Датчик напряжения для ардуино своими руками

«Arduino» вольтметр

Вольтметр — устройство для измерения напряжения в цепи. Этот пост является наглядным пособием для постройки вольтметра постоянного напряжения на Ардуино с LCD дисплеем. Он теоретически может измерять напряжение до 55 В. При необходимости вы сможете самостоятельно внести небольшие изменения в схему и скетч, для увеличения верхнего измеряемого значения.

Требуемое оборудование

Для изготовления простого цифрового вольтметра своими руками в домашних условиях понадобятся:

• Arduino uno
• 16×2 LCD жидкокристаллический дисплей
• Резистор 100 кОм
• Резистор 10 кОм
• Потенциометр 10 кОм
• Макетная плата
• Провода (перемычки)

Arduino измерение напряжения

Верхний предел аналоговых выводов Arduino составляет 5 вольт. Для измерения напряжения до 5 В можем напрямую подключить источник напряжения к аналоговому выводу Arduino. В случае измерения напряжения выше 5 В необходимо использовать делитель напряжения. Он защитит от перегрузки по напряжению выходы микроконтроллера. Схема делителя напряжения состоит из двух резисторов, в нашем случае 100 кОм и 10 кОм.

Делитель напряжения

Номиналы резисторов берутся в зависимости от необходимого верхнего предела измерения. Если быть точными, то нас интересует не столько номиналы резисторов, сколько их отношение. Номиналы подбираются по формуле:

R1/R2=Uin/Uout —1

Где R1 и R2 — это номиналы необходимых нам сопротивлений.
Uout — это напряжение на выходе делителя. В нашем случае 5 Вольт. Как уже писалось выше, это максимальное значение, которое мы сможем скормить Ардуино.
Uin — это напряжение на входе делителя, который является верхним пределом измерения вольтметра. В нашем случае 55В.
В качестве примера возьмём равенство для нашего делителя:

100000/10000=55/5—1

Равенство выполняется, значит всё верно. Если вам нужен вольтметр с другим верхним пределом, можете подставить своё значение Uin. И подобрать свои резисторы с необходимым отношением.

«Arduino вольтметр», схема подключения

На схеме выше изображено подключение к Ардуино LCD дисплея справа и делителя, состоящего из двух резисторов слева. Потенциометр на 10кОм необходим для регулировки подсветки дисплея.

Программа (скетч)

Программа ниже использует библиотеку LiquidCrystal. Эта библиотека содержит функции, необходимые для записи результатов измерения на ЖК-дисплей.
Цикл считывает аналоговое значение аналогового входа, и потом вычисляет фактическое значение напряжения. Результат расчета напряжения записывается на ЖК-дисплей.

Поверка вольтметра

Поверка вольтметра заключается в сравнении показаний вольтметра на ардуино с рабочим вольтметром (мультиметром). Если значения отличаются, нужно проверить напряжение на пинах Ардуино 5V и GND. Напряжение может слегка отличаться от 5 вольт. Например, 4,95 В. Тогда в формуле temp = (analogvalue * 5.0) / 1024.0 нужно значение 5 заменить на 4,95. И также необходимо проверить точное сопротивление резисторов R1 и R2 и в строчки float r1=100000.0 и float r2=10000.0 вписать свои значения. После такой поверки мы получим точный вольтметр на Ардуино. Данный прибор способен измерять напряжение до сотых вольт.
И напоследок хотел бы предостеречь вас. Использовать данный вольтметр для измерения 55 вольт не рекомендуется. Это максимальный предел. При незначительном скачке измеряемого напряжения микроконтроллер выйдет из строя. Необходимо дать некий запас для непредвиденных ситуаций. И ограничить диапазон измеряемого напряжения до 45 вольт.

Источник

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Вольтметр на Arduino

В этой статье приводится интересная схема для любителей экспериментов и Arduino. В ней представлен простой цифровой вольтметр, который может безопасно измерять постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 30 В. Сама плата Arduino может питаться от стандартного источника 9 В.

Как известно, с помощью аналогового входа Arduino можно измерить напряжение от 0 до 5 В (при стандартном опорном напряжении 5 В). Но этот диапазон можно расширить, воспользовавшись делителем напряжения.

Делитель понижает измеряемое напряжение до приемлемого для аналогового входа уровня. Затем специально написанный код высчитывает фактическое напряжение.

Аналоговый датчик в составе Arduino определяет напряжение на аналоговом входе и преобразует его в цифровой формат, воспринимаемый микроконтроллером. К аналоговому входу A0 мы подключаем делитель напряжения, образованный сопротивлениями R1 (100K) и R2 (10K). С такими значениями сопротивлений на Arduino можно подавать до 55 В, поскольку коэффициент деления в данном случае получается 11, поэтому 55В/11=5В. Для того, чтобы быть уверенным в безопасности измерений для платы, лучше проводить измерение напряжения в диапазоне от 0 до 30 В.

Если показания дисплея не соответствуют показанием поверенного вольтметра, следует использовать прецизионный цифровой мультиметр для нахождения точных значений R1 и R2. При этом в коде нужно будет заменить R1=100000.0 и R2=10000.0 своими значениями. Затем стоит проверить питание, измерив на плате напряжение между 5V и GND. Напряжение может быть 4.95 В. Тогда в коде vout = (value * 5.0) / 1024.0 нужно заменить 5.0 на 4.95. Желательно использовать прецизионные резисторы с погрешностью не более 1%. Помните, что напряжение выше 55 В может вывести плату Arduino из строя!

Плата Arduino Uno
Резистор 100 КОм
Резистор 10 КОм
Резистор 100 Ом
Потенциометр 10 КОм
LCD-дисплей 16×2

Источник

Клёвый код

Скриптописание и кодинг

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix78

Matrix78. Дана матрица размера $$M \times N$$. Упорядочить ее строки так, чтобы их минимальные элементы образовывали убывающую последовательность.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix77

Matrix77. Дана матрица размера $$M \times N$$. Упорядочить ее столбцы так, чтобы их последние элементы образовывали убывающую последовательность.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix76

Matrix76. Дана матрица размера $$M \times N$$. Упорядочить ее строки так, чтобы их первые элементы образовывали возрастающую последовательность.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix75

Matrix75. Дана матрица размера $$M \times N$$. Элемент матрицы называется ее локальным максимумом, если он больше всех окружающих его элементов. Поменять знак всех локальных максимумов данной матрицы на противоположный. При решении допускается использовать вспомогательную матрицу.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix74

Matrix74. Дана матрица размера $$M \times N$$. Элемент матрицы называется ее локальным минимумом, если он меньше всех окружающих его элементов. Заменить все локальные минимумы данной матрицы на нули. При решении допускается использовать вспомогательную матрицу.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix73

Matrix73. Дана матрица размера $$M \times N$$. После последнего столбца, содержащего только отрицательные элементы, вставить столбец из нулей. Если требуемых столбцов нет, то вывести матрицу без изменений.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix72

Matrix72. Дана матрица размера $$M \times N$$. Перед первым столбцом, содержащим только положительные элементы, вставить столбец из единиц. Если требуемых столбцов нет, то вывести матрицу без изменений.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix71

Matrix71. Дана матрица размера $$M \times N$$. Продублировать столбец матрицы, содержащий ее минимальный элемент.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix70

Matrix70. Дана матрица размера $$M \times N$$. Продублировать строку матрицы, содержащую ее максимальный элемент.

Решаем задачи Абрамян на C. Matrix69

Matrix69. Дана матрица размера $$M \times N$$ и целое число $$K$$ $$(1 \le K \le $$N$$)$$. После столбца матрицы с номером $$K$$ вставить столбец из единиц.

Источник

Создать вольтметр на Ардуино своими руками

Среди начинающих разработчиков электронной техники популярно создавать амперметр и вольтметр на Ардуино. Эти устройства знакомы с курса физики, начиная с 7 класса.

В статье ниже подробно расписана инструкция о том, как создать собственный вольтметр на Ардуино с LCD дисплеем.

Принцип работы

Вольтметром называют приспособление, роль которого – измерение ЕДС, так называемой, электродвижущей силы. Измерения проводятся на определенном отрезке электрической цепи. Если сказать по-простому, задача прибора – замер напряжения.

Полученное в результате число значится Вольтами. Идеальный вариант устройства – девайс с бесконечным сопротивлением, заключенным внутри, для точного измерения напряжения без дополнительных ненужных воздействий на электрическую цепь.

Компоненты

Список компонентов для создания вольтамперметра на Ардуино или каждого устройства по отдельности:

• 1 Arduino;
• 1 Макет (не забудьте прокладки перемычек);
• 1 Дисплей 1602А (16×2 с подсветкой);
• 1 1×16 отсекают заголовки для фиксации дисплея;
• 1 Зуммер;
• 2 винтовые клеммы с двумя контактами;
• 3 Тактильные переключатели (кнопки);
• 1 потенциометр 10k;
• 6 резисторов 10k;
• 2 резистора 100k;
• 1 резистор 100R;
• 1 резистор 10R;
• 1 0.47R 5W силовой резистор.

Компоненты должны быть собраны в макете следующим образом:

Программа для устройства

Ниже приведен отрывок из листинга программы «вольтметр на Ардуино»:

Настройка

В основном, требования к запуску проекта «вольтметр на Arduino» на независимой печатной плате – это источник питания 5 В, 16-мегагерцовый кварцевый генератор и, конечно же, связанные выводы микроконтроллера со всеми цифровыми и аналоговыми портами платы Arduino. Диаграмма ниже популярна в Интернете и объясняет, как нужно использовать схему для работы в качестве прототипа.

Новые компоненты, которые необходимо добавить в прототип для работы на печатной плате:

• 1 28-контактный паяльник для пайки (для микроконтроллера Atmega);
• 1 разъем питания для печатной платы;
• 1 регулятор LM78L05;
• 1 1uf конденсатор;
• 1 конденсатор 10футов;
• 1 кварцевый генератор 16 МГц;

С новыми компонентами и выводом микроконтроллера имеем следующую схему проекта «Ардуино-вольтметр»:

Еще на просторах Интернета можно найти такую схему вольтметра:

Благодаря схематическому дизайну можно выполнить проверку дорожек для построения схемы. После размещения всех устройств на плате, чтобы облегчить их подключение, необходимо вручную написать раскладку дорожек, поскольку функции автоматической маршрутизации обычно не выполняют свою работу до конца.

Проверка работоспособности

Для калибровки используются 3 кнопки. Центральная кнопка является конфигурационной и активирует режим калибровки, если нажата в течение 2 секунд, а также подтверждена звуковым сигналом.

Остальные кнопки – слева и справа, должны уменьшать и увеличивать калибровку соответственно, за чем следует один звуковой сигнал. Калибровка начинается с напряжения, затем, при нажатии кнопки конфигурации, снова переключается на ток, а при повторном нажатии сохраняет конфигурацию в EEPROM и возвращает устройство в нормальный режим.

Как повысить точность измерения

Для повышения точности созданного устройства потребуется провести эксперимент. Первое значение получаем от вольтметра на Ардуино с выводом на ПК, вторую – с помощью необходимой функции. Поменяем константу (1.1 * 1023.0 * 1000) на усовершенствованную:

Первый множитель означает – 1.1 * Vcc1 (с вольтметром) / Vcc2 (с нашей функцией).

В итоге получаем погрешность. Затем, путем подсчета, выходим на настоящие значение напряжения в электрической сети. Предел измерений показаний на Ардуино устройства варьируется между 0 и 50 Вольтами.

Источник

Датчик тока для Arduino

Из этой статьи мы узнаем, как сделать датчик тока совместимый с Arduino и большинством других широко популярных микроконтроллеров. Этот проект отличается компактной конструкцией и схемой, основанной на SMD-компонентах.

Этот датчик тока можно легко использовать для измерения до 15А и даже при пиковом токе около 20А.

Шаг первый: шунтирующий резистор
Основным компонентом в этой схеме является шунтирующий резистор. Именно с помощью этого резистора измеряется небольшое падение напряжения и затем усиливается до измеримых значений Arduino. Важно, чтобы номинал этого резистора был достаточно мал, чтобы не создавать значительного падения напряжения в цепи. Малое сопротивление в диапазоне миллиомов также гарантирует, что общая рассеиваемая мощность очень мала и, следовательно, сам резистор не нагревается. Падение напряжения довольно мало, чтобы микроконтроллер мог напрямую его измерить, поэтому и используется операционный усилитель.

Шунт, используемый в данной схеме, имеет маркировку — R005, что означает, что он имеет сопротивление 5 мОм.

Шаг третий: изготовление печатной платы
После завершения проектирования схемы и макета мастер распечатал его в таком масштабе, чтобы размер печати соответствовал фактическому размеру печатной платы. Печатать нужно в зеркальном изображении. По размерам схемы вырезал заготовку для платы.

Шаг шестой: кодирование и калибровка
Теперь нужно закодировать микроконтроллер и откалибровать значение датчика для получения точных показаний.
Мастер использовал Arduino Nano и среду Arduino IDE.

Код можно разбить на следующие шаги:
Инициализация библиотеки для OLED-дисплея (для этого он использовал библиотеку Adafruit)
Настройка аналогового вывода 0 как вход
Считывание аналоговое значение с выхода OP-Amp на аналоговом выводе 0
Умножение аналогового значения на коэффициент калибровки, чтобы получить правильное значение тока в амперах (или миллиамперах).
Отображение значения на OLED-дисплее
OP-Amp действует как неинвертирующий усилитель в данной схеме и вырабатывает напряжение, пропорциональное падению напряжения на шунте. Затем это напряжение измеряется с помощью АЦП Arduino, который выдает число от 0 до 1023 (10-битное разрешение АЦП в Arduino). Это число не равно фактическому текущему значению, поэтому нужно выполнить математические манипуляции в программном обеспечении, чтобы получить точное значение. В данном случае на помощь приходит мультиметр. Большинство мультиметров могут точно измерять ток до 10 А, поэтому его можно использовать в качестве эталона для определения калибровочного коэффициента.

Смысл заключается в том, чтобы использовать небольшую нагрузку вместе с источником питания с мильтиметром и токовым шунтом последовательно с нагрузкой.

Таким образом, здесь мультиметр может измерять фактический ток, потребляемый нагрузкой, и от нашего текущего модуля шунтирования мы можем получить соответствующее аналоговое значение через Arduino.

Источник