Jännitteen mittaus Arduinolla: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Jännitteen mittaaminen on melko helppoa millä tahansa mikro -ohjaimella verrattuna virran mittaukseen. Jännitteiden mittaaminen on tarpeen, jos työskentelet paristojen kanssa tai haluat tehdä oman säädettävän virtalähteen. Vaikka tämä menetelmä koskee mitä tahansa uC: tä, tässä opetusohjelmassa opimme mittaamaan jännitteen Arduinolla.

Markkinoilta löytyy jänniteantureita. Mutta tarvitsetko niitä todella? Otetaan selvää!

Vaihe 1: Perusteet

Mikro -ohjain ei voi ymmärtää analogista jännitettä suoraan. Siksi meidän on käytettävä lyhyesti analogista digitaalimuunninta tai ADC: tä. Atmega328: ssa, joka on Arduino Unon aivot, on 6 kanavaa (merkitty A0-A5), 10-bittinen ADC. Tämä tarkoittaa, että se kartoittaa syöttöjännitteet 0-5 V kokonaislukuarvoihin 0-(2^10-1) eli 1023, mikä antaa 4,9 mV: n resoluution yksikköä kohti. 0 vastaa 0V, 1-4,9mv, 2-9,8mV ja niin edelleen vuoteen 1023 asti.

Vaihe 2: Mittaus 0-5V

Ensin näemme kuinka mitata jännite enintään 5 V: n jännitteellä. Tämä on erittäin helppoa, koska mitään erityisiä muutoksia ei tarvita. Vaihtuvan jännitteen simuloimiseksi käytämme potentiometriä, jonka keskitappi on kytketty johonkin kuudesta kanavasta. Kirjoitamme nyt koodin lukemaan arvot ADC: stä ja muuntamaan ne takaisin hyödyllisiksi jännitteen lukemiksi.

Analogisen nastan A0 lukeminen

arvo = analoginen luku (A0);

Nyt muuttuja 'arvo' sisältää arvon 0-1023 jännitteestä riippuen.

jännite = arvo * 5,0/1023;

Saatu arvo kerrotaan nyt resoluutiolla (5/1023 = 4,9 mV yksikköä kohti) todellisen jännitteen saamiseksi.

Ja lopuksi, näytä mitattu jännite sarjamonitorissa.

Serial.print ("Jännite =");

Serial.println (jännite);

Vaihe 3: Jännitteen mittaaminen yli 5 V: n

Mutta ongelma ilmenee, kun mitattava jännite ylittää 5 volttia. Tämä voidaan ratkaista käyttämällä jännitteenjakajapiiriä, joka koostuu kahdesta vastuksesta, jotka on kytketty sarjaan kuvan mukaisesti. Tämän sarjaliitännän toinen pää on kytketty mitattavaan jännitteeseen (Vm) ja toinen pää maahan. Kahden vastuksen risteykseen ilmestyy mitattuun jännitteeseen verrannollinen jännite (V1). Tämä risteys voidaan sitten liittää Arduinon analogiseen nastaan. Jännite voidaan selvittää käyttämällä tätä kaavaa.

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

Arduino mittaa sitten jännitteen V1.

Vaihe 4: Jännitteenjakajan rakentaminen

Tämän jännitteenjakajan rakentamiseksi meidän on ensin selvitettävä vastuksen arvot. Laske vastuksen arvo seuraavasti.

1. Määritä mitattava enimmäisjännite.
2. Valitse sopiva ja vakioarvo R1: lle kilo-ohmin alueella.
3. Laske kaava R2.
4. Jos R2 -arvo ei ole (tai lähellä) vakioarvoa, muuta R1 ja toista yllä olevat vaiheet.
5. Koska Arduino pystyy käsittelemään enintään 5 V, V1 = 5 V.

Olkoon esimerkiksi mitattavan enimmäisjännitteen (Vm) 12 V ja R1 = 47 kilo-ohmia. Sitten käyttämällä kaavaa R2 tulee olemaan yhtä suuri kuin 33k.

Rakenna nyt jännitteenjakajapiiri käyttämällä näitä vastuksia.

Tällä asetuksella meillä on nyt ylä- ja alaraja. Vm = 12V saamme V1 = 5V ja Vm = 0V V1 = 0V. Toisin sanoen 0–12 V Vm: ssä on suhteellinen jännite 0–5 V V1: ssä, joka voidaan sitten syöttää Arduinoon kuten ennenkin.

Vaihe 5: Jännitteen lukeminen

Pienillä muutoksilla koodiin voimme nyt mitata 0-12 V.

Analoginen arvo luetaan kuten aiemmin. Sitten mitataan sama kaava, joka mainittiin aiemmin, jännite 0 ja 12 V välillä.

arvo = analoginen luku (A0);

jännite = arvo * (5,0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

Yleisesti saatavilla olevat jänniteanturimoduulit ovat vain jännitteenjakajapiiri. Niiden jännite on 0–25 V, joissa on 30 kiloohmin ja 7,5 kilo-ohmin vastukset.

Joten miksi ostaa, kun voit tehdä itse!

Kiitos jaksamisesta loppuun asti. Toivottavasti tämä opetusohjelma auttoi sinua.

Tilaa YouTube -kanavani, niin saat lisää tulevia projekteja ja opetusohjelmia. Kiitos vielä kerran!