▷ Comment faire un voltmètre numérique DC en utilisant Arduino?

Un voltmètre est un appareil de mesure de tension utilisé pour mesurer la tension à certains points d'un circuit électrique. La tension est la différence de potentiel créée entre deux points d'un circuit électrique. Il existe deux types de voltmètres. Certains voltmètres sont conçus pour mesurer la tension des circuits CC et d'autres voltmètres sont conçus pour mesurer la tension des circuits CA.. Ces voltmètres sont en outre caractérisés en deux catégories. L'un est le voltmètre numérique qui affiche les mesures sur un écran numérique et l'autre est un voltmètre analogique qui utilise une aiguille pour pointer sur l'échelle pour nous montrer la lecture exacte.

Voltmètre numérique

Dans ce projet, faisons un voltmètre avec Arduino Uno. Nous allons expliquer deux réglages d'un voltmètre numérique dans cet article. Dans la première configuration, le microcontrôleur sera capable de mesurer la tension dans la plage de 0 – 5V. Dans la deuxième configuration, le microcontrôleur sera capable de mesurer la tension dans la plage de 0 – 50V.

Comment faire un voltmètre numérique?

Comme nous savons, il existe deux types de voltmètres, le voltmètre analogique et le voltmètre numérique. Il existe d'autres types de voltmètres analogiques basés sur la construction de l'appareil. Certains de ces types incluent un voltmètre à bobine mobile à aimant permanent, voltmètre de type redresseur, voltmètre de type fer mobile, etc. L'objectif principal de l'introduction du voltmètre numérique sur le marché était dû à la plus grande probabilité d'erreurs dans les voltmètres analogiques. Contrairement au voltmètre analogique, à l'aide d'une aiguille et d'une balance, le voltmètre numérique affiche les lectures directement en chiffres sur l'écran. Cela élimine la possibilité d'erreur zéro. Le pourcentage d'erreur est réduit de 5% à 1% quand on est passé du voltmètre analogique au voltmètre numérique.

Maintenant que nous connaissons le résumé de ce projet, rassemblons plus d'informations et commençons à créer un voltmètre numérique à l'aide d'Arduino Uno.

Paso 1: compilation de composants

La meilleure approche pour démarrer un projet est de dresser une liste de composants et de faire un bref aperçu de ces composants, car personne ne voudra être laissé au milieu d'un projet simplement parce qu'un composant manque.. Voici une liste des composants que nous utiliserons dans ce projet:

Paso 2: étudier les composants

Arduino UNO est une carte de microcontrôleur qui se compose d'une puce ATMega 328P et est développée par Arduino.cc. Cette carte a un ensemble de broches de données numériques et analogiques qui peuvent être interconnectées avec d'autres cartes ou circuits d'extension. Ce conseil a 14 broches numériques, 6 broches analogiques et est programmable avec Arduino IDE (Environnement de développement intégré) via un câble USB de type B. Nécessite 5V pour s'allumer et un code C pour fonctionner.

Arduino uno

Les écrans LCD sont présents dans tous les appareils électroniques qui doivent afficher du texte, des chiffres ou une image aux utilisateurs. Un écran LCD est un module d'affichage dans lequel des cristaux liquides sont utilisés pour produire une image ou un texte visible. Un écran LCD de 16 × 2 c'est un module électronique très simple qui montre 16 caractères par ligne et un total de deux lignes sur votre écran à la fois. Un tableau de pixels de 5 × 7 pour afficher un caractère sur ces écrans LCD.

écran LCD 16 × 2

Une maquette est un appareil sans soudure. Utilisé pour fabriquer et tester des prototypes temporaires de circuits électroniques et de conceptions. La plupart des composants électroniques sont simplement connectés à une maquette en insérant simplement ses broches dans la maquette.. Une bande de métal est placée dans les trous de la planche à pain et les trous sont connectés d'une manière spécifique. Les connexions des trous sont illustrées dans le schéma suivant:

Panneau d'affichage

Paso 3: schéma

Le premier circuit dont la plage de mesure est 0 une 5 V est montré ci-dessous:

Voltmètre pour 0-5 V

Le deuxième circuit, dont la plage de mesure est 0 une 50 V, indiqué ci-dessous:

Voltmètre 0-50V

Paso 4: Principe de fonctionnement

Le fonctionnement de ce projet de voltmètre DC numérique basé sur Arduino est expliqué ici. Sur le voltmètre numérique, la tension mesurée sous forme analogique sera convertie en sa valeur numérique correspondante à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique.

Dans le premier circuit dont la plage de mesure est 0 une 5 V, l'entrée sera prise sur la broche 0 analogique. La prise analogique lira n'importe quelle valeur entre 0 Oui 1024. Alors, cette valeur analogique sera convertie en numérique en la multipliant par la tension totale, qui est 5V et en le divisant par la résolution totale, Qu'est que c'est 1024.

Dans le deuxième circuit, étant donné que la plage doit être augmentée de 5 V un 50 V, un réglage du diviseur de tension doit être effectué. Le circuit diviseur de tension est réalisé à l'aide d'une résistance de 10 kohms et une résistance de 100 kohmios. Ce paramètre de diviseur de tension nous aide à amener la tension d'entrée dans la plage de l'entrée analogique de l'Arduino Uno.

Tous les calculs mathématiques sont effectués dans la programmation Arduino Uno.

Paso 5: assembler les composants

La connexion du module LCD à la carte Arduino Uno est la même dans les deux circuits. La seule différence est que dans le premier circuit, la plage d'entrée est faible, il est donc envoyé directement à la broche analogique de l'Arduino. Dans le deuxième circuit, une configuration de diviseur de tension est utilisée du côté entrée de la carte du microcontrôleur.

1. Connectez les broches Vss et Vdd du module LCD à la masse et au 5V de la carte Arduino respectivement. La broche en V est la broche qui est utilisée pour ajuster les contraintes de l'écran. Il est relié au potentiomètre dont la broche est reliée au 5V et l'autre à la masse.

2. Connectez les broches RS et E du module LCD aux broches 2 et 3 de la carte Arduino respectivement. La broche RW de l'écran LCD est mise à la terre.

3. Puisque nous utiliserons le module LCD en mode données de 4 morceaux, ses quatre broches D4 à D7 sont utilisées. Les broches D4-D7 du module LCD sont connectées à la broche 4 broches 7 de la carte du microcontrôleur.

4. Dans le premier circuit, il n'y a pas de circuits supplémentaires côté entrée car la tension maximale à mesurer est de 5V. Dans le deuxième circuit, puisque la plage de mesure est 0-50 V, Une configuration de diviseur de tension est réalisée à l'aide d'une résistance de 10 kohms et une résistance de 100 kohmios. Notez que toutes les connexions à la terre sont communes.

Paso 6: commencer avec arduino

Si vous n'êtes pas familier avec l'IDE Arduino auparavant, ne vous inquiétez pas car ci-dessous vous pouvez voir les étapes claires pour écrire le code sur la carte du microcontrôleur à l'aide de l'IDE Arduino. Vous pouvez télécharger la dernière version d'Arduino IDE à partir d'ici et suivre les étapes mentionnées ci-dessous:

1. Lorsque la carte Arduino est connectée à votre PC, ouvrir le “Panneau de commande” et cliquez “Matériel et son”. Puis clique “Appareils et imprimantes”. Trouvez le nom du port auquel votre carte Arduino est connectée. Dans mon cas c'est “COM14” mais cela peut être différent sur votre PC.Trouver le port

2. Nous devrons inclure une bibliothèque pour utiliser le module LCD. La bibliothèque est jointe ci-dessous dans le lien de téléchargement avec le code. Aller à l'esquisse> Inclure la bibliothèque> Ajouter une bibliothèque .ZIP.Bibliothèque d'inclusion

3. Ouvrez maintenant l'IDE Arduino. À partir des outils, régler la carte arduino sur arduino / UNO authentique.Tableau de configuration

4. Dans le même menu d'outils, définissez le numéro de port que vous avez vu dans le panneau de commande.Port de configuration

5. Téléchargez le code ci-joint et copiez-le dans votre IDE. Pour charger le code, cliquez sur le bouton de téléchargement.Augmenter

Vous pouvez télécharger le code en cliquant ici.

Paso 7: Code

Le code est assez simple et bien commenté. Mais reste, quelque chose est expliqué ci-dessous.

1. Au début, la bibliothèque est utilisée pour que nous puissions connecter le module LCD avec la carte Arduino Uno et le programmer en conséquence. Alors, les broches de la carte Arduino qui serviront à se connecter au module LCD sont initialisées. Alors, différentes variables sont initialisées pour stocker des valeurs au moment de l'exécution à utiliser plus tard dans les calculs.

#inclure "LiquidCrystal.h"           // inclure la bibliothèque pour interfacer le module LCD avec la carte Arduino
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // Broches du module LCD à utiliser
tension flottante = 0.0;
température. flotteur = 0.0; // variable pour stocker la valeur numérique de l'entrée
int valeur_analogique; // variable pour stocker la valeur analogique à l'entrée

2. void setup () C'est une fonction unique lorsque l'appareil est démarré ou que le bouton d'activation est enfoncé. Ici, nous avons initialisé l'écran LCD pour démarrer. Lorsque l'écran LCD est allumé, le texte « voltmètre numérique basé sur Arduino » apparaîtra. Le débit en bauds est également défini dans cette fonction. Le débit en bauds est le débit en bits par seconde auquel l'Arduino communique avec des périphériques externes.

éviter la configuration()
{
lcd.commencer(16, 2); // démarrer la communication avec l'écran LCD
lcd.setCursor (0,0); // démarrer le curseur depuis le début
lcd.print(" Basé sur Arduino "); // Imprimer le texte sur la première ligne
lcd.setCursor(0,1); // Déplacer le curseur sur la ligne suivante
lcd.print("Voltmètre numérique"); // texte d'impression de deuxième ligne
retard (2000); // attendre deux secondes
}

3. boucle vide () est une fonction qui s'exécute en boucle en continu. Ici, la valeur analogique est lue du côté de l'entrée. Cette valeur analogique est ensuite convertie au format numérique. Une condition est appliquée et les mesures finales sont affichées sur l'écran LCD..

éviter la boucle()
{
analog_value = analogRead(A0); // Lecture de valeur analogique
température = (valeur_analogique * 5.0) / 1024.0; // convertir la valeur analogique en numérique
tension = température /(0.0909);
et (Tension < 0.1)
{
tension = 0,0;
}
lcd.clair(); // Effacer n'importe quel texte sur l'écran LCD
lcd.setCursor(0, 0); // Déplacer le curseur à la position de départ
lcd.print("Tension= "); // Imprimer Voltgae=
lcd.print(Tension); // Imprimer la valeur numérique finale de la tension
lcd.setCursor(13,1); // déplacer le curseur
lcd.print("V"); // imprimer l'unité de tension
retard(30); // attendre 0,3 secondes
}

Applications

Certaines de ses applications pour un voltmètre numérique comprennent:

1. Le circuit réalisé ci-dessus peut être utilisé pour mesurer différentes plages de tensions avec une grande précision dans n'importe quel circuit électrique.

2. Si nous faisons de petits changements dans le circuit, le microcontrôleur pourra également mesurer la tension dans les circuits alternatifs.