Op Arduino gebaseerd DC Voltmeter Circuit - Constructiedetails en testen

In dit bericht gaan we een DC-voltmeter bouwen met Arduino, waarbij de metingen worden weergegeven op een 16x2 LCD.

Het voorgestelde voltmeterontwerp kan tot 30V lezen met een tolerantie van +/- 0,5 volt. We gaan kijken hoe deze opstelling werkt en andere mogelijkheden verkennen die we kunnen bereiken dan het meten van spanning.

Dit project is vrij eenvoudig, zelfs beginners kunnen het gemakkelijk bereiken, maar wees voorzichtig bij het prototypen van het circuit, aangezien we externe spanning gaan toepassen, elke verkeerde verbinding met Arduino kan leiden tot fatale schade aan je bord.

Laat de waarschuwing een kant zijn, laten we eens kijken hoe het werkt.

Hier gebruiken we een analoog naar digitaal conversieproces. Spanning van elke bron is een analoge functie. De meetwaarden die worden weergegeven op het 16x2 LCD-scherm zijn een digitale functie.

De uitdaging is om die analoge functies om te zetten in digitale functies. Gelukkig heeft Arduino functionaliteit om analoge functies uit te lezen en om te zetten naar discrete functies.

Arduino microcontroller uitgerust met 10-bit analoog naar digitaal converter (ADC). Dit betekent dat Arduino 2 ^ 10 = 1024 discrete spanningsniveaus kan lezen.

Met andere woorden, de spanning die wordt aangelegd op de analoge pin van Arduino wordt bemonsterd 1024 discrete spanningsniveaus met betrekking tot een referentiespanning, de bemonsterde waarde wordt weergegeven op het LCD-scherm. Dit is het principe achter deze voltmeter of bijna elke digitale voltmeter.

De aangelegde externe spanning wordt echter niet direct gemeten door Arduino. De spanning wordt verlaagd met behulp van spanningsdelers en er wordt wat wiskunde in het programma gedaan om de werkelijke spanningsaflezing te krijgen.

Hoe het werkt

Het circuit bestaat uit twee weerstanden, een LCD-scherm en een Arduino die het brein is van de digitale voltmeter. De twee weerstanden fungeren als spanningsdeler, het knooppunt van de deler is verbonden met analoge pin # A0 van de Arduino, die de ingangsspanning leest. Er wordt een aardverbinding tot stand gebracht tussen de Arduino en de externe spanningsbron.

De minimale spanning die door deze voltmeter kan worden gemeten is 0,1V, deze drempel is in het programma ingesteld, zodat deze na het loskoppelen van de spanningsbron 0,00 volt aangeeft en geen metingen weergeeft vanwege statische lading rond de meetsonde.

Prototype van de auteur:

Keer de polariteit niet om tijdens het meten van de spanning, het zal het circuit niet beschadigen, maar het leest geen spanning en geeft 0,00 V weer, totdat u de polariteit corrigeert. Stel het contrast van het LCD-scherm in op een optimaal niveau door de potentiometer te draaien.

Zorg ervoor dat u geen spanningsbron gebruikt die hoger kan pieken dan 30V, dit kan uw Arduino-bord beschadigen. Technisch gezien kun je de maximale meetspanning van dit circuit verhogen door weerstandswaarden te veranderen en het programma te wijzigen, maar voor de geïllustreerde opstelling is 30V limiet.

Kies voor een nauwkeurige aflezing vaste weerstanden met een minimale tolerantiewaarde, weerstanden spelen een belangrijke rol bij het kalibreren van de spanningsaflezing.

Schakelschema:

De andere mogelijkheid van deze voltmeter is dat we het programma kunnen aanpassen om bepaalde taken te automatiseren.

Detecteer bijvoorbeeld de volledige accuspanning en koppel de accu los van de oplader of koppel de accu los als de spanning onder het vooraf ingestelde spanningsniveau daalt, enzovoort. Deze taak kan zelfs zonder LCD-scherm worden uitgevoerd. Dit is echter het onderwerp van een ander artikel.

Programma:

​

Controleer de aflezingen met een goede voltmeter / multimeter.