Voltmetar je uređaj za mjerenje napona koji se koristi za mjerenje napona na određenim točkama u električnom krugu. Napon je razlika potencijala koja se stvara između dviju točaka u električnom krugu. Postoje dvije vrste voltmetara. Neki voltmetri dizajnirani su za mjerenje napona istosmjernih krugova, a drugi voltmetri namijenjeni su mjerenju napona u izmjeničnim krugovima. Ti se voltmetri dalje karakteriziraju u dvije kategorije. Jedan je digitalni voltmetar koji prikazuje mjerenja na digitalnom zaslonu, a drugi je analogni voltmetar koji pomoću igle usmjerava na vagu kako bi nam pokazao točno očitanje.
Digitalni voltmetar
U ovom ćemo projektu izraditi voltmetar koristeći Arduino Uno. U ovom ćemo članku objasniti dvije konfiguracije digitalnog voltmetra. U prvoj konfiguraciji mikrokontroler će moći mjeriti napon u rasponu od 0 - 5V. U drugoj konfiguraciji, mikrokontroler će moći mjeriti napon u rasponu od 0 - 50V.
Kako napraviti digitalni voltmetar?
Kao što znamo da postoje dvije vrste voltmetara, analogni voltmetar i digitalni voltmetar. Postoje neke daljnje vrste analognih voltmetara koje se temelje na konstrukciji uređaja. Neke od ovih vrsta uključuju voltmetar s pokretnim svitkom s trajnim magnetom, voltmetar s ispravljačem, voltmetar s pokretnim željezom itd. Glavna svrha uvođenja digitalnog voltmetra na tržište bila je zbog veće vjerojatnosti pogrešaka u analognim voltmetrima. Za razliku od analognog voltmetra, koji koristi iglu i vagu, digitalni voltmetar prikazuje očitanja izravno u znamenkama na zaslonu. Ovo uklanja mogućnost za Nulta pogreška . Postotak pogreške smanjuje se s 5% na 1% kada smo prešli s analognog voltmetra na digitalni voltmetar.
Sad kad znamo sažetak ovog projekta, sakupimo još nekoliko podataka i započnite izrađivati digitalni voltmetar koristeći Arduino Uno.
Korak 1: Prikupljanje komponenata
Najbolji pristup za početak bilo kojeg projekta je sastavljanje popisa komponenata i prolazak kroz kratku studiju tih komponenata, jer nitko neće htjeti ostati usred projekta samo zbog nedostajuće komponente. Popis komponenata koje ćemo koristiti u ovom projektu dan je u nastavku:
- Arduino uno
- 10k-ohmski potenciometar
- Jumper žice
- Otpornik od 100 k-ohma
- 10k-ohm otpornik
- 12V adapter za izmjenični i istosmjerni tok (ako se Arduino ne napaja računalom)
Korak 2: Proučavanje komponenata
Arduino UNO je ploča mikrokontrolera koja se sastoji od mikročipa ATMega 328P i koju je razvio Arduino.cc. Ova ploča ima skup digitalnih i analognih podatkovnih pinova koji se mogu povezati s drugim pločama za proširenje ili sklopovima. Ova ploča ima 14 digitalnih pinova, 6 analognih pinova i programabilnih s Arduino IDE (integriranim razvojnim okruženjem) putem USB kabela tipa B. Za napajanje je potrebno 5V NA i a C kod operirati.
Arduino uno
LCD se vide u svakom elektroničkom uređaju koji mora korisnicima prikazati neki tekst ili znamenku ili bilo koju sliku. LCD je modul zaslona u kojem se tekući kristal koristi za stvaranje vidljive slike ili teksta. A LCD zaslon od 16 × 2 vrlo je jednostavan elektronički modul koji istovremeno prikazuje 16 znakova po retku i ukupno dva retka na svom zaslonu. Matrica 5 × 7 piksela koristi se za prikaz znaka na ovim LCD zaslonima.
LCD zaslon od 16 × 2
DO Breadboard je uređaj za lemljenje. Koristi se za izradu i testiranje privremenih prototipova elektroničkih sklopova i dizajna. Većina elektroničkih komponenata jednostavno se poveže s pločom samo umetanjem njihovih pinova u ploču. Traka metala položi se u rupe na ploči za ploču i rupe se spoje na određeni način. Priključci rupa prikazani su na donjem dijagramu:
Breadboard
Korak 3: Kružni dijagram
Prvi krug čiji je opseg mjerenja od 0 do 5V prikazan je u nastavku:
Voltmetar za 0-5V
Drugi krug čiji je opseg mjerenja od 0 do 50 V prikazan je u nastavku:
Voltmetar 0-50V
Korak 4: Načelo rada
Ovdje je objašnjen rad ovog projekta digitalnog istosmjernog voltmetra temeljenog na Arduinu. U digitalnom voltmetru napon koji se mjeri u analognom obliku pretvorit će se u odgovarajuću digitalnu vrijednost pomoću analogno-digitalnog pretvarača.
U prvom krugu čiji je opseg mjerenja od 0 do 5V, ulaz će se uzimati na analognom pin0. Analogni pin očitat će bilo koju vrijednost od 0 do 1024. Tada će se ova analogna vrijednost pretvoriti u digitalnu pomnoživši je s ukupnim naponom, koji je 5V, i podijelivši ga s ukupnom razlučivošću, koja je 1024.
U drugom krugu, jer se opseg treba povećati s 5 V na 50 V, mora se napraviti konfiguracija djelitelja napona. Krug razdjelnika napona izrađen je pomoću otpornika 10k-ohma i 100k-ohma. Ova konfiguracija djelitelja napona pomaže nam da ulazni napon dovedemo u raspon analognog ulaza Arduino Uno.
Svi matematički izračuni vrše se u programiranju Arduino Uno.
Korak 5: Sastavljanje komponenata
Priključak LCD modula na ploču Arduino Uno jednak je u oba kruga. Jedina je razlika u tome što je u prvom krugu ulazni opseg nizak, pa se izravno šalje na analogni pin Arduina. U drugom krugu koristi se konfiguracija djelitelja napona na ulaznoj strani ploče mikrokontrolera.
- Spojite Vss i Vdd pin LCD modula na masu, odnosno 5 V na ploči Arduino. Vee pribadača je pribadača koja se koristi za podešavanje ograničenja zaslona. Spojen je na potenciometar čiji je jedan zatik spojen na 5V, a drugi na masu.
- Spojite RS i E pin LCD modula na pin2 i pin3 ploče Arduino. RW zatik LCD-a spojen je na masu.
- Kako ćemo koristiti LCD modul u 4-bitnom podatkovnom načinu, tako se koriste njegove četiri pina D4 do D7. D4-D7 pinovi LCD modula povezani su s pin4-pin7 ploče mikrokontrolera.
- U prvom krugu nema dodatnih sklopova na ulaznoj strani, jer je maksimalni napon koji treba izmjeriti 5V. U drugom krugu, budući da je mjerno područje od 0-50V, konfiguracija djelitelja napona izrađuje se pomoću otpornika 10k-ohma i 100k-ohma. Mora se napomenuti da su svi razlozi zajednički.
Korak 6: Početak rada s Arduinom
Ako prije niste bili upoznati s Arduino IDE-om, ne brinite jer u nastavku možete vidjeti jasne korake sagorijevanja koda na ploči mikrokontrolera pomoću Arduino IDE-a. Najnoviju verziju Arduino IDE-a možete preuzeti sa stranice ovdje i slijedite dolje navedene korake:
- Kad je ploča Arduino spojena na vaše računalo, otvorite 'Upravljačka ploča' i kliknite 'Hardver i zvuk'. Zatim kliknite 'Uređaji i pisači'. Pronađite naziv priključka na koji je spojena vaša Arduino ploča. U mom slučaju to je 'COM14', ali na vašem se računalu može razlikovati.
Pronalaženje luke
- Morat ćemo uključiti knjižnicu da bismo koristili LCD modul. Knjižnica je u prilogu dolje na linku za preuzimanje zajedno s kodom. Ići Skica> Uključi biblioteku> Dodaj .ZIP biblioteku.
Uključi biblioteku
- Sada otvorite Arduino IDE. Iz alata postavite ploču Arduino na Arduino / Genuino UNO.
Odbor za postavljanje
- Iz istog izbornika Alat postavite broj porta koji ste vidjeli na upravljačkoj ploči.
Postavka porta
- Preuzmite dolje priloženi kôd i kopirajte ga u svoj IDE. Da biste prenijeli kôd, kliknite gumb za prijenos.
Učitaj
Kôd možete preuzeti do klikom ovdje.
Korak 7: kôd
Kôd je prilično jednostavan i dobro komentiran. Ali ipak, neki su objašnjeni u nastavku.
1. Na početku se koristi knjižnica kako bismo mogli povezati LCD modul s Arduino Uno pločom i programirati ga u skladu s tim. Zatim su inicijalizirane iglice ploče Arduino koje će se koristiti za povezivanje s LCD modulom. Tada se različite varijable inicijaliziraju za pohranu vrijednosti o vremenu izvođenja koje će se koristiti kasnije u izračunima.
#include 'LiquidCrystal.h' // uključuje knjižnicu za povezivanje LCD modula s Arduino pločom LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7); // pinovi LCD modula koji će se koristiti plutajući napon = 0,0; temperatura plutanja = 0,0; // varijabla za pohranu digitalne vrijednosti ulaza int analog_value; // varijabla za pohranu analogne vrijednosti na ulazu
2. void postavljanje () je funkcija koja se pokreće samo jednom kada se uređaj pokrene ili pritisne gumb za omogućivanje. Ovdje smo inicijalizirali LCD za pokretanje. Kada se LCD pokrene, prikazat će se tekst 'Arduino Based Digital Voltmeter'. Brzina prijenosa je također postavljena u ovoj funkciji. Brzina prijenosa je brzina u bitovima u sekundi kojom Arduino komunicira s vanjskim uređajima.
void setup () {lcd.begin (16, 2); // započinjemo komunikaciju s LCD lcd.setCursor (0,0); // pokrenite kursor od početka lcd.print ('zasnovan na Arduinu'); // Ispis teksta u prvom retku lcd.setCursor (0,1); // Premjesti kursor u sljedeći redak lcd.print ('Digitalni voltmetar'); // ispis teksta u drugom retku s odgodom (2000); // čekamo dvije sekunde}3. petlja void () je funkcija koja kontinuirano radi u petlji. Ovdje se analogna vrijednost očitava na ulaznoj strani. Tada se ova analogna vrijednost pretvara u digitalni oblik. Primjenjuje se uvjet i konačna mjerenja prikazuju se na LCD zaslonu
void loop () {analog_value = analogRead (A0); // Čitanje analogne vrijednosti temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // prebacivanje analogne vrijednosti u digitalni napon = temp / (0,0909); ako (napon< 0.1) { voltage=0.0; } lcd.clear(); // Clear any text on the LCD lcd.setCursor(0, 0); // Mve the cursor to the initial position lcd.print('Voltage= '); // Print Voltgae= lcd.print(voltage); // Print the final digital value of voltage lcd.setCursor(13,1); // move the cursor lcd.print('V'); // print the unit of voltage delay(30); // wait for 0.3 seconds }Prijave
Neke od njegovih primjena digitalnog voltmetra uključuju:
- Gore napravljeni krug može se koristiti za mjerenje različitih raspona napona s velikom preciznošću u bilo kojem električnom krugu.
- Ako napravimo male promjene u krugu, mikrokontroler će moći izmjeriti napon i u izmjeničnim krugovima.
