Mjerenje napona pomoću Arduina: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Mjerenje napona prilično je jednostavno pomoću bilo kojeg mikrokontrolera u usporedbi s mjerenjem struje. Mjerenje napona postaje neophodno ako radite s baterijama ili želite napraviti vlastito podesivo napajanje. Iako se ova metoda odnosi na bilo koji uC, ali u ovom vodiču naučit ćemo kako mjeriti napon pomoću Arduina.

Na tržištu postoje senzori napona. Ali da li vam zaista trebaju? Saznajmo!

Korak 1: Osnove

Mikrokontroler ne može izravno razumjeti analogni napon. Zato moramo ukratko koristiti analogno -digitalni pretvarač ili ADC. Atmega328 koji je mozak Arduino Uno ima 6 kanala (označeno kao A0 do A5), 10-bitni ADC. To znači da će mapirati ulazni napon od 0 do 5V u cjelobrojne vrijednosti od 0 do (2^10-1), tj. Jednako 1023 što daje rezoluciju od 4,9 mV po jedinici. 0 će odgovarati 0V, 1 do 4.9mV, 2 do 9.8mV i tako dalje do 1023.

Korak 2: Mjerenje 0-5V

Prvo ćemo vidjeti kako mjeriti napon s maksimalnim naponom od 5V. To je vrlo jednostavno jer nisu potrebne posebne izmjene. Za simulaciju promjenjivog napona upotrijebit ćemo potenciometar čiji je srednji pin spojen na bilo koji od 6 kanala. Sada ćemo napisati kôd za čitanje vrijednosti iz ADC -a i pretvoriti ih nazad u korisna očitanja napona.

Očitavanje analognog pina A0

value = analogRead (A0);

Sada varijabla 'value' sadrži vrijednost između 0 do 1023 ovisno o naponu.

napon = vrijednost * 5,0/1023;

Dobivena vrijednost se sada množi s rezolucijom (5/1023 = 4,9mV po jedinici) kako bi se dobio stvarni napon.

I na kraju, prikažite izmjereni napon na serijskom monitoru.

Serial.print ("Voltage =");

Serial.println (napon);

Korak 3: Mjerenje napona iznad 5V

Ali problem nastaje kada napon koji se mjeri premaši 5 volti. To se može riješiti pomoću kruga razdjelnika napona koji se sastoji od 2 otpornika spojena u seriju kako je prikazano. Jedan kraj ove serijske veze spojen je na izmjereni napon (Vm), a drugi kraj na masu. Napon (V1) proporcionalan izmjerenom naponu pojavit će se na spoju dva otpornika. Ovaj spoj se tada može spojiti na analogni pin Arduina. Napon se može saznati pomoću ove formule.

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

Napon V1 tada se mjeri pomoću Arduina.

Korak 4: Izgradnja razdjelnika napona

Sada za izgradnju ovog razdjelnika napona prvo moramo saznati vrijednosti otpornika. Slijedite ove korake za izračunavanje vrijednosti otpornika.

1. Odredite maksimalni napon koji treba mjeriti.
2. Odlučite prikladnu i standardnu vrijednost za R1 u rasponu kilo-ohma.
3. Pomoću formule izračunajte R2.
4. Ako vrijednost R2 nije (ili blizu) standardne vrijednosti, promijenite R1 i ponovite gornje korake.
5. Budući da Arduino može podnijeti najviše 5V, V1 = 5V.

Na primjer, neka maksimalni napon (Vm) koji se mjeri bude 12V i R1 = 47 kilo-ohma. Tada se pomoću formule R2 ispostavlja da je jednako 33k.

Sada izgradite krug razdjelnika napona pomoću ovih otpornika.

S ovim postavljanjem sada imamo gornju i donju granicu. Za Vm = 12V dobijamo V1 = 5V, a za Vm = 0V V1 = 0V. To jest, za 0 do 12V na Vm, postojat će proporcionalni napon od 0 do 5V na V1 koji se tada može napajati u Arduino kao i prije.

Korak 5: Očitavanje napona

Uz male izmjene u kodu, sada možemo mjeriti 0 do 12V.

Analogna vrijednost se čita kao i prije. Zatim se, prema istoj formuli koja je prethodno spomenuta, mjeri napon između 0 i 12V.

value = analogRead (A0);

napon = vrijednost * (5,0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

Uobičajeno dostupni moduli osjetnika napona nisu ništa drugo nego samo krug razdjelnika napona. Oni su ocijenjeni za 0 do 25V sa otpornicima od 30 kiloohma i 7,5 kilo-ohma.

Dakle, zašto KUPITI, kada možete URADITI!

Hvala vam što ste se držali do kraja. Nadam se da bi vam ovaj vodič bio od pomoći.

Pretplatite se na moj YouTube kanal za još nadolazećih projekata i vodiča. Hvala još jednom!