اندازه گیری ولتاژ با استفاده از آردوینو: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

در مقایسه با اندازه گیری جریان ، اندازه گیری ولتاژ با استفاده از هر میکروکنترلر بسیار آسان است. اگر با باتری کار می کنید یا می خواهید منبع تغذیه قابل تنظیم خود را بسازید ، اندازه گیری ولتاژ ضروری می شود. اگرچه این روش برای هر uC کاربرد دارد ، اما در این آموزش ، ما نحوه اندازه گیری ولتاژ با استفاده از آردوینو را یاد می گیریم.

سنسورهای ولتاژ در بازار موجود است. اما آیا واقعاً به آنها احتیاج دارید؟ بیایید دریابیم!

مرحله 1: اصول اولیه

میکروکنترلر نمی تواند ولتاژ آنالوگ را بطور مستقیم درک کند. به همین دلیل است که ما باید به طور خلاصه از مبدل آنالوگ به دیجیتال یا ADC استفاده کنیم. Atmega328 که مغز Arduino Uno است دارای 6 کانال (با علامت A0 تا A5) ، ADC 10 بیتی است. این بدان معناست که ولتاژهای ورودی از 0 تا 5 ولت را به مقادیر صحیح از 0 تا (2^10-1) یعنی برابر با 1023 نشان می دهد که وضوح 4.9mV را در هر واحد می دهد. 0 با 0V ، 1 تا 4.9mv ، 2 تا 9.8mV و به همین ترتیب تا 1023 مطابقت دارد.

مرحله 2: اندازه گیری 0-5V

ابتدا نحوه اندازه گیری ولتاژ با حداکثر ولتاژ 5 ولت را خواهیم دید. این بسیار آسان است زیرا نیازی به تغییرات خاصی نیست. برای شبیه سازی ولتاژ متغیر ، از پتانسیومتری استفاده می کنیم که پین وسط آن به یکی از 6 کانال متصل است. اکنون کد را برای خواندن مقادیر ADC و تبدیل مجدد آنها به خواندن مفید ولتاژ می نویسیم.

خواندن پین آنالوگ A0

value = analogRead (A0) ؛

در حال حاضر ، متغیر 'مقدار' بسته به ولتاژ دارای مقداری بین 0 تا 1023 است.

ولتاژ = مقدار * 5.0/1023 ؛

مقدار بدست آمده در حال حاضر در رزولوشن (5/1023 = 4.9mV در واحد) ضرب می شود تا ولتاژ واقعی بدست آید.

و در نهایت ، ولتاژ اندازه گیری شده را روی مانیتور Serial نمایش دهید.

Serial.print ("ولتاژ =")؛

Serial.println (ولتاژ) ؛

مرحله 3: اندازه گیری ولتاژ بالای 5 ولت

اما این مشکل زمانی ایجاد می شود که ولتاژ اندازه گیری بیش از 5 ولت باشد. این را می توان با استفاده از یک مدار تقسیم ولتاژ که شامل 2 مقاومت متصل شده به صورت سری است حل کرد. یک سر این اتصال سری به ولتاژ اندازه گیری (Vm) و سر دیگر آن به زمین متصل است. ولتاژ (V1) متناسب با ولتاژ اندازه گیری شده در محل اتصال دو مقاومت ظاهر می شود. سپس این اتصال می تواند به پین آنالوگ آردوینو متصل شود. با استفاده از این فرمول می توان ولتاژ را پیدا کرد.

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

سپس ولتاژ V1 توسط آردوینو اندازه گیری می شود.

مرحله 4: ساخت تقسیم کننده ولتاژ

اکنون برای ساختن این تقسیم ولتاژ ، ابتدا باید مقادیر مقاومت ها را بیابیم. برای محاسبه مقدار مقاومتها این مراحل را دنبال کنید.

1. حداکثر ولتاژی که باید اندازه گیری شود را تعیین کنید.
2. یک مقدار مناسب و استاندارد برای R1 در محدوده کیلو اهم تعیین کنید.
3. با استفاده از فرمول ، R2 را محاسبه کنید.
4. اگر مقدار R2 یک مقدار استاندارد (یا نزدیک به) نیست ، R1 را تغییر دهید و مراحل بالا را تکرار کنید.
5. از آنجا که آردوینو می تواند حداکثر 5 ولت را کنترل کند ، V1 = 5 ولت است.

به عنوان مثال ، اجازه دهید حداکثر ولتاژ (Vm) اندازه گیری شده 12V و R1 = 47 کیلو اهم باشد. سپس با استفاده از فرمول R2 برابر 33k می شود.

اکنون ، با استفاده از این مقاومتها ، یک مدار تقسیم ولتاژ بسازید.

با این تنظیم ، ما در حال حاضر حد بالا و پایین داریم. برای Vm = 12V ما V1 = 5V و برای Vm = 0V ما V1 = 0V دریافت می کنیم. یعنی ، برای 0 تا 12V در Vm ، ولتاژ متناسب از 0 تا 5V در V1 وجود دارد که می تواند مانند گذشته در آردوینو تغذیه شود.

مرحله 5: خواندن ولتاژ

با کمی تغییر در کد ، اکنون می توانیم 0 تا 12 ولت را اندازه گیری کنیم.

مقدار آنالوگ مانند قبل خوانده می شود. سپس ، با استفاده از همان فرمول قبلی ، ولتاژ بین 0 تا 12V اندازه گیری می شود.

value = analogRead (A0) ؛

ولتاژ = مقدار * (5.0/1023) * ((R1 + R2)/R2) ؛

ماژول های سنسور ولتاژ معمولاً چیزی جز یک مدار تقسیم ولتاژ نیستند. اینها برای مقاومت 0 تا 25 ولت با مقاومت 30 کیلو اهم و 7.5 کیلو اهم تعیین شده اند.

بنابراین ، چرا می توانید خرید کنید ، هنگامی که می توانید DIY کنید!

ممنون که تا انتها ایستادید امیدوارم این آموزش به شما کمک کرده باشد.

برای پروژه ها و آموزش های بیشتر در کانال YouTube من مشترک شوید. یک بار دیگر متشکرم!