Mạch vôn kế DC dựa trên Arduino - Chi tiết cấu tạo và thử nghiệm

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ xây dựng một vôn kế DC bằng Arduino, nơi các số đọc được hiển thị trên màn hình LCD 16x2.

Thiết kế vôn kế được đề xuất có thể đọc đến 30V với dung sai +/- 0,5 vôn. Chúng ta sẽ xem cách thiết lập này hoạt động như thế nào và khám phá các khả năng khác mà chúng ta có thể thực hiện ngoài việc đo điện áp.

Dự án này khá đơn giản, ngay cả người mới bắt đầu cũng có thể hoàn thành dễ dàng, nhưng phải cẩn thận trong khi tạo mẫu mạch vì chúng tôi sẽ áp dụng điện áp bên ngoài, bất kỳ kết nối sai nào với Arduino có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng cho bảng mạch của bạn.

Hãy để cảnh báo là một bên, hãy khám phá cách nó hoạt động.

Ở đây, chúng tôi đang sử dụng quy trình chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số. Điện áp từ bất kỳ nguồn nào là chức năng tương tự các giá trị được hiển thị trên màn hình LCD 16x2 là chức năng kỹ thuật số.

Thách thức là chuyển đổi các chức năng tương tự sang chức năng kỹ thuật số. May mắn thay, Arduino có chức năng đọc các chức năng tương tự và chuyển đổi chúng sang chức năng rời rạc.

Bộ vi điều khiển Arduino được trang bị bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số (ADC) 10-bit. Điều này có nghĩa là Arduino có thể đọc 2 ^ 10 = 1024 mức điện áp rời rạc.

Nói cách khác, điện áp đặt vào chân tương tự của Arduino được lấy mẫu là 1024 mức điện áp rời rạc liên quan đến điện áp tham chiếu mà giá trị lấy mẫu được hiển thị trên màn hình LCD. Đây là nguyên tắc đằng sau vôn kế này hoặc hầu như bất kỳ vôn kế kỹ thuật số nào.

Tuy nhiên, điện áp bên ngoài được áp dụng không được Arduino đo trực tiếp. Điện áp được giảm xuống với sự trợ giúp của bộ chia điện áp và một số phép toán được thực hiện trong chương trình để có được số đọc điện áp thực tế.

Làm thế nào nó hoạt động

Mạch bao gồm hai điện trở, một màn hình LCD và một Arduino là bộ não của vôn kế kỹ thuật số. Hai điện trở hoạt động như bộ chia điện áp, nút của bộ chia được kết nối với chân tương tự # A0 của Arduino, chân này đọc điện áp đầu vào. Kết nối đất được thiết lập giữa Arduino và nguồn điện áp bên ngoài.

Điện áp tối thiểu có thể đo bằng vôn kế này là 0,1V, ngưỡng này được thiết lập trong chương trình để nó đọc 0,00 vôn sau khi ngắt nguồn điện áp và không hiển thị số đọc do tích điện xung quanh đầu dò đo.

Nguyên mẫu của tác giả:

Không đảo ngược cực trong khi đo điện áp, nó sẽ không gây hại cho mạch nhưng nó không đọc bất kỳ điện áp nào và hiển thị 0,00 V, cho đến khi bạn sửa lại cực. Điều chỉnh độ tương phản của màn hình LCD đến mức tối ưu bằng cách xoay chiết áp.

Đảm bảo rằng bạn không sử dụng bất kỳ nguồn điện áp nào có thể tăng cao hơn 30V, điều này có thể làm hỏng bo mạch Arduino của bạn. Về mặt kỹ thuật, bạn có thể tăng điện áp đo tối đa của mạch này bằng cách thay đổi các giá trị điện trở và sửa đổi chương trình, nhưng đối với thiết lập minh họa, 30V là giới hạn.

Để đọc chính xác, hãy chọn điện trở cố định có giá trị dung sai nhỏ nhất, điện trở đóng vai trò quan trọng trong việc hiệu chỉnh đọc điện áp.

Sơ đồ mạch:

Khả năng khác của vôn kế này là chúng ta có thể sửa đổi chương trình để tự động hóa một số tác vụ.

Ví dụ: phát hiện điện áp đầy của pin và ngắt kết nối pin khỏi bộ sạc của nó hoặc ngắt kết nối pin nếu điện áp xuống dưới mức điện áp đặt trước, v.v., những tác vụ này có thể được thực hiện ngay cả khi không có màn hình LCD. Tuy nhiên điều này là chủ đề của một bài báo khác.

Chương trình:

//--------Program developed by R.Girish---------//
#include
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2)
int analogInput = 0
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000
float R2 = 10000
int value = 0
void setup()
{
pinMode(analogInput, INPUT)
lcd.begin(16, 2)
lcd.print('DC VOLTMETER')
Serial.begin(9600)
}
void loop()
{
value = analogRead(analogInput)
vout = (value * 5.0) / 1024
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin<0.10) {
vin=0.0
}
lcd.setCursor(0, 1)
lcd.print('INPUT V= ')
lcd.print(vin)
delay(500)
}
//--------Program developed by R.Girish---------//

Vui lòng kiểm tra số đọc bằng một vôn kế / vạn năng tốt.