Измеритель напряжения на ардуино

«Arduino» вольтметр

Вольтметр — устройство для измерения напряжения в цепи. Этот пост является наглядным пособием для постройки вольтметра постоянного напряжения на Ардуино с LCD дисплеем. Он теоретически может измерять напряжение до 55 В. При необходимости вы сможете самостоятельно внести небольшие изменения в схему и скетч, для увеличения верхнего измеряемого значения.

Требуемое оборудование

Для изготовления простого цифрового вольтметра своими руками в домашних условиях понадобятся:

• Arduino uno
• 16×2 LCD жидкокристаллический дисплей
• Резистор 100 кОм
• Резистор 10 кОм
• Потенциометр 10 кОм
• Макетная плата
• Провода (перемычки)

Arduino измерение напряжения

Верхний предел аналоговых выводов Arduino составляет 5 вольт. Для измерения напряжения до 5 В можем напрямую подключить источник напряжения к аналоговому выводу Arduino. В случае измерения напряжения выше 5 В необходимо использовать делитель напряжения. Он защитит от перегрузки по напряжению выходы микроконтроллера. Схема делителя напряжения состоит из двух резисторов, в нашем случае 100 кОм и 10 кОм.

Номиналы резисторов берутся в зависимости от необходимого верхнего предела измерения. Если быть точными, то нас интересует не столько номиналы резисторов, сколько их отношение. Номиналы подбираются по формуле:

R1/R2=Uin/Uout —1

Где R1 и R2 — это номиналы необходимых нам сопротивлений.
Uout — это напряжение на выходе делителя. В нашем случае 5 Вольт. Как уже писалось выше, это максимальное значение, которое мы сможем скормить Ардуино.
Uin — это напряжение на входе делителя, который является верхним пределом измерения вольтметра. В нашем случае 55В.
В качестве примера возьмём равенство для нашего делителя:

100000/10000=55/5—1

Равенство выполняется, значит всё верно. Если вам нужен вольтметр с другим верхним пределом, можете подставить своё значение Uin. И подобрать свои резисторы с необходимым отношением.

«Arduino вольтметр», схема подключения

На схеме выше изображено подключение к Ардуино LCD дисплея справа и делителя, состоящего из двух резисторов слева. Потенциометр на 10кОм необходим для регулировки подсветки дисплея.

Программа (скетч)

Программа ниже использует библиотеку LiquidCrystal. Эта библиотека содержит функции, необходимые для записи результатов измерения на ЖК-дисплей.
Цикл считывает аналоговое значение аналогового входа, и потом вычисляет фактическое значение напряжения. Результат расчета напряжения записывается на ЖК-дисплей.

#include»LiquidCrystal.h» // БИБЛИОТЕКА ДЛЯ ДОСТУПА К ЖК-ДИСПЛЕЮ LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); пины на ардуино куда подключён дисплей float input_volt = 0.0; float temp=0.0; float r1=100000.0; //значение R1, здесь вы можете установить своё значение float r2=10000.0; //значение R2, здесь вы можете установить своё значение void setup() < Serial.begin(9600); // открываем последовательный порт, устанавливаем скорость передачи данных 9600 бит / с lcd.begin(16, 2); //настраиваем количество столбцов и строк на ЖК-дисплее lcd.print("DC DIGI VOLTMETER"); >void loop()< int analogvalue = analogRead(A0); temp = (analogvalue * 5.0) / 1024.0; // Формула для преобразования аналогового сигнала в напряжения input_volt = temp / (r2/(r1+r2)); // Формула коррекции напряжения с учётом делителя if (input_volt>0.1) // Устанавливаем минимальное напряжение, возможное к измерению < input_volt=0.0; >Serial.print(«v= «); // печатает значение напряжения на последовательном мониторе Serial.println(input_volt); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(«Voltage i-3″>Поверка вольтметра

Поверка вольтметра заключается в сравнении показаний вольтметра на ардуино с рабочим вольтметром (мультиметром). Если значения отличаются, нужно проверить напряжение на пинах Ардуино 5V и GND. Напряжение может слегка отличаться от 5 вольт. Например, 4,95 В. Тогда в формуле temp = (analogvalue * 5.0) / 1024.0 нужно значение 5 заменить на 4,95. И также необходимо проверить точное сопротивление резисторов R1 и R2 и в строчки float r1=100000.0 и float r2=10000.0 вписать свои значения. После такой поверки мы получим точный вольтметр на Ардуино. Данный прибор способен измерять напряжение до сотых вольт.
И напоследок хотел бы предостеречь вас. Использовать данный вольтметр для измерения 55 вольт не рекомендуется. Это максимальный предел. При незначительном скачке измеряемого напряжения микроконтроллер выйдет из строя. Необходимо дать некий запас для непредвиденных ситуаций. И ограничить диапазон измеряемого напряжения до 45 вольт.

Как сделать цифровой вольтметр постоянного тока с помощью Arduino?

Вольтметр — это устройство для измерения напряжения, которое используется для измерения напряжения в определенных точках электрической цепи. Напряжение — это разность потенциалов, которая создается между двумя точками в электрической цепи. Есть два типа вольтметров. Некоторые вольтметры предназначены для измерения напряжения цепей постоянного тока, а другие вольтметры предназначены для измерения напряжения в цепях переменного тока. Эти вольтметры далее подразделяются на две категории. Одним из них является цифровой вольтметр, который показывает измерения на цифровом экране, а другим — аналоговый вольтметр, который использует стрелку, чтобы указать на шкале, чтобы показать нам точное значение.

Цифровой вольтметр

Программы для Windows, мобильные приложения, игры — ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале — Подписывайтесь:)

В этом проекте мы собираемся сделать вольтметр, используя Arduino Uno. В этой статье мы расскажем о двух конфигурациях цифрового вольтметра. В первой конфигурации микроконтроллер сможет измерять напряжение в диапазоне 0 — 5 В. Во второй конфигурации микроконтроллер сможет измерять напряжение в диапазоне 0 — 50 В.

Как сделать цифровой вольтметр?

Как известно, существует два типа вольтметров: аналоговый вольтметр и цифровой вольтметр. Существуют и другие типы аналоговых вольтметров, которые основаны на конструкции устройства. Некоторые из этих типов включают вольтметр с подвижной катушкой с постоянным магнитом, вольтметр типа выпрямителя, вольтметр с подвижным железом и т. Д. Основная цель внедрения цифрового вольтметра на рынке была связана с большей вероятностью появления ошибок в аналоговых вольтметрах. В отличие от аналогового вольтметра, который использует стрелку и шкалу, цифровой вольтметр показывает показания прямо в цифрах на экране. Это устраняет возможность нулевой ошибки. Процент ошибок уменьшается с 5% до 1%, когда мы перешли с аналогового вольтметра на цифровой вольтметр.

Теперь, когда мы знаем реферат этого проекта, давайте соберем дополнительную информацию и начнем создавать цифровой вольтметр с использованием Arduino Uno.

Шаг 1: Сбор Компонентов

Лучший подход к запуску любого проекта — составить список компонентов и провести краткое изучение этих компонентов, потому что никто не захочет зацикливаться на середине проекта только из-за отсутствующего компонента. Список компонентов, которые мы собираемся использовать в этом проекте, приведен ниже:

Шаг 2: Изучение компонентов

Arduino UNO — это плата микроконтроллера, которая состоит из микрочипа ATMega 328P и разработана Arduino.cc. Эта плата имеет набор цифровых и аналоговых выводов данных, которые могут быть связаны с другими платами расширения или схемами. Эта плата имеет 14 цифровых выводов, 6 аналоговых выводов и программируется с помощью Arduino IDE (интегрированная среда разработки) через USB-кабель типа B. Для включения требуется 5 В и код C для работы.

Arduino Uno

ЖК-дисплеи видны в каждом электронном устройстве, которое должно отображать некоторый текст или цифру или любое изображение для пользователей. ЖК-дисплей представляет собой модуль отображения, в котором жидкий кристалл используется для получения видимого изображения или текста. ЖК-дисплей 16 × 2 — это очень простой электронный модуль, отображающий 16 символов в строке и всего две строки на экране одновременно. Для отображения символа на этих ЖК-дисплеях используется матрица 5 × 7 пикселей.

ЖК-дисплей 16 × 2

Макет представляет собой устройство без припоя. Он используется для изготовления и испытания временных прототипов электронных схем и конструкций. Большинство электронных компонентов просто подключаются к макету, просто вставляя их контакты в макет. Полоса металла укладывается в отверстия макета, и отверстия соединяются определенным образом. Соединения отверстий показаны на схеме ниже:

макетировать

Шаг 3: принципиальная схема

Первая цепь, диапазон измерения которой составляет от 0 до 5 В, показана ниже:

Вольтметр на 0-5В

Вторая цепь, диапазон измерения которой составляет от 0 до 50 В, показана ниже:

Вольтметр 0-50В

Шаг 4: Принцип работы

Работа этого проекта цифрового вольтметра постоянного тока на основе Arduino объясняется здесь. В цифровом вольтметре напряжение, измеренное в аналоговой форме, будет преобразовано в соответствующее цифровое значение с использованием аналого-цифрового преобразователя.

В первом контуре с диапазоном измерения от 0 до 5 В вход будет подключен к аналоговому выводу 0. Аналоговый вывод будет считывать любое значение от 0 до 1024. Затем это аналоговое значение будет преобразовано в цифровое, умножив его на общее напряжение, которое составляет 5 В, и разделив его на общее разрешение, которое составляет 1024.

Во второй цепи, поскольку диапазон должен быть увеличен с 5 В до 50 В, необходимо выполнить конфигурацию делителя напряжения. Схема делителя напряжения выполнена с использованием резистора 10 кОм и резистора 100 кОм. Такая конфигурация делителя напряжения помогает нам довести входное напряжение до диапазона аналогового входа Arduino Uno.

Все математические расчеты выполняются в программировании Arduino Uno.

Шаг 5: Сборка компонентов

Подключение ЖК-модуля к плате Arduino Uno одинаково в обеих цепях. Разница лишь в том, что в первой цепи входной диапазон низкий, поэтому он напрямую отправляется на аналоговый вывод Arduino. Во второй цепи конфигурация делителя напряжения используется на входной стороне платы микроконтроллера.

1. Подключите вывод Vss и Vdd ЖК-модуля к земле и 5 В на плате Arduino соответственно. Пин Vee — это штифт, который используется для настройки ограничений дисплея. Он подключен к потенциометру, один контакт которого подключен к 5 В, а другой — к земле.
2. Соедините контакты RS и E модуля LCD с контактами 2 и 3 платы Arduino соответственно. Вывод RW на ЖК-дисплее подключен к земле.
3. Поскольку мы будем использовать ЖК-модуль в режиме 4-битных данных, используются четыре его контакта D4-D7. Контакты D4-D7 ЖК-модуля подключены к контакту 4-контакту 7 платы микроконтроллера.
4. В первой цепи нет дополнительной схемы на входной стороне, поскольку максимальное измеряемое напряжение составляет 5 В. Во второй цепи, поскольку диапазон измерения составляет от 0 до 50 В, конфигурация делителя напряжения выполняется с использованием резистора 10 кОм и резистора 100 кОм. Следует отметить, что все основания являются общими.

Шаг 6: Начало работы с Arduino

Если вы раньше не знакомы с Arduino IDE, не беспокойтесь, потому что ниже вы можете увидеть четкие шаги записи кода на плате микроконтроллера с помощью Arduino IDE. Вы можете скачать последнюю версию Arduino IDE с Вот и выполните шаги, указанные ниже:

1. Когда плата Arduino подключена к вашему ПК, откройте «Панель управления» и нажмите «Оборудование и звук». Затем нажмите «Устройства и принтеры». Найдите название порта, к которому подключена ваша плата Arduino. В моем случае это «COM14», но он может отличаться на вашем ПК.Поиск порта
2. Мы должны будем включить библиотеку для использования ЖК-модуля. Библиотека прилагается ниже в ссылке для скачивания вместе с кодом. Перейдите в Sketch> Включить библиотеку> Добавить библиотеку .ZIP. Включить библиотеку
3. Теперь откройте IDE Arduino. В меню «Инструменты» установите для платы Arduino значение «Arduino / Genuino UNO».Настольная доска
4. В том же меню «Инструменты» установите номер порта, который вы видели на панели управления.Настройка порта
5. Загрузите приведенный ниже код и скопируйте его в свою среду IDE. Чтобы загрузить код, нажмите на кнопку загрузки.Загрузить

Вы можете скачать код по нажмите здесь.

Шаг 7: Код

Код довольно прост и хорошо прокомментирован. Но все же некоторым это объясняется ниже.

1. В начале используется библиотека, чтобы мы могли связать модуль LCD с платой Arduino Uno и соответственно запрограммировать его. Затем инициализируются контакты платы Arduino, которые будут использоваться для подключения к ЖК-модулю. Затем различные переменные инициализируются для хранения значений во время выполнения, которые будут использованы позже в расчетах.

#include «LiquidCrystal.h» // включает библиотеку для интерфейса ЖК-модуля с платой Arduino
LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7); // контакты используемого ЖК-модуля
напряжение с плавающей запятой = 0,0;
температура плавания = 0.0; // переменная для хранения цифрового значения ввода
int analog_value; // переменная для хранения аналогового значения на входе

2. void setup () — это функция, которая запускается только один раз при запуске устройства или нажатии кнопки включения. Здесь мы инициализировали ЖК-дисплей для запуска. Когда ЖК-дисплей запустится, появится текст «Цифровой вольтметр на основе Arduino». Скорость передачи данных также устанавливается в этой функции. Скорость в бодах — это скорость в битах в секунду, с которой Arduino связывается с внешними устройствами.

настройка void ()
lcd.begin (16, 2); // начать связь с LCD
lcd.setCursor (0,0); // запускаем курсор с начала
lcd.print («на базе Arduino»); // Печатать текст в первой строке
lcd.setCursor (0,1); // Переместить курсор на следующую строку
lcd.print («Цифровой вольтметр»); // печатать текст во второй строке
Задержка (2000); // ждать две секунды
>

3. void loop () — это функция, которая непрерывно работает в цикле. Здесь аналоговое значение читается на стороне ввода. Затем это аналоговое значение преобразуется в цифровую форму. Условие применяется, и окончательные измерения отображаются на ЖК-экране.

void loop ()
analog_value = analogRead (A0); // Чтение аналогового значения
temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // преобразование аналогового значения в цифровое

напряжение = температура / (0,0909);
если (напряжение

Подключение датчика напряжение к Arduino

В этом примере покажу как подключить простой датчика напряжения постоянного тока 0-25 В к Arduino для измерения постоянного напряжения. Датчика напряжения, основан на схеме делителя напряжения на резисторах. Он уменьшает сигнал входного напряжения в 5 раз и генерирует соответствующее аналоговое выходное напряжение. Именно по этой причине вы можете измерить напряжение до 25 В, используя аналоговый вывод 5 В любого микроконтроллера.

Технические параметры

► Входное напряжение: 0 – 25 В;
► Диапазон допустимых напряжений: 0,02445 – 25 В;
► Шаг измерения напряжения: 0,005 В;
► Габариты: 27 × 14 × 14 мм;
► Вес: 4 грам.

Общие сведенья о датчике напряжения

Датчик напряжения представляет собой делитель напряжения, состоящий из двух резисторов с сопротивлениями 30 кОм и 7.5 кОм. Для подключения к микроконтроллеру и измеряемого устройству, на модуле установлено 5 контактов, 2 на передней стороне и 3 на задней стороне. Принципиальная схема модуля показана на рисунке ниже.

Назначение контактов:
► VCC и GND — выводы измеряемого источника напряжения (0-25 В);
► S — аналоговый вывод, подключенный к аналоговому выводу микроконтроллера;
► + — не подключен;
► — — контакт заземления, подключенный к GND микроконтроллер

Подключение датчика напряжения к Arduino UNO

Необходимые детали:
► Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Датчик напряжения, вольтметр, до 25В x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
► Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.

Описание:
В первом примере сначала подключим датчик напряжения к Arduino UNO и замерим напряжение с литий ионного аккумулятора.

Подключение:
Подключение очень простое, подключаем вывод S с модуля к аналоговому выводу А0 на Arduino, затем соединяем выводы GND. Осталось подключить только выводы аккумулятора.

Программа:
Далее, загружаем данный скетч в контроллер Arduino.