Měření napětí pomocí Arduina: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Měření napětí je ve srovnání s měřením proudu poměrně snadné pomocí jakéhokoli mikrokontroléru. Měření napětí je nezbytné, pokud pracujete s bateriemi nebo si chcete vyrobit vlastní nastavitelný napájecí zdroj. Ačkoli tato metoda platí pro jakékoli uC, ale v tomto tutoriálu se naučíme, jak měřit napětí pomocí Arduina.

Na trhu jsou k dispozici snímače napětí. Ale opravdu je potřebujete? Pojďme to zjistit!

Krok 1: Základy

Mikrokontrolér nerozumí přímo analogovému napětí. Proto musíme zkrátka použít převodník analogového signálu na digitální nebo ADC. Atmega328, což je mozek Arduino Uno, má 6kanálový (označený jako A0 až A5), 10bitový ADC. To znamená, že bude mapovat vstupní napětí od 0 do 5 V do celočíselných hodnot od 0 do (2^10-1), tj. Rovných 1023, což dává rozlišení 4,9 mV na jednotku. 0 bude odpovídat 0 V, 1 až 4,9 mv, 2 až 9,8 mV atd. Do 1023.

Krok 2: Měření 0-5V

Nejprve uvidíme, jak měřit napětí s maximálním napětím 5V. Je to velmi snadné, protože nejsou nutné žádné speciální úpravy. Pro simulaci měnícího se napětí použijeme potenciometr, jehož střední pin je připojen k jednomu ze 6 kanálů. Nyní napíšeme kód, abychom přečetli hodnoty z ADC a převedli je zpět na užitečné hodnoty napětí.

Čtení analogového pinu A0

hodnota = analogRead (A0);

Nyní proměnná 'hodnota' obsahuje hodnotu mezi 0 až 1023 v závislosti na napětí.

napětí = hodnota * 5,0/1023;

Získaná hodnota se nyní vynásobí rozlišením (5/1023 = 4,9 mV na jednotku), aby se získalo skutečné napětí.

A nakonec zobrazte naměřené napětí na sériovém monitoru.

Serial.print ("Napětí =");

Serial.println (napětí);

Krok 3: Měření napětí nad 5V

Problém však nastává, když měřené napětí překročí 5 voltů. To lze vyřešit použitím obvodu děliče napětí, který se skládá ze 2 odporů zapojených do série, jak je znázorněno. Jeden konec této řady připojení je připojen k měřenému napětí (Vm) a druhý konec k zemi. Na spoji dvou rezistorů se objeví napětí (V1) úměrné měřenému napětí. Tuto křižovatku pak lze připojit k analogovému pinu Arduina. Napětí lze zjistit pomocí tohoto vzorce.

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

Napětí V1 pak měří Arduino.

Krok 4: Sestavení děliče napětí

Nyní k vybudování tohoto děliče napětí musíme nejprve zjistit hodnoty odporů. Při výpočtu hodnoty odporů postupujte podle těchto kroků.

1. Určete maximální napětí, které má být měřeno.
2. Rozhodněte o vhodné a standardní hodnotě R1 v rozsahu kiloohmů.
3. Pomocí vzorce vypočítejte R2.
4. Pokud hodnota R2 není (nebo se blíží) standardní hodnotě, změňte R1 a opakujte výše uvedené kroky.
5. Protože Arduino zvládne maximálně 5V, V1 = 5V.

Například nechejte měřit maximální napětí (Vm) 12 V a R1 = 47 kiloohmů. Pak pomocí vzorce R2 vyjde 33k.

Nyní vytvořte obvod děliče napětí pomocí těchto odporů.

S tímto nastavením máme nyní horní a dolní limit. Pro Vm = 12V dostaneme V1 = 5V a pro Vm = 0V dostaneme V1 = 0V. To znamená, že pro 0 až 12V při Vm bude na V1 proporcionální napětí od 0 do 5V, které pak může být přiváděno do Arduina jako dříve.

Krok 5: Čtení napětí

S mírnou úpravou kódu nyní můžeme měřit 0 až 12V.

Analogová hodnota se čte jako dříve. Potom se pomocí stejného vzorce uvedeného výše měří napětí mezi 0 a 12V.

hodnota = analogRead (A0);

napětí = hodnota * (5,0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

Běžně dostupné moduly snímače napětí nejsou nic jiného než jen obvod děliče napětí. Jsou dimenzovány na 0 až 25 V s odpory 30 kiloohmů a 7,5 kiloohmů.

Proč tedy KOUPIT, když můžete DIY!

Děkuji, že jste vydrželi až do konce. Doufám, že vám tento návod pomohl.

Přihlaste se k odběru mého kanálu YouTube a získejte další nadcházející projekty a návody. Ještě jednou děkuji!