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

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 <0,1) { напряжение = 0,0; } lcd.clear (); // Очистить любой текст на ЖК-дисплее lcd.setCursor (0, 0); // Перемещаем курсор в начальную позицию lcd.print ("Voltage ="); // Print Voltgae = lcd.print (напряжение); // Распечатать окончательное цифровое значение напряжения lcd.setCursor (13,1); // переместить курсор lcd.print ( "V"); // выводим единицу напряжения задержка (30); // ждать 0,3 секунды }

Приложения

Некоторые из его применений цифрового вольтметра включают в себя:

1. Вышеуказанная схема может использоваться для измерения различных диапазонов напряжений с высокой точностью в любой электрической цепи.
2. Если мы сделаем небольшие изменения в цепи, микроконтроллер также сможет измерять напряжение в цепях переменного тока.

Appuals.com является участником партнерской программы Amazon Services LLC, и мы получаем комиссию за покупки, сделанные по нашим ссылкам.