Tikiuosi, kad ši pamoka jums padėjo.

Prenumeruokite mano „YouTube“kanalą, kad gautumėte daugiau būsimų projektų ir pamokų. Ačiū dar kartą!