Sprieguma mērīšana, izmantojot Arduino: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Sprieguma mērīšana ir diezgan vienkārša, izmantojot jebkuru mikrokontrolleri, salīdzinot ar strāvas mērīšanu. Sprieguma mērīšana kļūst nepieciešama, ja strādājat ar baterijām vai vēlaties izveidot regulējamu barošanas avotu. Lai gan šī metode attiecas uz jebkuru uC, bet šajā apmācībā mēs iemācīsimies izmērīt spriegumu, izmantojot Arduino.

Tirgū ir pieejami sprieguma sensori. Bet vai jums tie tiešām ir vajadzīgi? Noskaidrosim!

1. darbība: pamati

Mikrokontrolleris nevar tieši saprast analogo spriegumu. Tāpēc mums īsumā jāizmanto analogs digitālajam pārveidotājam vai ADC. Atmega328, kas ir Arduino Uno smadzenes, ir 6 kanāli (atzīmēti kā A0 līdz A5), 10 bitu ADC. Tas nozīmē, ka ievades spriegums no 0 līdz 5V tiks kartēts veselā skaitļa vērtībā no 0 līdz (2^10-1), ti, vienāds ar 1023, kas nodrošina izšķirtspēju 4,9 mV uz vienību. 0 atbilst 0 V, 1 līdz 4,9 mv, 2 līdz 9,8 mV un tā tālāk līdz 1023.

2. solis: 0-5V mērīšana

Pirmkārt, mēs redzēsim, kā izmērīt spriegumu ar maksimālo spriegumu 5 V. Tas ir ļoti vienkārši, jo nav nepieciešamas īpašas izmaiņas. Lai modelētu mainīgo spriegumu, mēs izmantosim potenciometru, kura vidējā tapa ir savienota ar kādu no 6 kanāliem. Tagad mēs uzrakstīsim kodu, lai nolasītu vērtības no ADC un pārvērstu tos atpakaļ noderīgos sprieguma rādījumos.

Analogās tapas A0 nolasīšana

vērtība = analogRead (A0);

Tagad mainīgais “vērtība” satur vērtību no 0 līdz 1023 atkarībā no sprieguma.

spriegums = vērtība * 5,0/1023;

Iegūto vērtību tagad reizina ar izšķirtspēju (5/1023 = 4,9 mV uz vienību), lai iegūtu faktisko spriegumu.

Visbeidzot, sērijveida monitorā parādiet izmērīto spriegumu.

Serial.print ("Spriegums =");

Serial.println (spriegums);

3. darbība. Sprieguma mērīšana virs 5V

Bet problēma rodas, kad mērāmais spriegums pārsniedz 5 voltus. To var atrisināt, izmantojot sprieguma dalītāja ķēdi, kas sastāv no 2 rezistoriem, kas savienoti virknē, kā parādīts attēlā. Viens šīs sērijas savienojuma gals ir pievienots mērāmajam spriegumam (Vm), bet otrs - zemei. Divu rezistoru krustojumā parādīsies spriegums (V1), kas ir proporcionāls izmērītajam spriegumam. Pēc tam šo krustojumu var savienot ar Arduino analogo tapu. Spriegumu var uzzināt, izmantojot šo formulu.

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

Pēc tam Arduino mēra spriegumu V1.

4. solis: izveidojiet sprieguma dalītāju

Tagad, lai izveidotu šo sprieguma dalītāju, mums vispirms jānoskaidro rezistoru vērtības. Izpildiet šīs darbības, lai aprēķinātu rezistoru vērtību.

1. Nosakiet maksimālo mērāmo spriegumu.
2. Izlemiet par piemērotu un standarta vērtību R1 kilo-omu diapazonā.
3. Izmantojot formulu, aprēķiniet R2.
4. Ja R2 vērtība nav standarta vērtība (vai tuvu tai), nomainiet R1 un atkārtojiet iepriekš minētās darbības.
5. Tā kā Arduino var apstrādāt ne vairāk kā 5V, V1 = 5V.

Piemēram, ļaujiet izmērāmajam maksimālajam spriegumam (Vm) būt 12 V un R1 = 47 kilo-omiem. Tad, izmantojot formulu, R2 izrādās vienāds ar 33k.

Tagad izveidojiet sprieguma dalītāja ķēdi, izmantojot šos rezistorus.

Izmantojot šo iestatījumu, mums tagad ir augšējā un apakšējā robeža. Vm = 12V mēs iegūstam V1 = 5V un Vm = 0V mēs iegūstam V1 = 0V. Tas ir, no 0 līdz 12 V pie Vm būs proporcionāls spriegums no 0 līdz 5 V pie V1, ko pēc tam var ievadīt Arduino, kā iepriekš.

5. solis: sprieguma nolasīšana

Ar nelielām izmaiņām kodā mēs tagad varam izmērīt no 0 līdz 12 V.

Analogā vērtība tiek nolasīta tāpat kā iepriekš. Pēc tam, izmantojot to pašu iepriekš minēto formulu, tiek mērīts spriegums no 0 līdz 12 V.

vērtība = analogRead (A0);

spriegums = vērtība * (5,0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

Parasti pieejamie sprieguma sensoru moduļi ir tikai sprieguma dalītāja ķēde. Tie ir paredzēti 0 līdz 25 V ar 30 kiloohm un 7,5 kilo-omu rezistoriem.

Tātad, Kāpēc pirkt, ja jūs varat DIY!

Paldies, ka izturējāties līdz beigām. Es ceru, ka šī apmācība jums būtu palīdzējusi.

Abonējiet manu YouTube kanālu, lai iegūtu vairāk gaidāmo projektu un apmācību. Paldies vēlreiz!