Măsurarea tensiunii folosind Arduino: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Măsurarea tensiunii este destul de ușoară folosind orice microcontroler în comparație cu măsurarea curentului. Măsurarea tensiunilor devine necesară dacă lucrați cu baterii sau doriți să realizați propria sursă de alimentare reglabilă. Deși această metodă se aplică oricărui uC, dar în acest tutorial, vom învăța cum să măsurăm tensiunea folosind Arduino.

Există pe piață senzori de tensiune. Dar chiar ai nevoie de ele? Să aflăm!

Pasul 1: Noțiuni de bază

Un microcontroler nu poate înțelege direct tensiunea analogică. De aceea trebuie să folosim pe scurt un convertor analogic digital sau ADC. Atmega328, care este creierul Arduino Uno, are 6 canale (marcate ca A0 până la A5), ADC pe 10 biți. Aceasta înseamnă că va mapa tensiunile de intrare de la 0 la 5V în valori întregi de la 0 la (2 ^ 10-1), adică egală cu 1023, care oferă o rezoluție de 4,9 mV pe unitate. 0 va corespunde la 0V, 1 la 4,9mv, 2 la 9,8mV și așa mai departe până în 1023.

Pasul 2: Măsurarea 0-5V

În primul rând, vom vedea cum să măsurăm tensiunea cu o tensiune maximă de 5V. Acest lucru este foarte ușor, deoarece nu sunt necesare modificări speciale. Pentru a simula tensiunea variabilă, vom folosi un potențiometru al cărui pin central este conectat la oricare dintre cele 6 canale. Vom scrie acum codul pentru a citi valorile din ADC și le vom converti înapoi în citiri utile de tensiune.

Citirea pinului analogic A0

valoare = analogRead (A0);

Acum, variabila „valoare” conține o valoare între 0 și 1023, în funcție de tensiune.

tensiune = valoare * 5,0 / 1023;

Valoarea obținută este acum înmulțită cu rezoluția (5/1023 = 4,9mV pe unitate) pentru a obține tensiunea reală.

Și, în cele din urmă, afișați tensiunea măsurată pe monitorul serial.

Serial.print ("Voltage =");

Serial.println (tensiune);

Pasul 3: Măsurarea tensiunii peste 5V

Dar problema apare atunci când tensiunea de măsurat depășește 5 volți. Acest lucru poate fi rezolvat folosind un circuit divizor de tensiune care constă din 2 rezistențe conectate în serie așa cum se arată. Un capăt al acestei conexiuni seriale este conectat la tensiunea de măsurat (Vm) și celălalt capăt la masă. O tensiune (V1) proporțională cu tensiunea măsurată va apărea la joncțiunea a două rezistențe. Această joncțiune poate fi apoi conectată la pinul analogic al Arduino. Tensiunea poate fi aflată folosind această formulă.

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

Tensiunea V1 este apoi măsurată de Arduino.

Pasul 4: Construirea divizorului de tensiune

Acum, pentru a construi acest divizor de tensiune, trebuie mai întâi să aflăm valorile rezistențelor. Urmați acești pași pentru a calcula valoarea rezistențelor.

1. Determinați tensiunea maximă care urmează să fie măsurată.
2. Decideți o valoare standard și adecvată pentru R1 în domeniul kilo-ohm.
3. Folosind formula, calculați R2.
4. Dacă valoarea lui R2 nu este (sau aproape de) o valoare standard, schimbați R1 și repetați pașii de mai sus.
5. Deoarece Arduino poate gestiona maximum 5V, V1 = 5V.

De exemplu, Fie ca tensiunea maximă (Vm) să fie măsurată să fie 12V și R1 = 47 kilo-ohmi. Apoi, folosind formula R2 rezultă că este egal cu 33k.

Acum, construiți un circuit divizor de tensiune folosind aceste rezistențe.

Cu această configurare, avem acum o limită superioară și inferioară. Pentru Vm = 12V obținem V1 = 5V și pentru Vm = 0V obținem V1 = 0V. Adică, pentru 0 până la 12V la Vm, va exista o tensiune proporțională de la 0 la 5V la V1, care poate fi apoi alimentată în Arduino ca înainte.

Pasul 5: Citirea tensiunii

Cu o ușoară modificare a codului, putem măsura acum 0 la 12V.

Valoarea analogică este citită ca înainte. Apoi, folosind aceeași formulă menționată anterior, se măsoară tensiunea între 0 și 12V.

valoare = analogRead (A0);

tensiune = valoare * (5.0 / 1023) * ((R1 + R2) / R2);

Modulele senzorului de tensiune disponibile în mod obișnuit nu sunt altceva decât un circuit divizor de tensiune. Acestea sunt evaluate pentru 0 până la 25V cu rezistențe de 30 kiloohm și 7,5 kilo-ohm.

Deci, De ce să CUMPĂRAȚI, când puteți face DIY!

Vă mulțumim că ați rămas până la final. Sper că acest tutorial v-ar fi ajutat.

Abonați-vă la canalul meu YouTube pentru mai multe proiecte și tutoriale viitoare. Mulțumesc încă o dată!