A voltmérő egy feszültségmérő eszköz, amelyet az elektromos áramkör bizonyos pontjain a feszültség mérésére használnak. A feszültség az a potenciálkülönbség, amely egy elektromos áramkör két pontja között jön létre. Kétféle voltmérő létezik. Néhány voltmérőt a DC áramkörök feszültségének mérésére terveztek, más voltmérőket pedig az AC áramkörök feszültségének mérésére. Ezeket a voltmérőket további két kategóriába sorolhatjuk. Az egyik a digitális voltmérő, amely a digitális képernyőn mutatja a méréseket, a másik pedig egy analóg voltmérő, amely tű segítségével a pontra mutat a skálán, hogy megmutassa a pontos leolvasást.
Digitális feszültségmérő
Ebben a projektben egy feszültségmérőt fogunk készíteni az Arduino Uno segítségével. Ebben a cikkben elmagyarázzuk a digitális voltmérő két konfigurációját. Az első konfigurációban a mikrovezérlő képes lesz 0 és 5 V közötti feszültség mérésére. A második konfigurációban a mikrovezérlő képes lesz mérni a feszültséget 0-50 V tartományban.
Hogyan készítsünk digitális feszültségmérőt?
Mint tudjuk, hogy kétféle voltmérő létezik, az analóg volt és a digitális voltmérő. Van néhány további analóg feszültségmérő, amelyek a készülék felépítésén alapulnak. E típusok egy része az állandó mágneses mozgó tekercs voltmérő, az egyenirányító típusú voltmérő, a mozgó vas típusú voltmérő stb. Ellentétben az analóg voltmérővel, amely tűt és mérleget használ, a digitális voltmérő közvetlenül a képernyőn mutatja számokat. Ez megszünteti annak lehetőségét Nulla hiba . A hiba százalékos aránya 5% -ról 1% -ra csökken, amikor az analóg voltmérőről a digitális voltmérőre váltunk.
Most, hogy ismerjük a projekt kivonatát, gyűjtsünk néhány információt, és kezdjünk el digitális feszültségmérőt készíteni az Arduino Uno segítségével.
1. lépés: Az alkatrészek összegyűjtése
A projekt megkezdésének legjobb módja az, hogy összeállítja az összetevőket, és áttanulmányozza ezeket az összetevőket, mert senki sem akar majd egy projekt közepén maradni, csak egy hiányzó alkatrész miatt. Az alábbiakban felsoroljuk azokat a komponenseket, amelyeket ebben a projektben használni fogunk:
- Arduino uno
- 10k ohmos potenciométer
- Jumper huzalok
- 100k ohmos ellenállás
- 10k ohmos ellenállás
- 12 V AC - DC adapter (ha az Arduino nem számítógéppel működik)
2. lépés: Az alkatrészek tanulmányozása
Arduino UNO egy mikrokontroller kártya, amely egy ATMega 328P mikrochipből áll, és az Arduino.cc fejlesztette ki. Ez a kártya digitális és analóg adatcsapokkal rendelkezik, amelyek összekapcsolhatók más bővítőkártyákkal vagy áramkörökkel. Ez a kártya 14 digitális érintkezővel, 6 analóg tűvel rendelkezik, és az Arduino IDE (Integrált fejlesztői környezet) programozható B típusú USB kábelen keresztül. 5 V feszültség szükséges TOVÁBB és a C kód működtet.
Arduino uno
Az LCD-k minden elektronikus eszközben láthatók, amelyeknek valamilyen szöveget vagy számjegyet vagy bármilyen képet kell megjeleníteniük a felhasználók számára. Az LCD egy kijelző modul, amelyben folyékony kristályokat használnak látható kép vagy szöveg előállításához. A 16 × 2 LCD kijelző egy nagyon egyszerű elektronikus modul, amely soronként 16 karaktert és egyidejűleg összesen két sort jelenít meg a képernyőn. 5 × 7 pixeles mátrixot használunk egy karakter megjelenítésére ezeken az LCD-n.
16 × 2 LCD kijelző
NAK NEK Kenyérlemez forrasztás nélküli eszköz. Ideiglenes prototípusú elektronikus áramkörök és tervek készítésére és tesztelésére használják. Az elektronikus alkatrészek nagy része egyszerűen a kenyérlapra van csatlakoztatva, csak a csapjaikat a kenyérlapba helyezve. Fémcsík van lefektetve a kenyérlemez lyukain, és a lyukak meghatározott módon vannak összekötve. A furatok csatlakozásait az alábbi ábra mutatja:
Kenyérlemez
3. lépés: Áramköri ábra
Az első áramkört, amelynek mérési tartománya 0 és 5 V között van, az alábbiakban mutatjuk be:
Voltmérő 0-5V-hoz
Az alábbiakban látható a második áramkör, amelynek mérési tartománya 0 és 50 V között van:
Voltmérő 0-50V
4. lépés: Működési elv
Az Arduino alapú digitális egyenáramú voltmérő projektjének működését itt ismertetjük. A digitális voltmérőben az analóg formában mért feszültséget analóg-digitális átalakítóval alakítják át a megfelelő digitális értékre.
Az első áramkörben, amelynek mérési tartománya 0 és 5 V között van, a bemenet az Analog 0 tűre kerül. Az analóg csap bármely értéket 0-tól 1024-ig fog leolvasni. Ezután az analóg érték átalakításra kerül digitálisá, megszorozva azt az összes feszültséggel, amely 5 V, és elosztva a teljes felbontással, amely 1024.
A második áramkörben, mivel a tartományt 5 V-ról 50 V-ra kell növelni, feszültségosztót kell konfigurálni. A feszültségosztó áramkört 10k ohmos és 100k ohmos ellenállás segítségével állítják elő. Ez a feszültségosztó konfiguráció segít abban, hogy a bemeneti feszültséget az Arduino Uno analóg bemenetének tartományába vigyük.
Az összes matematikai számítás az Arduino Uno programozásában történik.
5. lépés: Az alkatrészek összeszerelése
Az LCD modul csatlakozása az Arduino Uno kártyához mindkét áramkörben azonos. Az egyetlen különbség az, hogy az első áramkörben a bemeneti tartomány alacsony, ezért közvetlenül az Arduino analóg tűjére kerül. A második áramkörben feszültségosztó konfigurációt használnak a mikrokontroller kártya bemeneti oldalán.
- Csatlakoztassa az LCD modul Vss és Vdd csatlakozóját az Arduino kártya földeléséhez, illetve 5 V-hoz. A Vee pin az a tű, amely a kijelző korlátozásainak beállítására szolgál. Csatlakozik ahhoz a potenciométerhez, amelynek egyik csapja 5 V-ra, a másik pedig a földre van csatlakoztatva.
- Csatlakoztassa az LCD modul RS és E csatlakozóit az Arduino kártya 2. és 3. érintkezőjéhez. Az LCD RW csapja a földhöz csatlakozik.
- Mivel az LCD modult 4 bites adatmódban fogjuk használni, így annak négy D4-D7 érintkezőjét használjuk. Az LCD modul D4-D7 csapjai a mikrovezérlő kártya PIN4-pin7 csatlakozóihoz vannak csatlakoztatva.
- Az első áramkörben nincs további áramkör a bemeneti oldalon, mert a maximálisan mérendő feszültség 5V. A második áramkörben, mivel a mérési tartomány 0-50 V között van, feszültségosztó konfigurációt készítünk 10k ohmos és 100k ohmos ellenállással. Meg kell jegyezni, hogy minden ok közös.
6. lépés: Az Arduino használatának megkezdése
Ha még nem ismeri az Arduino IDE-t, ne aggódjon, mert az alábbiakban a kód égetésének világos lépéseit láthatja a mikrokontroller táblán az Arduino IDE használatával. Az Arduino IDE legújabb verzióját innen töltheti le itt és kövesse az alábbi lépéseket:
- Amikor az Arduino kártya csatlakozik a számítógépéhez, nyissa meg a „Vezérlőpult” elemet, majd kattintson a „Hardver és hang” elemre. Ezután kattintson az „Eszközök és nyomtatók” elemre. Keresse meg annak a portnak a nevét, amelyhez Arduino táblája csatlakozik. Az én esetemben ez a „COM14”, de előfordulhat, hogy más lesz a számítógépén.
Port megtalálása
- Az LCD modul használatához be kell építenünk egy könyvtárat. A könyvtár a kóddal együtt a letöltési link alatt található. Menj Vázlat> Könyvtár beillesztése> .ZIP könyvtár hozzáadása.
Könyvtár beillesztése
- Most nyissa meg az Arduino IDE-t. Az Eszközök közül állítsa az Arduino táblát a következőre: Arduino / Genuino UNO.
Tábla beállítása
- Ugyanabban az Eszköz menüben állítsa be a portszámot, amelyet a kezelőpanelen látott.
Port beállítása
- Töltse le az alább mellékelt kódot, és másolja be az IDE-be. A kód feltöltéséhez kattintson a feltöltés gombra.
Feltöltés
A kódot letöltheti ide kattintva.
7. lépés: Kód
A kód meglehetősen egyszerű és jól kommentálható. De mégis, néhányat az alábbiakban ismertetünk.
1. Először a könyvtárat használjuk, hogy az LCD modult összekapcsolhassuk az Arduino Uno táblával, és ennek megfelelően programozzuk. Mint az Arduino kártya csapjai inicializálódnak, amelyeket az LCD-modulhoz való csatlakozáshoz használnak. Ezután különböző változókat inicializálunk az értékek tárolására a futási időben, amelyeket később felhasználunk a számításokban.
#include 'LiquidCrystal.h' // könyvtár hozzáadása az LCD modul interfészéhez az Arduino LiquidCrystal lcd-vel (2, 3, 4, 5, 6, 7); // használandó LCD modul csapjai úszófeszültség = 0,0; úszóhőmérséklet = 0,0; // változó a bemenet digitális értékének tárolására int analog_value; // változó az analóg érték tárolásához a bemeneten
2. void setup () olyan funkció, amely csak egyszer fut, amikor a készülék elindul, vagy az engedélyezés gombot megnyomják. Itt elindítottuk az LCD-t. Amikor az LCD elindul, megjelenik az „Arduino Based Digital Voltmeter” szöveg. A Baud Rate is ebben a funkcióban van beállítva. A Baud Rate az a sebesség bit / másodpercben, amellyel az Arduino kommunikál a külső eszközökkel.
void setup () {lcd.begin (16, 2); // a kommunikáció megkezdése az LCD lcd.setCursor (0,0) paranccsal; // a kurzor indítása az elejétől lcd.print ('Arduino alapú'); // Szöveg nyomtatása az első sorba lcd.setCursor (0,1); // Vigye a kurzort a következő sorra: lcd.print ('Digital Voltmeter'); // szöveg nyomtatása a második sor késleltetésében (2000); // várjon két másodpercet}3. void loop () egy ciklusban folyamatosan futó függvény. Itt az analóg érték a bemeneti oldalon olvasható. Ezután ezt az analóg értéket digitális formába konvertáljuk. Feltétel kerül alkalmazásra, és a végső mérések megjelennek az LCD képernyőn
void loop () {analóg érték = analóg olvasás (A0); // Az analóg érték leolvasása temp = (analóg érték * 5,0) / 1024,0; // az analóg érték átalakítása digitális feszültségben = temp / (0,0909); ha (feszültség< 0.1) { voltage=0.0; } lcd.clear(); // Clear any text on the LCD lcd.setCursor(0, 0); // Mve the cursor to the initial position lcd.print('Voltage= '); // Print Voltgae= lcd.print(voltage); // Print the final digital value of voltage lcd.setCursor(13,1); // move the cursor lcd.print('V'); // print the unit of voltage delay(30); // wait for 0.3 seconds }Alkalmazások
A digitális voltmérő alkalmazásai közé tartozik:
- A fenti áramkör felhasználható bármilyen feszültség különböző feszültségtartományának nagy pontossággal történő mérésére.
- Ha kis változásokat hajtunk végre az áramkörben, a mikrovezérlő képes lesz mérni a feszültséget az AC áramkörökben is.
