Mit einfachen Kenntnissen der Arduino- und Spannungsteilerschaltung können wir den Arduino in ein digitales Voltmeter verwandeln und die Eingangsspannung mit Arduino und einem 16x2-LCD-Display messen.
Arduino verfügt über mehrere analoge Eingangspins, die mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) im Arduino verbunden sind. Der Arduino ADC ist ein Zehn-Bit-Konverter. Dies bedeutet, dass der Ausgabewert zwischen 0 und 1023 liegt. Diesen Wert erhalten wir mit der Funktion analogRead () . Wenn Sie die Referenzspannung kennen, können Sie die am Analogeingang anliegende Spannung leicht berechnen. Wir können die Spannungsteilerschaltung verwenden, um die Eingangsspannung zu berechnen. Erfahren Sie hier mehr über ADC in Arduino.
Die gemessene Spannung wird auf dem 16x2 Liquid Crystal Display (LCD) angezeigt. Wir haben auch die Spannung im seriellen Monitor der Arduino IDE angezeigt und die gemessene Spannung mit dem Multimeter bestätigt.
Erforderliche Hardware:
- Arduino uno
- 16x2 LCD (Flüssigkristallanzeige)
- 100 kOhm Widerstand
- 10 kOhm Widerstand
- 10 kOhm Potentiometer
- Steckbrett
- Überbrückungsdrähte
Spannungsteilerschaltung:
Bevor wir in diesen Arduino Voltmeter-Schaltkreis eintreten, wollen wir uns mit dem Spannungsteiler- Schaltkreis befassen .
Der Spannungsteiler ist eine Widerstandsschaltung und ist in der Abbildung dargestellt. In diesem Widerstandsnetzwerk haben wir zwei Widerstände. Wie in der Abbildung gezeigt, haben R1 und R2 10 k und 100 k Ohm. Der Mittelpunkt der Verzweigung wird als anologischer Eingang zum Arduino zur Messung gebracht. Der Spannungsabfall an R2 heißt Vout, das ist die geteilte Spannung unserer Schaltung.
Formeln:
Unter Verwendung des bekannten Wertes (zwei Widerstandswerte R1, R2 und die Eingangsspannung) können wir in der folgenden Gleichung die Ausgangsspannung berechnen.
Vout = Vin (R2 / R1 + R2)
Diese Gleichung besagt, dass die Ausgangsspannung direkt proportional zur Eingangsspannung und zum Verhältnis von R1 und R2 ist.
Durch Anwenden dieser Gleichung im Arduino-Code kann die Eingangsspannung leicht abgeleitet werden. Arduino kann nur die DC-Eingangsspannung von + 55 V messen. Mit anderen Worten, wenn 55 V gemessen werden, hat der Arduino-Analogstift seine maximale Spannung von 5 V, sodass eine Messung innerhalb dieser Grenze sicher ist. Hier wird der Wert der Widerstände R2 und R1 auf 100000 und 10000 eingestellt, dh im Verhältnis 100: 10.
Schaltplan und Anschlüsse:
Der Anschluss für dieses digitale Arduino-Voltmeter ist einfach und wird im folgenden Schaltplan gezeigt:
Pin DB4, DB5, DB6, DB7, RS und EN des LCD sind direkt mit Pin D4, D5, D6, D7, D8, D9 von Arduino Uno verbunden
Der Mittelpunkt der beiden Widerstände R1 und R2, der die Spannungsteilerschaltung bildet, ist mit dem Arduino-Pin A0 verbunden. Während die anderen 2 Enden mit der Eingangsspannung (zu messende Spannung) und gnd verbunden sind.
Codierungserklärung:
Der vollständige Arduino-Code zum Messen der Gleichspannung ist im folgenden Codeteil angegeben. Code ist einfach und leicht verständlich.
Der Hauptteil des Codes besteht darin, die gegebene Eingangsspannung mit Hilfe der oben gegebenen Gleichung Vout = Vin (R2 / R1 + R2) in die angezeigte Ausgangsspannung umzuwandeln und abzubilden. Wie bereits erwähnt, liegt der Arduino ADC-Ausgangswert zwischen 0 und 1023 und die maximale Arduino-Ausgangsspannung beträgt 5 V, daher müssen wir den Analogeingang bei A0 mit 5/1024 multiplizieren, um die tatsächliche Spannung zu erhalten.
void loop () {int analogvalue = analogRead (A0); temp = (Analogwert * 5,0) / 1024,0; // FORMEL ZUR UMWANDLUNG DER SPANNUNG input_volt = temp / (r2 / (r1 + r2));
Hier haben wir den gemessenen Spannungswert auf dem LCD und dem seriellen Monitor von Arduino angezeigt. Hier im Code wird Serial.println verwendet, um die Werte auf dem seriellen Monitor zu drucken, und lcd.print wird verwendet, um die Werte auf dem 16x2-LCD zu drucken.
Serial.print ("v ="); // druckt den Spannungswert im seriellen Monitor aus Serial.println (input_volt); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Voltage ="); // druckt den Spannungswert in der LCD-Anzeige lcd.print (input_voltage);
Auf diese Weise können wir die Gleichspannung mit Arduino einfach berechnen. Überprüfen Sie das Video unten zur Demonstration. Es ist etwas schwierig, die Wechselspannung mit Arduino zu berechnen. Sie können dies auch hier überprüfen.