Với kiến thức đơn giản về Arduino và Mạch phân áp, chúng ta có thể biến Arduino thành Vôn kế kỹ thuật số và có thể đo điện áp đầu vào bằng Arduino và màn hình LCD 16x2.
Arduino có một số chân đầu vào tương tự kết nối với bộ chuyển đổi Analog-to-Digital (ADC) bên trong Arduino. Arduino ADC là một bộ chuyển đổi mười bit, có nghĩa là giá trị đầu ra sẽ nằm trong khoảng từ 0 đến 1023. Chúng tôi sẽ nhận được giá trị này bằng cách sử dụng hàm analogRead () . Nếu bạn biết điện áp tham chiếu, bạn có thể dễ dàng tính toán điện áp hiện tại ở đầu vào tương tự. Ta có thể sử dụng mạch phân áp để tính điện áp đầu vào. Tìm hiểu thêm về ADC trong Arduino tại đây.
Điện áp đo được hiển thị trên Màn hình tinh thể lỏng (LCD) 16x2. Chúng tôi cũng đã hiển thị điện áp trong Màn hình nối tiếp của Arduino IDE và xác nhận điện áp đo được bằng Đồng hồ vạn năng.
Yêu cầu phần cứng:
- Arduino una
- 16x2 LCD (Màn hình tinh thể lỏng)
- Điện trở 100 k ohm
- Điện trở 10 k ohm
- Chiết áp 10 k ohm
- breadboard
- dây nhảy
Mạch phân chia điện áp:
Trước khi đi vào mạch Vôn kế Arduino này, chúng ta hãy thảo luận về Mạch phân chia điện áp.
Bộ phân áp là một mạch điện trở và được thể hiện trong hình. Trong mạng điện trở này chúng ta có hai điện trở. Như trong hình, R1 và R2 là 10k và 100k ohm. Điểm giữa của nhánh được thực hiện để đo lường như một đầu vào anolog cho Arduino. Điện áp giảm trên R2 được gọi là Vout, đó là điện áp được chia của mạch của chúng ta.
Công thức:
Sử dụng giá trị đã biết (hai giá trị điện trở R1, R2 và điện áp đầu vào), chúng ta có thể thay thế trong phương trình dưới đây để tính điện áp đầu ra.
Vout = Vin (R2 / R1 + R2)
Phương trình này nói rằng điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với điện áp đầu vào và tỷ lệ của R1 và R2.
Bằng cách áp dụng phương trình này trong mã Arduino, điện áp đầu vào có thể dễ dàng rút ra. Arduino chỉ có thể đo điện áp đầu vào DC là + 55v, Nói cách khác, khi đo 55V, chân tương tự Arduino sẽ ở điện áp tối đa là 5V nên có thể an toàn để đo trong giới hạn này. Ở đây giá trị điện trở R2 và R1 được đặt thành 100000 và 10000 tức là theo tỷ lệ 100: 10.
Sơ đồ mạch và kết nối:
Kết nối cho Vôn kế kỹ thuật số Arduino này rất đơn giản và được thể hiện trong sơ đồ mạch bên dưới:
Chân DB4, DB5, DB6, DB7, RS và EN của màn hình LCD được kết nối trực tiếp với Chân D4, D5, D6, D7, D8, D9 của Arduino Uno
Điểm chính giữa của hai điện trở R1 và R2, làm mạch phân áp, được nối với Chân A0 của Arduino. Trong khi 2 đầu còn lại được nối với volt đầu vào (điện áp cần đo) và gnd.
Giải thích mã hóa:
Mã Arduino đầy đủ để đo điện áp DC được đưa ra trong phần Mã bên dưới. Mã rất đơn giản và có thể dễ hiểu.
Phần chính của mã là chuyển đổi và ánh xạ điện áp đầu vào đã cho thành điện áp đầu ra hiển thị với sự trợ giúp của phương trình đã cho ở trên Vout = Vin (R2 / R1 + R2). Như đã đề cập trước đó, giá trị đầu ra của Arduino ADC sẽ nằm trong khoảng từ 0 đến 1023 và điện áp đầu ra tối đa của Arduino là 5v vì vậy chúng ta phải nhân đầu vào tương tự tại A0 với 5/1024 để có được điện áp thực.
void loop () {int analogvalue = analogRead (A0); temp = (analogvalue * 5.0) / 1024.0; // CÔNG THỨC DÙNG ĐỂ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP input_volt = temp / (r2 / (r1 + r2));
Ở đây chúng tôi đã hiển thị giá trị điện áp đo được trên màn hình LCD và màn hình nối tiếp của Arduino. Vì vậy, ở đây mã Serial.println được sử dụng để in các giá trị trên màn hình Serial và lcd.print được sử dụng để in các giá trị trên màn hình LCD 16x2.
Serial.print ("v ="); // in giá trị điện áp trong màn hình nối tiếp Serial.println (input_volt); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Điện áp ="); // in giá trị điện áp ra màn hình LCD lcd.print (input_voltage);
Đây là cách chúng ta có thể dễ dàng tính toán điện áp DC bằng Arduino. Kiểm tra Video bên dưới để minh họa. Hơi khó để tính toán điện áp AC bằng Arduino, bạn có thể kiểm tra tương tự tại đây.