Простой цифровой вольтметр Arduino

Обладая простыми знаниями об Arduino и схеме делителя напряжения, мы можем превратить Arduino в цифровой вольтметр и измерить входное напряжение с помощью Arduino и ЖК-дисплея 16x2.

Arduino имеет несколько аналоговых входных контактов, которые подключаются к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) внутри Arduino. АЦП Arduino - это десятиразрядный преобразователь, это означает, что выходное значение будет в диапазоне от 0 до 1023. Мы получим это значение с помощью функции analogRead () . Если вы знаете, опорное напряжение, вы можете легко рассчитать текущее напряжение на аналоговом входе. Мы можем использовать схему делителя напряжения для расчета входного напряжения. Узнайте больше об АЦП в Arduino здесь.

Измеренное напряжение отображается на жидкокристаллическом дисплее (ЖКД) 16x2. Мы также отобразили напряжение в последовательном мониторе Arduino IDE и подтвердили измеренное напряжение с помощью мультиметра.

Требуемое оборудование:

• Arduino uno
• ЖК-дисплей 16x2 (жидкокристаллический дисплей)
• Резистор 100 кОм
• Резистор 10 кОм
• Потенциометр 10 кОм
• макет
• перемычки

Схема делителя напряжения:

Прежде чем приступить к рассмотрению схемы вольтметра Arduino, давайте обсудим схему делителя напряжения.

Делитель напряжения представляет собой резистивную схему и показан на рисунке. В этой резистивной цепи у нас есть два резистора. Как показано на рисунке, R1 и R2 имеют сопротивление 10 кОм и 100 кОм. Средняя точка ветви измеряется как аналоговый вход в Arduino. Падение напряжения на R2 называется Vout, это разделенное напряжение нашей цепи.

Формулы:

Используя известное значение (два значения резистора R1, R2 и входное напряжение), мы можем подставить его в приведенное ниже уравнение для расчета выходного напряжения.

Vout = Vin (R2 / R1 + R2)

Это уравнение утверждает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и соотношению R1 и R2.

Применяя это уравнение в коде Arduino, можно легко получить входное напряжение. Arduino может измерять только входное напряжение постоянного тока +55 В. Другими словами, при измерении 55 В аналоговый вывод Arduino будет иметь максимальное напряжение 5 В, поэтому измерения в пределах этого предела безопасно. Здесь резисторы R2 и R1 выставлены номиналом 100000 и 10000, т.е. в соотношении 100: 10.

Принципиальная схема и подключения:

Подключение этого цифрового вольтметра Arduino простое и показано на принципиальной схеме ниже:

Контакты DB4, DB5, DB6, DB7, RS и EN ЖК-дисплея напрямую подключаются к контактам D4, D5, D6, D7, D8, D9 Arduino Uno.

Центральная точка двух резисторов R1 и R2, составляющих схему делителя напряжения, подключена к выводу A0 Arduino. В то время как другие 2 конца подключены к входу Volt (напряжение, которое нужно измерить) и gnd.

Пояснение к кодированию:

Полный код Arduino для измерения напряжения постоянного тока приведен в части кода ниже. Код прост и понятен.

Основная часть кода заключается в преобразовании и отображении заданного входного напряжения в отображаемое выходное напряжение с помощью приведенного выше уравнения Vout = Vin (R2 / R1 + R2). Как упоминалось ранее, выходное значение АЦП Arduino будет находиться в диапазоне от 0 до 1023, а максимальное выходное напряжение Arduino составляет 5 В, поэтому нам нужно умножить аналоговый вход на A0 на 5/1024, чтобы получить реальное напряжение.

void loop () {int analogvalue = analogRead (A0); temp = (аналоговое значение * 5.0) / 1024.0; // ФОРМУЛА, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ input_volt = temp / (r2 / (r1 + r2));

Здесь мы отображаем измеренное значение напряжения на ЖК-дисплее и последовательном мониторе Arduino. Итак, здесь в коде Serial.println используется для печати значений на последовательном мониторе, а lcd.print используется для печати значений на ЖК-дисплее 16x2.

Serial.print ("v ="); // выводит значение напряжения в серийный монитор Serial.println (input_volt); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Voltage ="); // выводит значение напряжения на ЖК-дисплей lcd.print (input_voltage);

Вот как мы можем легко рассчитать напряжение постоянного тока с помощью Arduino. Посмотрите видео ниже для демонстрации. Немного сложно рассчитать напряжение переменного тока с помощью Arduino, вы можете проверить то же самое здесь.