Meranie napätia pomocou Arduina: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Meranie napätia je v porovnaní s meraním prúdu celkom jednoduché pomocou akéhokoľvek mikrokontroléra. Meranie napätia je nevyhnutné, ak pracujete s batériami alebo si chcete vytvoriť vlastný nastaviteľný zdroj napájania. Aj keď sa táto metóda týka akéhokoľvek uC, ale v tomto návode sa naučíme merať napätie pomocou Arduina.

Na trhu sú k dispozícii snímače napätia. Ale skutočne ich potrebujete? Poďme zistiť!

Krok 1: Základy

Mikrokontrolér nerozumie priamo analógovému napätiu. Preto musíme skrátka použiť analógovo -digitálny prevodník alebo ADC. Atmega328, ktorý je mozgom Arduino Uno, má 6 kanálový (označený ako A0 až A5), 10-bitový ADC. To znamená, že bude mapovať vstupné napätie od 0 do 5 V do celočíselných hodnôt od 0 do (2^10-1), t.j. rovných 1023, čo dáva rozlíšenie 4,9 mV na jednotku. 0 bude zodpovedať 0 V, 1 až 4,9 mv, 2 až 9,8 mV a tak ďalej až do roku 1023.

Krok 2: Meranie 0-5V

Najprv uvidíme, ako merať napätie s maximálnym napätím 5V. Je to veľmi jednoduché, pretože nie sú potrebné žiadne špeciálne úpravy. Na simuláciu meniaceho sa napätia použijeme potenciometer, ktorého stredný kolík je pripojený k jednému zo 6 kanálov. Teraz napíšeme kód na prečítanie hodnôt z ADC a prevedieme ich späť na užitočné hodnoty napätia.

Čítanie analógového kolíka A0

hodnota = analogRead (A0);

Teraz premenná „hodnota“obsahuje hodnotu od 0 do 1023 v závislosti od napätia.

napätie = hodnota * 5,0/1023;

Získaná hodnota sa teraz vynásobí rozlíšením (5/1023 = 4,9 mV na jednotku), aby sa získalo skutočné napätie.

A nakoniec zobrazte namerané napätie na sériovom monitore.

Serial.print ("Napätie =");

Serial.println (napätie);

Krok 3: Meranie napätia nad 5V

Problém však nastáva, keď merané napätie prekročí 5 voltov. Toto je možné vyriešiť použitím obvodu deliča napätia, ktorý pozostáva z 2 odporov zapojených do série podľa obrázku. Jeden koniec zapojenia tejto série je pripojený k meranému napätiu (Vm) a druhý koniec k zemi. Na križovatke dvoch rezistorov sa objaví napätie (V1) úmerné nameranému napätiu. Toto prepojenie je potom možné pripojiť k analógovému kolíku Arduino. Napätie sa dá zistiť pomocou tohto vzorca.

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

Napätie V1 potom zmeria Arduino.

Krok 4: Zostavenie deliča napätia

Teraz, aby sme postavili tento delič napätia, musíme najskôr zistiť hodnoty rezistorov. Pri výpočte hodnoty rezistorov postupujte podľa týchto krokov.

1. Určte maximálne napätie, ktoré sa má merať.
2. Vyberte vhodnú a štandardnú hodnotu pre R1 v kiloohmovom rozsahu.
3. Pomocou vzorca vypočítajte R2.
4. Ak hodnota R2 nie je (alebo sa blíži) štandardnej hodnote, zmeňte R1 a zopakujte vyššie uvedené kroky.
5. Pretože Arduino zvládne maximálne 5V, V1 = 5V.

Nechajte napríklad namerané maximálne napätie (Vm) 12 V a R1 = 47 kiloohmov. Potom pomocou vzorca R2 vyjde 33k.

Teraz pomocou týchto rezistorov vytvorte obvod deliča napätia.

S týmto nastavením máme teraz hornú a dolnú hranicu. Pre Vm = 12V dostaneme V1 = 5V a pre Vm = 0V dostaneme V1 = 0V. To znamená, že pre 0 až 12 V pri Vm bude na V1 proporcionálne napätie od 0 do 5 V, ktoré potom bude možné privádzať do Arduina ako predtým.

Krok 5: Čítanie napätia

S miernou úpravou kódu môžeme teraz merať 0 až 12V.

Analógová hodnota sa odčíta ako predtým. Potom sa pomocou rovnakého vzorca uvedeného vyššie zmeria napätie medzi 0 a 12 V.

hodnota = analogRead (A0);

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

Bežne dostupné moduly snímača napätia nie sú nič iné ako iba obvod rozdeľovača napätia. Sú dimenzované na 0 až 25 V s odpormi 30 kiloohm a 7,5 kilo-ohm.

Prečo teda KÚPIŤ, keď môžete robiť DIY!

Ďakujem, že ste vydržali až do konca. Dúfam, že vám tento návod pomohol.

Prihláste sa na odber môjho kanála YouTube a získajte ďalšie nadchádzajúce projekty a návody. Ďakujem ešte raz!