Kako narediti digitalni enosmerni voltmeter z uporabo Arduina?

Nauči Se

Voltmeter je naprava za merjenje napetosti, ki se uporablja za merjenje napetosti na določenih točkah v električnem krogu. Napetost je potencialna razlika, ki nastane med dvema točkama v električnem krogu. Obstajata dve vrsti voltmetrov. Nekateri voltmetri so namenjeni merjenju napetosti enosmernih tokokrogov, drugi voltmetri pa so namenjeni merjenju napetosti v izmeničnih tokokrogih. Ti voltmetri so nadalje opredeljeni v dve kategoriji. Eden je digitalni voltmeter, ki prikazuje meritve na digitalnem zaslonu, drugi pa analogni voltmeter, ki z iglo usmerja na tehtnico, da nam pokaže natančen odčitek.



Digitalni voltmeter

V tem projektu bomo izdelali voltmeter z uporabo Arduino Uno. V tem članku bomo razložili dve konfiguraciji digitalnega voltmetra. V prvi konfiguraciji bo mikrokrmilnik lahko meril napetost v območju od 0 - 5V. V drugi konfiguraciji bo mikrokrmilnik lahko meril napetost v območju od 0 do 50V.



Kako narediti digitalni voltmeter?

Kot vemo, obstajata dve vrsti voltmetrov, analogni voltmeter in digitalni voltmeter. Obstaja še nekaj vrst analognih voltmetrov, ki temeljijo na konstrukciji naprave. Nekatere od teh vrst vključujejo voltmeter s trajno magnetno tuljavo, voltmeter z usmernikom, voltmeter z gibljivim železom itd. Glavni namen uvedbe digitalnega voltmetra na trg je bila večja verjetnost napak v analognih voltmetrih. Za razliko od analognega voltmetra, ki uporablja iglo in tehtnico, digitalni voltmeter prikazuje odčitke neposredno v številkah na zaslonu. To odstrani možnost Ničelna napaka . Odstotek napake se zmanjša za 5% na 1%, ko smo prešli z analognega voltmetra na digitalni voltmeter.



Zdaj, ko poznamo povzetek tega projekta, zberite nekaj več informacij in začnite izdelovati digitalni voltmeter z uporabo Arduino Uno.



1. korak: Zbiranje komponent

Najboljši pristop za začetek katerega koli projekta je, da sestavite seznam komponent in si ogledate kratko študijo teh komponent, ker nihče ne bo želel ostati sredi projekta samo zaradi manjkajoče komponente. Seznam komponent, ki jih bomo uporabili v tem projektu, je spodaj:

  • Arduino uno
  • 10k-ohmski potenciometer
  • Jumper žice
  • 100k-ohmski upor
  • 10k-ohmski upor
  • 12V adapter za izmenični in enosmerni tok (če Arduino ne napaja računalnik)

2. korak: Preučevanje komponent

Arduino UNO je plošča mikrokrmilnika, ki jo sestavlja mikročip ATMega 328P in jo je razvil Arduino.cc. Ta plošča ima nabor digitalnih in analognih podatkovnih zatičev, ki jih je mogoče povezati z drugimi razširitvenimi ploščami ali vezji. Ta plošča ima 14 digitalnih zatičev, 6 analognih zatičev in jih je mogoče programirati z Arduino IDE (integrirano razvojno okolje) prek USB kabla tipa B. Za napajanje potrebuje 5V VKLOPLJENO in a Koda C upravljati.

50382-mw1

Arduino uno



LCD-prikazovalniki so vidni v vsaki elektronski napravi, ki mora uporabnikom prikazati nekaj besedila ali številke ali katero koli sliko. LCD je prikazovalni modul, v katerem se s tekočimi kristali ustvari vidna slika ali besedilo. A 16 × 2 LCD zaslon je zelo preprost elektronski modul, ki na zaslonu hkrati prikaže 16 znakov na vrstico in skupaj dve vrstici. Za prikaz znakov na teh LCD-zaslonih se uporablja matrika 5 × 7 slikovnih pik.

16 × 2 LCD zaslon

TO Breadboard je naprava za spajkanje. Uporablja se za izdelavo in preizkušanje začasnih prototipov elektronskih vezij in modelov. Večina elektronskih komponent je preprosto pritrjena na ploščo tako, da vstavite zatiče v ploščo. Kovinski trak je položen v luknje na plošči in luknje so povezane na poseben način. Povezave lukenj so prikazane na spodnjem diagramu:

Breadboard

3. korak: vezje

Prvo vezje, katerega merilno območje je od 0 do 5V, je prikazano spodaj:

Voltmeter za 0-5V

Drugi krog, katerega merilno območje je od 0 do 50V, je prikazan spodaj:

Voltmeter 0-50V

4. korak: Načelo dela

Tu je razloženo delovanje tega projekta digitalnega enosmernega voltmetra na osnovi Arduina. V digitalnem voltmetru se napetost, izmerjena v analogni obliki, pretvori v ustrezno digitalno vrednost z uporabo analogno-digitalnega pretvornika.

V prvem vezju, katerega merilno območje je od 0 do 5V, bo vhod prevzet na analogni pin0. Analogni zatič bo prebral katero koli vrednost od 0 do 1024. Nato bo ta analogna vrednost pretvorjena v digitalno, tako da jo pomnožimo s skupno napetostjo, ki je 5V, in jo delimo s skupno ločljivostjo, ki je 1024.

V drugem vezju, ker naj bi se obseg povečal s 5 V na 50 V, je treba izvesti konfiguracijo napetostnega delilnika. Vezje delilnika napetosti je narejeno z uporom 10k-ohm in 100k-ohmom. Ta konfiguracija delilnika napetosti nam pomaga, da vhodno napetost približamo območju analognega vhoda Arduino Uno.

Vsi matematični izračuni so narejeni v programiranju Arduino Uno.

5. korak: Sestavljanje komponent

Priključitev modula LCD na ploščo Arduino Uno je v obeh vezjih enaka. Edina razlika je v tem, da je v prvem vezju vhodno območje nizko, zato se neposredno pošlje na analogni pin Arduina. V drugem vezju se na vhodni strani plošče mikrokrmilnika uporablja konfiguracija napetostnega delilnika.

  1. Priključek Vss in Vdd modula LCD priklopite na maso oziroma 5 V plošče Arduino. Vee zatič je zatič, ki se uporablja za nastavitev omejitev zaslona. Priključen je na potenciometer, katerega en zatič je priključen na 5V, drugi pa na maso.
  2. Priključite RS in E pin modula LCD na pin2 in pin3 plošče Arduino. RW zatič LCD-ja je povezan s tlemi.
  3. Ker bomo modul LCD uporabljali v 4-bitnem podatkovnem načinu, se uporabljajo tudi njegovi štirje zatiči D4 do D7. Zatiči D4-D7 modula LCD so povezani s pin4-pin7 plošče mikrokrmilnika.
  4. V prvem vezju na vhodni strani ni dodatnega vezja, ker je največja napetost, ki jo je treba izmeriti, 5V. V drugem vezju, saj je merilno območje od 0-50V, je konfiguracija napetostnega delilnika narejena z uporom 10k-ohm in 100k-ohm. Treba je opozoriti, da so vsi razlogi skupni.

6. korak: Uvod v Arduino

Če Arduino IDE prej niste poznali, ne skrbite, ker spodaj vidite jasne korake zapisovanja kode na plošči mikrokrmilnika z uporabo Arduino IDE. Najnovejšo različico Arduino IDE lahko prenesete s spletnega mesta tukaj in sledite spodnjim korakom:

pretvorite zunanji trdi disk v notranji
  1. Ko je plošča Arduino povezana z računalnikom, odprite »Nadzorna plošča« in kliknite »Strojna oprema in zvok«. Nato kliknite »Naprave in tiskalniki«. Poiščite ime vrat, na katera je priključena vaša plošča Arduino. V mojem primeru je 'COM14', vendar je v vašem računalniku morda drugačen.

    Iskanje pristanišča

  2. Za uporabo modula LCD bomo morali vključiti knjižnico. Knjižnica je skupaj s kodo priložena spodaj v povezavi za prenos. Pojdi do Skica> Vključi knjižnico> Dodaj .ZIP knjižnico.

    Vključi knjižnico

  3. Zdaj odprite Arduino IDE. V orodju nastavite ploščo Arduino na Arduino / Genuino UNO.

    Nastavitvena plošča

  4. V istem meniju Orodja nastavite številko vrat, ki ste jo videli na nadzorni plošči.

    Nastavitev vrat

  5. Prenesite spodnjo kodo in jo kopirajte v svoj IDE. Če želite naložiti kodo, kliknite gumb za prenos.

    Naloži

Kodo lahko prenesete do kliknite tukaj.

7. korak: koda

Koda je precej preprosta in dobro komentirana. A vseeno so nekateri pojasnjeni spodaj.

1. Na začetku se knjižnica uporablja tako, da lahko modul LCD povežemo s ploščo Arduino Uno in ga ustrezno programiramo. Nato se inicializirajo nožice plošče Arduino, ki bodo uporabljene za povezavo z LCD modulom. Nato se različne spremenljivke inicializirajo za shranjevanje vrednosti v času izvajanja, ki bodo uporabljene kasneje pri izračunih.

#include 'LiquidCrystal.h' // vključi knjižnico za vmesnik LCD modula z Arduino ploščo LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7); // zatiči LCD modula, ki se uporablja, plavajoča napetost = 0,0; temperatura plovca = 0,0; // spremenljivka za shranjevanje digitalne vrednosti vhoda int analog_value; // spremenljivka za shranjevanje analogne vrednosti na vhodu

2. void setup () je funkcija, ki se zažene samo enkrat, ko se naprava zažene ali pritisnete gumb za omogočanje. Tu smo inicializirali LCD za zagon. Ko se LCD začne, se prikaže besedilo »Arduino Based Digital Voltmeter«. V tej funkciji je nastavljena tudi hitrost prenosa. Hitrost prenosa je hitrost v bitih na sekundo, s katero Arduino komunicira z zunanjimi napravami.

iphone fbi virus 
void setup () {lcd.begin (16, 2); // začnemo komunikacijo z LCD lcd.setCursor (0,0); // zagon kurzorja od začetka lcd.print ('na osnovi Arduino'); // Natisni besedilo v prvi vrstici lcd.setCursor (0,1); // Premakni kazalko na naslednjo vrstico lcd.print ('Digitalni voltmeter'); // tiskanje besedila z zakasnitvijo v drugi vrstici (2000); // čakamo dve sekundi}

3. void loop () je funkcija, ki deluje neprekinjeno v zanki. Tu se analogna vrednost bere na vhodni strani. Nato se ta analogna vrednost pretvori v digitalno obliko. Uporabljen je pogoj in končne meritve so prikazane na LCD zaslonu

void loop () {analog_value = analogRead (A0); // Branje analogne vrednosti temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // pretvorba analogne vrednosti v digitalno napetost = temp / (0,0909); če (napetost< 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 }

Aplikacije

Nekatere njegove aplikacije digitalnega voltmetra vključujejo:

  1. Zgoraj narejeno vezje se lahko uporablja za merjenje različnih obsegov napetosti z visoko natančnostjo v katerem koli električnem vezju.
  2. Če v vezju naredimo nekoliko spremembe, bo mikrokrmilnik lahko izmeril napetost tudi v izmeničnih tokokrogih.