In diesem Tutorial werden wir eine variable 5-V-Spannungsquelle von Arduino Uno entwickeln. Dafür verwenden wir die Funktionen ADC (Analog-Digital-Wandlung) und PWM (Pulsweitenmodulation).
Einige digitale Elektronikmodule wie der Beschleunigungsmesser arbeiten mit einer Spannung von 3,3 V, andere mit einer Spannung von 2,2 V. Einige arbeiten sogar mit niedrigeren Spannungen. Damit können wir nicht für jeden einen Regler bekommen. Hier machen wir also eine einfache Schaltung, die einen Spannungsausgang von 0-5 Volt bei einer Auflösung von 0,05 V liefert. Damit können wir die Spannungen für die anderen Module genau bereitstellen.
Diese Schaltung kann Ströme bis zu 100 mA liefern, sodass wir dieses Netzteil für die meisten Sensormodule problemlos verwenden können. Dieser Schaltungsausgang kann auch zum Laden von AA- oder AAA-Akkus verwendet werden. Wenn das Display installiert ist, können wir die Leistungsschwankungen im System leicht erkennen. Dieses variable Netzteil enthält eine Tastenschnittstelle für die Spannungsprogrammierung. Die Arbeitsweise und Schaltung wird unten erklärt.
Hardware: Arduino Uno, Netzteil (5 V), 100 uF Kondensator (2 Stück), Taste (2 Stück), 1 KΩ Widerstand (3 Stück), 16 * 2 Zeichen LCD, 2N2222 Transistor.
Software: Atmel Studio 6.2 oder AURDINO jede Nacht.
Schaltplan und Arbeitserklärung
Die Schaltung für eine Einheit mit variabler Spannung unter Verwendung von Arduino ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Die Spannung am Ausgang ist nicht vollständig linear. es wird laut sein. Zum Herausfiltern werden die Rauschkondensatoren wie in der Abbildung gezeigt über die Ausgangsanschlüsse gelegt. Die beiden Tasten hier dienen zum Erhöhen und Verringern der Spannung. Die Anzeigeeinheit zeigt die Spannung an den OUTPUT-Klemmen an.
Bevor wir zur Arbeit gehen, müssen wir uns mit den ADC- und PWM-Funktionen von Arduino UNO befassen.
Hier nehmen wir die am OUTPUT-Anschluss bereitgestellte Spannung und speisen sie in einen der ADC-Kanäle von Arduino ein. Nach der Konvertierung nehmen wir diesen DIGITAL-Wert und beziehen ihn auf die Spannung und zeigen das Ergebnis in einer 16 * 2-Anzeige. Dieser angezeigte Wert repräsentiert den variablen Spannungswert.
ARDUINO verfügt über sechs ADC-Kanäle (siehe Abbildung). In diesen kann einer oder alle von ihnen als Eingänge für die analoge Spannung verwendet werden. Der UNO-ADC hat eine Auflösung von 10 Bit (also die ganzzahligen Werte von (0- (2 ^ 10) 1023)). Dies bedeutet, dass Eingangsspannungen zwischen 0 und 5 Volt auf ganzzahlige Werte zwischen 0 und 1023 abgebildet werden (5/1024 = 4,9 mV) pro Einheit.
Hier verwenden wir A0 von UNO.
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Zunächst haben die UNO ADC-Kanäle einen Standardreferenzwert von 5V. Dies bedeutet, dass wir für die ADC-Wandlung an jedem Eingangskanal eine maximale Eingangsspannung von 5 V angeben können. Da einige Sensoren Spannungen von 0 bis 2,5 V liefern, erhalten wir bei einer 5-V-Referenz eine geringere Genauigkeit, sodass wir eine Anweisung haben, mit der wir diesen Referenzwert ändern können. Um den Referenzwert zu ändern, haben wir ("analogReference ();"). Im Moment belassen wir ihn als.
Standardmäßig erhalten wir die maximale ADC-Auflösung der Karte von 10 Bit. Diese Auflösung kann mithilfe des Befehls ("analogReadResolution (bits);") geändert werden. Diese Auflösungsänderung kann in einigen Fällen nützlich sein. Im Moment belassen wir es als.
Wenn nun die obigen Bedingungen auf Standard gesetzt sind, können wir den Wert vom ADC des Kanals '0' lesen, indem wir direkt die Funktion "analogRead (pin);" aufrufen. Hier steht "pin" für den Pin, an den wir das analoge Signal angeschlossen haben, in diesem Fall für den wäre "A0".
Der Wert von ADC kann als „float VOLTAGEVALUE = analogRead (A0); ”, Durch diesen Befehl wird der Wert nach ADC in der Ganzzahl“ VOLTAGEVALUE ”gespeichert.
Die PWM von UNO kann an jedem der Pins erreicht werden, die auf der Leiterplatte als „~“ symbolisiert sind. Es gibt sechs PWM-Kanäle in UNO. Wir werden PIN3 für unseren Zweck verwenden.
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analogWrite (3, VALUE); |
Aus dem obigen Zustand können wir das PWM-Signal direkt am entsprechenden Pin erhalten. Der erste Parameter in Klammern dient zur Auswahl der Pin-Nummer des PWM-Signals. Der zweite Parameter dient zum Schreiben des Tastverhältnisses.
Der PWM-Wert von UNO kann von 0 auf 255 geändert werden. Mit "0" als niedrigster Wert auf "255" als höchster Wert. Mit 255 als Tastverhältnis erhalten wir 5 V an PIN3. Wenn das Tastverhältnis mit 125 angegeben wird, erhalten wir 2,5 V an PIN3
Wie bereits erwähnt, sind zwei Tasten an PIN4 und PIN5 von UNO angeschlossen. Beim Drücken erhöht sich das Tastverhältnis von PWM. Wenn eine andere Taste gedrückt wird, verringert sich das Tastverhältnis von PWM. Wir variieren also das Tastverhältnis des PWM-Signals an PIN3.
Dieses PWM-Signal an PIN3 wird der Basis des NPN-Transistors zugeführt. Dieser Transistor liefert an seinem Emitter eine variable Spannung und fungiert gleichzeitig als Schaltvorrichtung.
Mit dem PWM mit variablem Tastverhältnis an der Basis liegt am Emitterausgang eine variable Spannung an. Damit haben wir eine variable Spannungsquelle zur Hand.
Der Spannungsausgang wird dem UNO ADC zugeführt, damit der Benutzer den Spannungsausgang sehen kann.