▷ Wie erstelle ich ein DC-Digitalvoltmeter mit Arduino?

Ein Voltmeter ist ein Spannungsmessgerät, mit dem die Spannung an bestimmten Punkten in einem Stromkreis gemessen wird. Spannung ist die Potentialdifferenz, die zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis entsteht. Es gibt zwei Arten von Voltmetern. Einige Voltmeter sind dafür ausgelegt, die Spannung von Gleichstromkreisen zu messen, und andere Voltmeter sind dafür ausgelegt, die Spannung in Wechselstromkreisen zu messen.. Diese Voltmeter werden weiter in zwei Kategorien unterteilt. Eines ist das digitale Voltmeter, das die Messungen auf einem digitalen Bildschirm anzeigt, und das andere ist ein analoges Voltmeter, das mit einer Nadel auf die Skala zeigt, um uns den genauen Messwert anzuzeigen.

Digitales Voltmeter

In diesem Projekt, Lass uns ein Voltmeter mit Arduino Uno machen. Wir erklären in diesem Artikel zwei Einstellungen eines Digitalvoltmeters. In der ersten Konfiguration, Der Mikrocontroller kann die Spannung im Bereich von . messen 0 – 5V. In der zweiten Konfiguration, Der Mikrocontroller kann die Spannung im Bereich von . messen 0 – 50V.

Wie erstelle ich ein digitales Voltmeter??

Wie wir wissen, Es gibt zwei Arten von Voltmeternmeter, das analoge Voltmeter und das digitale Voltmeter. Es gibt andere Arten von analogen Voltmetern, die auf der Konstruktion des Geräts basieren. Einige dieser Typen umfassen ein Permanentmagnet-Drehspulen-Voltmeter, Gleichrichtertyp Voltmeter, Dreheisen-Voltmeter, usw. Hauptziel der Markteinführung des Digitalvoltmeters war die höhere Fehlerwahrscheinlichkeit bei Analogvoltmetern. Im Gegensatz zum analogen Voltmeter, mit einer Nadel und einer Skala, Digitalvoltmeter zeigt Messwerte direkt in Ziffern auf dem Display an. Dies eliminiert die Möglichkeit eines Nullfehlers. Der Fehlerprozentsatz reduziert sich von reduced 5% auf 1%, wenn wir vom analogen Voltmeter zum digitalen Voltmeter übergegangen sind.

Jetzt kennen wir die Zusammenfassung dieses Projekts, Lassen Sie uns mehr Informationen sammeln und mit Arduino Uno ein digitales Voltmeter herstellen.

Paso 1: Zusammenstellung von Komponenten

Der beste Ansatz zum Starten eines Projekts besteht darin, eine Liste von Komponenten zu erstellen und eine kurze Übersicht über diese Komponenten zu erstellen, da niemand mitten im Projekt bleiben möchte, nur weil eine Komponente fehlt.. Hier ist eine Liste von Komponenten, die wir in diesem Projekt verwenden werden:

Paso 2: studiere die Komponenten

Arduino UNO ist ein Mikrocontroller-Board, das aus einem ATMega 328P-Mikrochip besteht und von Arduino.cc entwickelt wurde. Diese Platine verfügt über einen Satz digitaler und analoger Datenpins, die mit anderen Erweiterungsplatinen oder Schaltkreisen verbunden werden können. Dieses Board hat 14 digitale Stifte, 6 analoge Pins und ist mit Arduino IDE programmierbar (Integrierte Entwicklungsumgebung) über USB Typ B Kabel. Erfordert 5V zum Einschalten und einen C-Code zum Funktionieren.

Arduino uno

LCD-Bildschirme sind in allen elektronischen Geräten zu sehen, die dem Benutzer einen Text oder eine Ziffer oder ein beliebiges Bild anzeigen müssen. Ein LCD-Bildschirm ist ein Anzeigemodul, in dem Flüssigkristalle verwendet werden, um ein sichtbares Bild oder Text zu erzeugen. Ein LCD-Bildschirm von 16 × 2 Es ist ein sehr einfaches elektronisches Modul, das zeigt 16 Zeichen pro Zeile und insgesamt zwei Zeilen gleichzeitig auf Ihrem Bildschirm. Ein Pixel-Array von 5 × 7 um ein Zeichen auf diesen LCD-Displays anzuzeigen.

LCD Bildschirm 16 × 2

Ein Steckbrett ist ein lötfreies Gerät. Wird verwendet, um temporäre Prototypen elektronischer Schaltungen und Designs herzustellen und zu testen. Die meisten elektronischen Komponenten werden einfach mit einem Steckbrett verbunden, indem einfach seine Stifte in das Steckbrett eingesteckt werden.. Ein Metallstreifen wird in die Löcher des Steckbretts gelegt und die Löcher werden auf eine bestimmte Weise verbunden. Die Lochverbindungen sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

schwarzes Brett

Paso 3: Schaltplan

Die erste Schaltung, deren Messbereich ist 0 ein 5 V wird unten gezeigt:

Voltmeter für 0-5 V

Der zweite Kreislauf, dessen Messbereich ist 0 ein 50 V, unten gezeigt:

Voltmeter 0-50V

Paso 4: Funktionsprinzip

Die Bedienung dieses Arduino-basierten digitalen DC-Voltmeter-Projekts wird hier erklärt. Auf dem Digitalvoltmeter, die in analoger Form gemessene Spannung wird mit einem Analog-Digital-Wandler in den entsprechenden digitalen Wert umgewandelt.

Im ersten Stromkreis, dessen Messbereich 0 ein 5 V, die Eingabe wird auf dem Pin genommen 0 analog. Der Analogstecker liest jeden Wert zwischen 0 Ja 1024. Später, Dieser analoge Wert wird in einen digitalen Wert umgewandelt, indem er mit der Gesamtspannung multipliziert wird, das ist 5V und dividiert durch die Gesamtauflösung, Was ist es 1024.

Im zweiten Kreislauf, da die Reichweite von erhöht werden muss 5 V a 50 V, es muss eine Spannungsteilereinstellung vorgenommen werden. Die Spannungsteilerschaltung besteht aus einem Widerstand von 10 kOhm und einem Widerstand von 100 kohmios. Diese Spannungsteilereinstellung hilft uns, die Eingangsspannung in den Bereich des analogen Eingangs des Arduino Uno zu bringen.

Alle mathematischen Berechnungen werden in der Arduino Uno-Programmierung durchgeführt.

Paso 5: die Komponenten zusammenbauen

Der Anschluss des LCD-Moduls an das Arduino Uno Board ist in beiden Schaltungen gleich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass im ersten Kreislauf, Eingangsbereich ist niedrig, so wird es direkt an den analogen Pin des Arduino gesendet. Im zweiten Kreislauf, auf der Eingangsseite der Mikrocontrollerplatine wird eine Spannungsteilerkonfiguration verwendet.

1. Verbinden Sie den Vss- und Vdd-Pin des LCD-Moduls mit Masse bzw. 5V des Arduino-Boards. Der Vee-Pin ist der Pin, der verwendet wird, um die Bildschirmbeschränkungen anzupassen. Es ist mit dem Potentiometer verbunden, dessen Pin mit 5V und der andere mit Masse verbunden ist.

2. Verbinden Sie den RS- und E-Pin des LCD-Moduls mit Pin2 bzw. Pin3 des Arduino-Boards. LCD-Display RW-Pin ist geerdet.

3. Da wir das LCD-Modul im Datenmodus von verwenden werden 4 Bits, seine vier Pins D4 bis D7 werden verwendet. Pins D4-D7 des LCD-Moduls sind mit Pin 4-Pin7 der Mikrocontrollerplatine verbunden.

4. Im ersten Kreislauf, eingangsseitig sind keine zusätzlichen Stromkreise vorhanden, da die maximal zu messende Spannung 5V . beträgt. Im zweiten Kreislauf, da der Messbereich 0-50 V, Eine Spannungsteilerkonfiguration wird mit einem Widerstand von . hergestellt 10 kOhm und einem Widerstand von 100 kohmios. Beachten Sie, dass alle Masseverbindungen gemeinsam sind.

Paso 6: beginne mit arduino

Wenn Sie mit der Arduino IDE noch nicht vertraut sind, Machen Sie sich keine Sorgen, denn unten sehen Sie die klaren Schritte zum Schreiben des Codes auf das Mikrocontroller-Board mit der Arduino IDE. Sie können die neueste Version von Arduino IDE von hier herunterladen und die unten aufgeführten Schritte ausführen:

1. Wenn das Arduino-Board mit Ihrem PC verbunden ist, öffne das “Schalttafel” und klicke “Hardware und Sound”. Dann klick “Geräte und Drucker”. Finden Sie den Namen des Ports, mit dem Ihr Arduino-Board verbunden ist. In meinem Fall ist es “COM14” aber es kann auf Ihrem PC anders sein.Finden Sie den Hafen

2. Wir müssen eine Bibliothek einschließen, um das LCD-Modul zu verwenden. Die Bibliothek ist unten im Download-Link zusammen mit dem Code angehängt. Gehe zu Skizze> Bibliothek einschließen> .ZIP-Bibliothek hinzufügen.Inklusionsbibliothek

3. Öffnen Sie nun die Arduino-IDE. Von Tools, setze das arduino-board auf arduino / Echte UNO.Konfigurationstabelle

4. Im gleichen Werkzeugmenü, Stellen Sie die Portnummer ein, die Sie in der Systemsteuerung gesehen haben.Konfigurationsport

5. Laden Sie den angehängten Code herunter und kopieren Sie ihn in Ihre IDE. Um den Code zu laden, Klicken Sie auf die Schaltfläche zum Hochladen.Erhöhen, ansteigen

Sie können den Code herunterladen, indem Sie hier klicken.

Paso 7: Code

Der Code ist recht einfach und gut kommentiert. Aber dennoch, unten wird etwas erklärt.

1. Zunaechst, die Bibliothek wird verwendet, damit wir das LCD-Modul mit dem Arduino Uno-Board verbinden und entsprechend programmieren können. Später, Die Pins der Arduino-Platine, die zum Anschluss an das LCD-Modul verwendet werden, werden initialisiert. Später, verschiedene Variablen werden initialisiert, um Werte zur Laufzeit zu speichern, die später in Berechnungen verwendet werden können.

#einschließen "LiquidCrystal.h"           // Schließen Sie die Bibliothek ein, um das LCD-Modul mit dem Arduino-Board zu verbinden
Flüssigkristallanzeige(2, 3, 4, 5, 6, 7); // Zu verwendende LCD-Modulpins
Erhaltungsspannung = 0.0;
temp. schweben = 0.0; // Variable zum Speichern des Digitalwerts des Eingangs
int analoger_wert; // Variable zum Speichern des Analogwertes am Eingang

2. Void-Setup () Es ist eine einmalige Funktion, wenn das Gerät gestartet oder die Aktivierungstaste gedrückt wird. Hier haben wir den LCD-Bildschirm zum Booten initialisiert. Wenn der LCD-Bildschirm eingeschaltet ist, der Text „Arduino-basiertes digitales Voltmeter“ wird angezeigt. In dieser Funktion wird auch die Baudrate eingestellt. Baudrate ist die Rate in Bits pro Sekunde, die das Arduino mit externen Geräten kommuniziert.

Einrichtung vermeiden()
{
lcd.begin(16, 2); // Kommunikation mit LCD starten
lcd.setCursor (0,0); // starte den Cursor von vorne
lcd.print(" Basierend auf Arduino "); // Drucken Sie den Text in der ersten Zeile
lcd.setCursor(0,1); // Bewegen Sie den Cursor in die nächste Zeile
lcd.print("Digitales Voltmeter"); // zweite Zeile Text drucken
verzögern (2000); // warte zwei Sekunden
}

3. Leere Schleife () ist eine Funktion, die kontinuierlich in einer Schleife läuft. Hier wird der Analogwert eingangsseitig gelesen. Dieser analoge Wert wird dann in ein digitales Format umgewandelt. Eine Bedingung wird angewendet und die endgültigen Messungen werden auf dem LCD angezeigt..

vermeide die Schleife()
{
analog_value = analogRead(A0); // Analogwert lesen
Temperatur = (analoger_wert * 5.0) / 1024.0; // Analogwert in Digitalwert umwandeln
Spannung = Temperatur /(0.0909);
und (Stromspannung < 0.1)
{
Spannung = 0.0;
}
lcd.clear(); // Löschen Sie jeglichen Text auf dem LCD
lcd.setCursor(0, 0); // Bewegen Sie den Cursor an die Startposition
lcd.print("Spannung= "); // Voltgae drucken=
lcd.print(Stromspannung); // Drucken Sie den digitalen Endwert der Spannung
lcd.setCursor(13,1); // bewege den Cursor
lcd.print("V"); // Drucken Sie die Spannungseinheit
verzögern(30); // warten 0,3 Sekunden
}

Anwendungen

Einige seiner Anwendungen für ein digitales Voltmeter umfassen:

1. Die oben hergestellte Schaltung kann verwendet werden, um verschiedene Spannungsbereiche mit hoher Präzision in jedem elektrischen Stromkreis zu messen.

2. Wenn wir kleine Änderungen an der Schaltung vornehmen, Der Mikrocontroller kann auch die Spannung in Wechselstromkreisen messen.