A feszültség mérése az Arduino -val

Az Arduino egy sokoldalú mikrokontroller, amely képes mérni a feszültséget a beépített analóg-digitális konverter (ADC) segítségével. Ez a képesség elengedhetetlen az olyan alkalmazásokhoz, mint az akkumulátorok megfigyelése, a bemeneti jelek érzékelése és az érzékelő kimenetek mérése. Ez az oktatóanyag végigvezeti Önt az Arduino -val végzett feszültség mérésének folyamatán.

---

Mire lesz szüksége

1. Arduino Board (például Uno, Mega, Nano)
2. Feszültségválasztó (Ha az 5 V -nál magasabb feszültség mérése)
3. Kenyérlemez és jumper vezetékek
4. Feszültségforrás mérni (például akkumulátor, érzékelő vagy állítható tápegység)
5. Egy számítógép, amelyen az Arduino IDE telepített

---

1. lépés: A feszültségmérés megértése az Arduino -n

Az Arduino ADC analóg feszültségeit (a legtöbb táblán 0 V-ról 5 V-ra) konvertálja 10 bites digitális értékre. Ez azt jelenti, hogy az ADC értéket biztosít 0 és 1023 között, ahol 0 0 V -nak felel meg, és 1023 -nak felel meg az 5 V -nak (vagy a referencia feszültségnek).

Kulcsképlet

A bemeneti feszültség kiszámításához:

Voltage = (ADC_Value / 1023.0) * Reference_Voltage

Jegyzet: A legtöbb Arduino táblán az alapértelmezett referenciafeszültség 5 V. A 3.3 V -os változat használatakor állítsa be a képletet ennek megfelelően.

---

2. lépés: Közvetlen feszültségmérés

5 V -os feszültség esetén a feszültségforrást közvetlenül csatlakoztathatja egy analóg tűhöz.

Vezeték

Összetevő	Arduino Pin
Feszültségforrás (+)	A0
Feszültségforrás (-)	GND

Példakód

#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
}

---

3. lépés: A nagyobb feszültségek mérése feszültségválasztóval

Az 5 V -nél magasabb feszültség méréséhez használja a feszültségválasztó A bemeneti feszültség méretezéséhez.

Feszültség elválasztó képlet

A feszültségválasztó két ellenállással skálázza a bemeneti feszültséget:

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

Például, hogy legfeljebb 12 V -ig mérje:

• R1 = 10K ohm
• R2 = 10K ohm
• Skálázási faktor = 0,5 (vout = vin / 2)

Vezeték

Összetevő	Kapcsolat
Feszültségforrás (+)	Feszültség elválasztó R1 bemenet
R1/r2 feszültség elválasztó csomópont	Arduino A0
Feszültségforrás (-)	GND

Példakód

#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
}

---

4. lépés: Külső referencia feszültség használata

A pontosabb mérésekhez használhat egy külső referenciafeszültséget, ha csatlakoztatja azt az AREF PIN -hez.

Lépések a külső referencia beállításához

1. Csatlakoztasson egy stabil referenciafeszültséget (például 3.3 V) az AREF PIN -hez.
2. A kódban állítsa be a referenciafeszültséget:

analogReference(EXTERNAL);

3. Állítsa be a számításokat az új referenciafeszültség kódjában.

---

5. lépés: A pontos mérések legjobb gyakorlatai

1. Kerülje a zajt: Használjon rövid vezetékeket és megfelelő földelést az elektromos zaj csökkentéséhez.
2. Kalibrálja a beállítást: A pontosság biztosítása érdekében ellenőrizze a multiméterrel rendelkező olvasmányokat.
3. Védje az Arduino -t: Használjon ellenállást vagy diódákat az analóg bemeneti csap védelmére a túlfeszültségtől.
4. Szűrő zajos jelek: Adjon hozzá egy kondenzátort a bemeneten keresztül a feszültség ingadozásainak simításához.

---

Feszültségmérés alkalmazása

1. Az akkumulátor szintjének ellenőrzése
2. Analóg jelek érzékelése az érzékelőktől
3. A tápegység feszültségeinek mérése
4. DIY multiméteres projektek

---

Hibaelhárítás

1. Helytelen olvasmányok:

   • Ellenőrizze a vezetékeket és biztosítsa a feszültség -elválasztó megfelelő ellenállási értékeit.
   • Ellenőrizze a referenciafeszültséget a számításokban.

2. Ingadozó értékek:

   • Adjon hozzá egy kondenzátort (10 µF vagy 100 µF) a bemeneten.

3. Túlfeszültség védelme:

   • Ellenőrizze, hogy a bemeneti feszültség nem haladja meg a feszültség elválasztó kiszámított határértékeit.

---

Következtetés

A feszültség mérése Arduino -val egyértelmű és nagyon hasznos számos elektronikai projekthez. Függetlenül attól, hogy figyelemmel kíséri az akkumulátor szintjét, akár az érzékelőkkel való kapcsolatfelvételt, a feszültségmérés megértése számos lehetőséget nyit meg. Kísérletezzen különböző beállításokkal, és integrálja a feszültségmérést a projektekbe!