Spændingsmåling ved hjælp af Arduino: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Måling af spænding er ganske let ved hjælp af enhver mikrokontroller i forhold til måling af strøm. Måling af spændinger bliver nødvendig, hvis du arbejder med batterier, eller hvis du vil lave din egen justerbare strømforsyning. Selvom denne metode gælder for enhver uC, men i denne vejledning lærer vi, hvordan man måler spænding ved hjælp af Arduino.

Der findes spændingsfølere på markedet. Men har du virkelig brug for dem? Lad os finde ud af det!

Trin 1: Grundlæggende

En mikrokontroller kan ikke forstå analog spænding direkte. Derfor skal vi kort og godt bruge en analog til digital konverter eller ADC. Atmega328, som er hjernen i Arduino Uno, har 6 kanaler (markeret som A0 til A5), 10-bit ADC. Dette betyder, at det vil kortlægge indgangsspændinger fra 0 til 5V til heltalsværdier fra 0 til (2^10-1), dvs. lig med 1023, hvilket giver en opløsning på 4,9mV pr. Enhed. 0 svarer til 0V, 1 til 4,9mv, 2 til 9,8mV og så videre indtil 1023.

Trin 2: Måling 0-5V

Først vil vi se, hvordan man måler spænding med en maksimal spænding på 5V. Dette er meget let, da der ikke kræves særlige ændringer. For at simulere den varierende spænding vil vi bruge et potentiometer, hvis midterste pin er forbundet til en af de 6 kanaler. Vi vil nu skrive koden for at læse værdierne fra ADC og konvertere dem tilbage til nyttige spændingsaflæsninger.

Læser den analoge pin A0

værdi = analogRead (A0);

Nu indeholder variablen 'værdi' en værdi mellem 0 og 1023 afhængigt af spændingen.

spænding = værdi * 5,0/1023;

Den opnåede værdi ganges nu med opløsningen (5/1023 = 4,9mV pr. Enhed) for at få den faktiske spænding.

Og endelig skal du vise den målte spænding på den serielle skærm.

Serial.print ("Spænding =");

Serial.println (spænding);

Trin 3: Måling af spænding over 5V

Men problemet opstår, når spændingen, der skal måles, overstiger 5 volt. Dette kan løses ved hjælp af et spændingsdelerkredsløb, der består af 2 modstande forbundet i serie som vist. Den ene ende af denne serieforbindelse er forbundet til den spænding, der skal måles (Vm), og den anden ende til jorden. En spænding (V1), der er proportional med den målte spænding, vises ved krydset mellem to modstande. Dette kryds kan derefter tilsluttes den analoge pin på Arduino. Spændingen kan findes ved hjælp af denne formel.

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

Spændingen V1 måles derefter af Arduino.

Trin 4: Opbygning af spændingsdeleren

Nu for at bygge denne spændingsdeler skal vi først finde ud af værdierne af modstande. Følg disse trin for at beregne værdien af modstande.

1. Bestem den maksimale spænding, der skal måles.
2. Beslut en passende og standardværdi for R1 i kilo-ohm-område.
3. Brug formel til at beregne R2.
4. Hvis værdien af R2 ikke er (eller tæt på) en standardværdi, skal du ændre R1 og gentage ovenstående trin.
5. Da Arduino maksimalt kan håndtere 5V, er V1 = 5V.

Lad f.eks. Den maksimale spænding (Vm), der skal måles, være 12V og R1 = 47 kilo-ohm. Derefter kommer formlen R2 ud til at være lig med 33k.

Byg nu et spændingsdelerkredsløb ved hjælp af disse modstande.

Med denne opsætning har vi nu en øvre og nedre grænse. For Vm = 12V får vi V1 = 5V og for Vm = 0V får vi V1 = 0V. Det vil sige, for 0 til 12V ved Vm, vil der være en proportional spænding fra 0 til 5V ved V1, som derefter kan føres ind i Arduino som før.

Trin 5: Aflæsning af spændingen

Med en lille ændring i koden kan vi nu måle 0 til 12V.

Analog værdi læses som før. Derefter måles spændingen mellem 0 og 12V ved hjælp af den samme formel, der er nævnt tidligere.

værdi = analogRead (A0);

spænding = værdi * (5,0/1023) * ((R1 + R2)/R2);

De almindeligt tilgængelige spændingssensormoduler er ikke andet end blot et spændingsdelerkredsløb. Disse er klassificeret til 0 til 25V med 30 kiloohm og 7,5 kilo-ohm modstande.

Så hvorfor købe, når du kan gøre det selv!

Tak fordi du holdt fast til det sidste. Jeg håber, at denne vejledning ville have hjulpet dig.

Abonner på min YouTube -kanal for flere kommende projekter og selvstudier. Tak endnu engang!