قياس الجهد مع Arduino

Arduino هو متحكم متعدد الاستخدامات قادر على قياس الجهد باستخدام محول التناظرية إلى الرقمية المدمج (ADC). هذه الإمكانية ضرورية للتطبيقات مثل مراقبة مستويات البطارية ، واستشعار إشارات الإدخال ، وقياس مخرجات المستشعر. سوف يرشدك هذا البرنامج التعليمي خلال عملية قياس الجهد باستخدام Arduino.

---

ماذا ستحتاج

1. لوحة أردوينو (على سبيل المثال ، UNO ، Mega ، Nano)
2. مقسم الجهد (إذا كان قياس الجهد أعلى من 5 فولت)
3. الأسلاك الأسلاك والبلوز
4. مصدر الجهد لقياس (على سبيل المثال ، البطارية أو المستشعر أو مصدر الطاقة القابل للتعديل)
5. جهاز كمبيوتر مع Arduino IDE مثبت

---

الخطوة 1: فهم قياس الجهد على Arduino

يقوم ARDUINO ADC بتحويل الفولتية التناظرية (من 0 فولت إلى 5 فولت على معظم اللوحات) إلى قيمة رقمية 10 بت. هذا يعني أن ADC يوفر قيمة بين 0 و 1023 ، حيث يتوافق 0 مع 0V و 1023 مع 5V (أو الجهد المرجعي).

صيغة رئيسية

لحساب جهد الإدخال:

Voltage = (ADC_Value / 1023.0) * Reference_Voltage

ملحوظة: بالنسبة لمعظم لوحات Arduino ، فإن الجهد المرجعي الافتراضي هو 5V. إذا كنت تستخدم البديل 3.3V ، اضبط الصيغة وفقًا لذلك.

---

الخطوة 2: قياس الجهد المباشر

بالنسبة للفولتية التي تصل إلى 5 فولت ، يمكنك توصيل مصدر الجهد مباشرةً بالدبوس التناظري.

الأسلاك

عنصر	دبوس أردوينو
مصدر الجهد (+)	A0
مصدر الجهد (-)	GND

رمز مثال

#define analogPin A0

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int adcValue = analogRead(analogPin); // Read ADC value
  float voltage = (adcValue / 1023.0) * 5.0; // Convert to voltage

  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.print(voltage, 2); // Print voltage with 2 decimal places
  Serial.println(" V");

  delay(1000); // Update every second
}

---

الخطوة 3: قياس الفولتية العليا مع مقسم الجهد

لقياس الفولتية أعلى من 5 فولت ، استخدم أ مقسم الجهد لتوسيع نطاق الجهد الإدخال.

صيغة مقسم الجهد

يقاس مقسم الجهد جهد الإدخال باستخدام مقاومتين:

Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))

على سبيل المثال ، لقياس ما يصل إلى 12 فولت:

• R1 = 10k أوم
• R2 = 10K أوم
• عامل التحجيم = 0.5 (vout = vin / 2)

الأسلاك

عنصر	اتصال
مصدر الجهد (+)	مقسم الجهد R1 مدخلات
مقسم الجهد R1/R2	Arduino A0
مصدر الجهد (-)	GND

رمز مثال

#define analogPin A0
const float R1 = 10000.0; // Resistor R1 value in ohms
const float R2 = 10000.0; // Resistor R2 value in ohms

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int adcValue = analogRead(analogPin); // Read ADC value
  float voltage = (adcValue / 1023.0) * 5.0; // Voltage at A0

  // Scale up to actual input voltage
  float inputVoltage = voltage * ((R1 + R2) / R2);

  Serial.print("Input Voltage: ");
  Serial.print(inputVoltage, 2); // Print with 2 decimal places
  Serial.println(" V");

  delay(1000); // Update every second
}

---

الخطوة 4: استخدام جهد مرجعي خارجي

لقياسات أكثر دقة ، يمكنك استخدام الجهد المرجعي الخارجي عن طريق توصيله بدبوس AREF.

خطوات لتعيين مرجع خارجي

1. قم بتوصيل الجهد المرجعي المستقر (على سبيل المثال ، 3.3V) إلى دبوس AREF.
2. في الكود ، اضبط الجهد المرجعي:

analogReference(EXTERNAL);

3. ضبط الحسابات في الكود للجهد المرجعي الجديد.

---

الخطوة 5: أفضل الممارسات لقياسات دقيقة

1. تجنب الضوضاء: استخدم الأسلاك القصيرة والأرضية المناسبة لتقليل الضوضاء الكهربائية.
2. معايرة الإعداد الخاص بك: تحقق من القراءات مع مقياس متعدد لضمان الدقة.
3. حماية Arduino: استخدم المقاومات أو الثنائيات لحماية دبوس الإدخال التناظري من الجهد الزائد.
4. مرشح إشارات صاخبة: أضف مكثفًا عبر المدخلات لتنعيم تقلبات الجهد.

---

تطبيقات قياس الجهد

1. مراقبة مستويات البطارية
2. استشعار الإشارات التناظرية من أجهزة الاستشعار
3. قياس فولتية إمدادات الطاقة
4. مشاريع Multimeter DIY

---

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

1. قراءات غير صحيحة:

   • تحقق من الأسلاك وضمان قيم المقاوم الصحيحة لمقسم الجهد.
   • تحقق من الجهد المرجعي في الحسابات.

2. القيم المتقلب:

   • إضافة مكثف (10µF أو 100µF) عبر المدخلات.

3. حماية الجهد الزائد:

   • تأكد من أن جهد الإدخال لا يتجاوز الحدود المحسوبة لموقع الجهد.

---

خاتمة

يعد قياس الجهد باستخدام Arduino واضحًا ومفيدًا للغاية للعديد من مشاريع الإلكترونيات. سواء كنت تراقب مستويات البطارية أو التواصل مع أجهزة الاستشعار ، فإن فهم قياس الجهد يفتح مجموعة واسعة من الاحتمالات. تجربة مع إعدادات مختلفة ودمج قياس الجهد في مشاريعك!