Medição de tensão com o Arduino

O Arduino é um microcontrolador versátil capaz de medir a tensão usando seu conversor analógico-digital interno (ADC). Esse recurso é essencial para aplicações como monitorar os níveis de bateria, detectar sinais de entrada e medir saídas do sensor. Este tutorial o guiará através do processo de medição de tensão com um Arduino.

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O que você precisará

1. Conselho de Arduino (por exemplo, Uno, Mega, Nano)
2. Divisor de tensão (se medir a tensão superior a 5V)
3. Fios de pão e jumper
4. Fonte de tensão para medir (por exemplo, bateria, sensor ou fonte de alimentação ajustável)
5. Um computador com o Arduino IDE instalado

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Etapa 1: Entendendo a medição de tensão no Arduino

O ADC do Arduino converte tensões analógicas (0V a 5V na maioria das placas) em um valor digital de 10 bits. Isso significa que o ADC fornece um valor entre 0 e 1023, onde 0 corresponde a 0V e 1023 corresponde a 5V (ou a tensão de referência).

Fórmula -chave

Para calcular a tensão de entrada:

Voltage = (ADC_Value / 1023.0) * Reference_Voltage

Observação: Para a maioria das placas do Arduino, a tensão de referência padrão é 5V. Se estiver usando a variante 3.3V, ajuste a fórmula de acordo.

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Etapa 2: Medição de tensão direta

Para tensões até 5V, você pode conectar a fonte de tensão diretamente a um pino analógico.

Fiação

Componente	Pino Arduino
Fonte de tensão (+)	A0
Fonte de tensão (-)	Gnd

Código de exemplo

#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
}

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Etapa 3: Medindo tensões mais altas com um divisor de tensão

Para medir tensões superiores a 5V, use um divisor de tensão Para diminuir a tensão de entrada.

Fórmula do divisor de tensão

O divisor de tensão escala a tensão de entrada usando dois resistores:

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

Por exemplo, para medir até 12v:

• R1 = 10k ohms
• R2 = 10k ohms
• Fator de escala = 0,5 (VOUT = VIN / 2)

Fiação

Componente	Conexão
Fonte de tensão (+)	Entrada de divisor de tensão R1
Junção de divisor de tensão R1/R2	Arduino A0
Fonte de tensão (-)	Gnd

Código de exemplo

#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
}

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Etapa 4: Usando uma tensão de referência externa

Para medições mais precisas, você pode usar uma tensão de referência externa conectando -a ao pino AREF.

Etapas para definir referência externa

1. Conecte uma tensão de referência estável (por exemplo, 3.3V) ao pino AREF.
2. No código, defina a tensão de referência:

analogReference(EXTERNAL);

3. Ajuste os cálculos no código para a nova tensão de referência.

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Etapa 5: práticas recomendadas para medições precisas

1. Evite ruído: Use fios curtos e aterramento adequado para reduzir o ruído elétrico.
2. Calibre sua configuração: Verifique as leituras com um multímetro para garantir a precisão.
3. Proteja o Arduino: Use resistores ou diodos para proteger o pino de entrada analógico da sobretensão.
4. Filtrar sinais barulhentos: Adicione um capacitor na entrada para suavizar as flutuações de tensão.

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Aplicações da medição de tensão

1. Monitorando os níveis de bateria
2. Sentindo sinais analógicos de sensores
3. Medição de tensões da fonte de alimentação
4. Projetos de multímetro DIY

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Solução de problemas

1. Leituras incorretas:

   • Verifique a fiação e garanta os valores corretos do resistor para o divisor de tensão.
   • Verifique a tensão de referência nos cálculos.

2. Valores flutuantes:

   • Adicione um capacitor (10µF ou 100 µF) na entrada.

3. Proteção de sobretensão:

   • Verifique se a tensão de entrada não excede os limites calculados do divisor de tensão.

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Conclusão

A tensão de medição com um Arduino é direta e altamente útil para muitos projetos eletrônicos. Esteja você monitorando os níveis de bateria ou a interface com os sensores, a compreensão da medição de tensão abre uma ampla gama de possibilidades. Experimente diferentes configurações e integra a medição de tensão em seus projetos!