מדידת מתח באמצעות Arduino: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מדידת המתח היא קלה למדי באמצעות כל מיקרו -בקר לעומת מדידת הזרם. מדידת מתח הופכת נחוצה אם אתה עובד עם סוללות או שאתה רוצה ליצור אספקת חשמל מתכווננת בעצמך. למרות ששיטה זו חלה על כל uC אך במדריך זה נלמד כיצד למדוד מתח באמצעות Arduino.

קיימים חיישני מתח בשוק. אבל האם אתה באמת צריך אותם? בוא נגלה!

שלב 1: יסודות

מיקרו -בקר אינו יכול להבין מתח אנלוגי ישירות. לכן עלינו להשתמש בממיר אנלוגי לדיגיטלי או בקיצור ADC. ל- Atmega328 שהוא המוח של ה- Arduino Uno יש 6 ערוצים (מסומנים כ- A0 עד A5), ADC של 10 סיביות. המשמעות היא שהיא תמפה מתחי כניסה מ 0 עד 5V לערכי מספר שלם מ 0 עד (2^10-1) כלומר שווה ל- 1023 שנותן רזולוציה של 4.9mV ליחידה. 0 יתאים ל- 0V, 1 ל- 4.9mv, 2 עד 9.8mV וכן הלאה עד 1023.

שלב 2: מדידת 0-5V

ראשית, נראה כיצד למדוד מתח במתח מרבי של 5V. זה קל מאוד מכיוון שאין צורך בשינויים מיוחדים. כדי לדמות את המתח המשתנה, נשתמש בפוטנציומטר שהסיכה האמצעית שלו מחוברת לכל אחד מ -6 הערוצים. כעת נכתוב את הקוד כדי לקרוא את הערכים מ- ADC ולהמיר אותם בחזרה לקריאות מתח שימושיות.

קריאת הסיכה האנלוגית A0

value = analogRead (A0);

כעת, המשתנה 'ערך' מכיל ערך בין 0 ל- 1023 בהתאם למתח.

מתח = ערך * 5.0/1023;

הערך המתקבל מוכפל כעת ברזולוציה (5/1023 = 4.9mV ליחידה) כדי לקבל את המתח בפועל.

ולבסוף, הצג את המתח הנמדד על הצג הסידורי.

Serial.print ("מתח =");

Serial.println (מתח);

שלב 3: מדידת מתח מעל 5V

אך הבעיה מתעוררת כאשר המתח הנמדד עולה על 5 וולט. ניתן לפתור זאת באמצעות מעגל מחלק מתח המורכב משני נגדים המחוברים בסדרה כפי שמוצג. קצה אחד של חיבור סדרה זה מחובר למתח הנמדד (Vm) והקצה השני לאדמה. מתח (V1) ביחס למתח הנמדד יופיע בצומת של שני נגדים. לאחר מכן ניתן לחבר צומת זה לסיכה האנלוגית של הארדואינו. ניתן לברר את המתח באמצעות נוסחה זו.

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

המתח V1 נמדד לאחר מכן על ידי הארדואינו.

שלב 4: בניית מחלק המתח

כעת כדי לבנות את מחלק המתח הזה, עלינו קודם כל לברר את ערכי הנגדים. בצע את השלבים הבאים כדי לחשב את ערך הנגדים.

1. קבע את המתח המרבי אותו יש למדוד.
2. החליטו על ערך מתאים וסטנדרטי עבור R1 בטווח קילו-אוהם.
3. באמצעות נוסחה, לחשב R2.
4. אם הערך של R2 אינו (או קרוב) לערך סטנדרטי, שנה את R1 וחזור על השלבים שלעיל.
5. מכיוון שארדואינו יכול להתמודד עם מקסימום של 5V, V1 = 5V.

לדוגמה, תנו למתח המרבי (Vm) להימדד להיות 12V ו- R1 = 47 קילו-אוהם. ואז השימוש בנוסחה R2 יוצא שווה ל- 33k.

כעת, בנה מעגל מחלק מתח באמצעות נגדים אלה.

עם התקנה זו, כעת יש לנו גבול עליון ותחתון. עבור Vm = 12V נקבל V1 = 5V וב- Vm = 0V נקבל V1 = 0V. כלומר, עבור 0 עד 12V ב- Vm, יהיה מתח פרופורציונלי מ- 0 ל- 5V ב- V1, שאז ניתן להזין אותו לתוך הארדואינו כמו קודם.

שלב 5: קריאת המתח

עם שינוי קל בקוד, כעת אנו יכולים למדוד 0 עד 12V.

ערך אנלוגי נקרא כמו קודם. לאחר מכן, באמצעות אותה נוסחה שהוזכרה קודם, נמדד המתח בין 0 ל -12 וולט.

value = analogRead (A0);

מתח = ערך * (5.0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

מודולי חיישן המתח הנפוצים אינם אלא מעגל מחלק מתח. אלה מדורגים עבור 0 עד 25V עם נגדים של 30 קילו-אוהם ו -7.5 קילו-אוהם.

אז למה לקנות, כשאפשר לעשות זאת בעצמך!

תודה שהחזקת עד הסוף. אני מקווה שהדרכה זו הייתה עוזרת לך.

הירשם לערוץ היוטיוב שלי לפרויקטים נוספים והדרכות בקרוב. תודה שוב!