Mesura de la tensió mitjançant Arduino: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Mesurar la tensió és bastant fàcil mitjançant qualsevol microcontrolador en comparació amb la mesura de corrent. La mesura de tensions es fa necessària si treballeu amb bateries o voleu fer la vostra pròpia font d’alimentació ajustable. Tot i que aquest mètode s'aplica a qualsevol uC, però en aquest tutorial, aprendrem a mesurar la tensió mitjançant Arduino.

Hi ha sensors de tensió disponibles al mercat. Però realment els necessiteu? Anem a esbrinar!

Pas 1: conceptes bàsics

Un microcontrolador no pot entendre la tensió analògica directament. Per això, en breu hem d’utilitzar un convertidor analògic a digital o ADC. Atmega328, que és el cervell de l'Arduino Uno, té 6 canals (marcats com A0 a A5), ADC de 10 bits. Això vol dir que maparà les tensions d'entrada de 0 a 5V en valors enters de 0 a (2 ^ 10-1), és a dir, igual a 1023, que dóna una resolució de 4,9 mV per unitat. 0 correspondrà a 0V, 1 a 4,9mv, 2 a 9,8mV i així fins al 1023.

Pas 2: mesura de 0-5V

En primer lloc, veurem com mesurar la tensió amb una tensió màxima de 5V. Això és molt fàcil ja que no calen modificacions especials. Per simular la tensió variable, utilitzarem un potenciòmetre el pin central del qual està connectat a qualsevol dels 6 canals. Ara escriurem el codi per llegir els valors de l’ADC i els convertirem de nou en lectures de voltatge útils.

Lectura del pin analògic A0

valor = Llegir analògic (A0);

Ara, la variable "valor" conté un valor entre 0 i 1023 en funció del voltatge.

voltatge = valor * 5,0 / 1023;

El valor obtingut ara es multiplica per la resolució (5/1023 = 4,9 mV per unitat) per obtenir el voltatge real.

I, finalment, mostreu la tensió mesurada al monitor sèrie.

Serial.print ("Voltatge =");

Serial.println (voltatge);

Pas 3: mesurar la tensió per sobre de 5V

Però el problema sorgeix quan la tensió a mesurar supera els 5 volts. Això es pot resoldre mitjançant un circuit divisor de tensió que consta de 2 resistències connectades en sèrie com es mostra. Un extrem d’aquesta connexió en sèrie està connectat a la tensió a mesurar (Vm) i l’altre extrem a terra. A la unió de dues resistències apareixerà una tensió (V1) proporcional a la tensió mesurada. Aquesta unió es pot connectar al pin analògic de l'Arduino. El voltatge es pot esbrinar mitjançant aquesta fórmula.

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

El voltatge V1 es mesura després amb Arduino.

Pas 4: Construir el divisor de tensió

Ara per construir aquest divisor de tensió, primer hem d’esbrinar els valors de les resistències. Seguiu aquests passos per calcular el valor de les resistències.

1. Determineu la tensió màxima que s’ha de mesurar.
2. Decidiu un valor estàndard i adequat per a R1 en un rang de quilo-ohm.
3. Mitjançant la fórmula, calculeu R2.
4. Si el valor de R2 no és (o proper) a un valor estàndard, canvieu R1 i repetiu els passos anteriors.
5. Atès que Arduino pot gestionar un màxim de 5V, V1 = 5V.

Per exemple, Sigui la tensió màxima (Vm) a mesurar 12V i R1 = 47 quilo-ohms. Aleshores, utilitzant la fórmula R2 resulta ser igual a 33k.

Ara, creeu un circuit divisor de tensió mitjançant aquestes resistències.

Amb aquesta configuració, ara tenim un límit superior i inferior. Per Vm = 12V obtenim V1 = 5V i per Vm = 0V obtenim V1 = 0V. És a dir, per a 0 a 12V a Vm, hi haurà una tensió proporcional de 0 a 5V a V1 que es pot alimentar a l’Arduino com abans.

Pas 5: lectura del voltatge

Amb una lleugera modificació del codi, ara podem mesurar de 0 a 12V.

El valor analògic es llegeix com abans. A continuació, mitjançant la mateixa fórmula esmentada anteriorment, es mesura el voltatge entre 0 i 12V.

valor = Llegir analògic (A0);

voltatge = valor * (5,0 / 1023) * ((R1 + R2) / R2);

Els mòduls de sensor de tensió disponibles normalment no són res més que un circuit divisor de tensió. Estan classificats per a 0 a 25 V amb resistències de 30 kiloohm i 7,5 kilo-ohm.

Per tant, Per què COMPRAR, quan pugueu fer bricolatge?

Gràcies per estar aturat fins al final. Espero que aquest tutorial us hagi ajudat.

Subscriu-te al meu canal de YouTube per obtenir més propers projectes i tutorials. Gràcies una vegada més!