▷ Como fazer um voltímetro digital DC usando Arduino?

Um voltímetro é um dispositivo de medição de voltagem usado para medir a voltagem em certos pontos de um circuito elétrico. Tensão é a diferença de potencial criada entre dois pontos em um circuito elétrico. Existem dois tipos de voltímetros. Alguns voltímetros são projetados para medir a tensão de circuitos CC e outros voltímetros são projetados para medir a tensão em circuitos CA.. Esses voltímetros são ainda caracterizados em duas categorias. Um é o voltímetro digital que mostra as medições em uma tela digital e o outro é um voltímetro analógico que usa uma agulha para apontar na escala para nos mostrar a leitura exata.

Voltímetro digital

Neste projeto, vamos fazer um voltímetro usando Arduino Uno. Explicaremos duas configurações de um voltímetro digital neste artigo. Na primeira configuração, o microcontrolador será capaz de medir a tensão na faixa de 0 – 5V. Na segunda configuração, o microcontrolador será capaz de medir a tensão na faixa de 0 – 50V.

Como fazer um voltímetro digital?

Como sabemos, existem dois tipos de voltímetros, o voltímetro analógico e o voltímetro digital. Existem outros tipos de voltímetros analógicos que são baseados na construção do dispositivo. Alguns desses tipos incluem voltímetro de bobina móvel de ímã permanente, voltímetro tipo retificador, voltímetro tipo ferro em movimento, etc. O principal objetivo da introdução do voltímetro digital no mercado foi devido à maior probabilidade de erros em voltímetros analógicos.. Ao contrário do voltímetro analógico, usando uma agulha e uma escala, voltímetro digital exibe leituras diretamente em dígitos no display. Isso elimina a possibilidade de erro zero. A porcentagem de erro é reduzida de 5% para 1% quando passamos do voltímetro analógico para o voltímetro digital.

Agora que sabemos o resumo deste projeto, vamos reunir mais informações e começar a fazer um voltímetro digital usando o Arduino Uno.

Paso 1: compilação de componentes

A melhor abordagem para iniciar qualquer projeto é fazer uma lista de componentes e fazer um breve levantamento desses componentes, porque ninguém vai querer ficar no meio de um projeto só porque um componente está faltando.. Aqui está uma lista de componentes que usaremos neste projeto:

Paso 2: estudar os componentes

Arduino UNO é uma placa de microcontrolador que consiste em um microchip ATMega 328P e é desenvolvida por Arduino.cc. Esta placa possui um conjunto de pinos de dados digitais e analógicos que podem ser interconectados com outras placas de expansão ou circuitos. Esta placa tem 14 pinos digitais, 6 pinos analógicos e é programável com Arduino IDE (Ambiente de desenvolvimento integrado) via cabo USB tipo B. Requer 5 V para ligar e um código C para funcionar.

Arduino uno

Telas de LCD são vistas em todos os dispositivos eletrônicos que precisam exibir algum texto ou dígito ou qualquer imagem para os usuários. Uma tela LCD é um módulo de exibição em que o cristal líquido é usado para produzir uma imagem ou texto visível. Uma tela LCD de 16 × 2 é um módulo eletrônico muito simples que mostra 16 caracteres por linha e um total de duas linhas na tela por vez. Uma matriz de pixels de 5 × 7 para exibir um caractere nesses monitores LCD.

Ecrã LCD 16 × 2

Uma placa de ensaio é um dispositivo sem solda. Usado para fazer e testar protótipos temporários de circuitos eletrônicos e projetos. A maioria dos componentes eletrônicos é simplesmente conectada a uma placa de ensaio simplesmente inserindo seus pinos na placa de ensaio.. Uma tira de metal é colocada nos orifícios da placa de ensaio e os orifícios são conectados de uma maneira específica. As conexões dos orifícios são mostradas no diagrama a seguir:

Quadro de avisos

Paso 3: diagrama de circuito

O primeiro circuito cuja faixa de medição é 0 uma 5 V é mostrado abaixo:

Voltímetro para 0-5 V

O segundo circuito, cuja faixa de medição é 0 uma 50 V, mostrado abaixo:

Voltímetro 0-50V

Paso 4: Principio de funcionamento

A operação deste projeto voltímetro DC digital baseado em Arduino é explicada aqui. No voltímetro digital, a tensão sendo medida na forma analógica será convertida em seu valor digital correspondente usando um conversor analógico para digital.

No primeiro circuito, cuja faixa de medição é 0 uma 5 V, a entrada será obtida no pino 0 analógico. O plugue analógico lerá qualquer valor entre 0 e 1024. Mais tarde, este valor analógico será convertido para digital multiplicando-o pela tensão total, que é 5V e dividindo-o pela resolução total, o que é 1024.

No segundo circuito, uma vez que o intervalo deve ser aumentado de 5 V a 50 V, uma configuração de divisor de tensão deve ser realizada. O circuito divisor de tensão é feito usando um resistor de 10 kohms e uma resistência de 100 Kohmios. Esta configuração do divisor de tensão nos ajuda a trazer a tensão de entrada para a faixa de entrada analógica do Arduino Uno.

Todos os cálculos matemáticos são realizados na programação do Arduino Uno.

Paso 5: montar os componentes

A conexão do módulo LCD à placa Arduino Uno é a mesma em ambos os circuitos. A única diferença é que no primeiro circuito, faixa de entrada é baixa, por isso é enviado diretamente para o pino analógico do Arduino. No segundo circuito, uma configuração de divisor de tensão é usada no lado de entrada da placa do microcontrolador.

1. Conecte os pinos Vss e Vdd do módulo LCD ao aterramento e 5V da placa Arduino, respectivamente. O pino V é o pino usado para ajustar as restrições da tela. Ele é conectado ao potenciômetro cujo pino está conectado a 5V e o outro ao terra.

2. Conecte os pinos RS e E do módulo LCD ao pino 2 e pino 3 da placa Arduino, respectivamente. O pino RW da tela LCD é conectado ao aterramento.

3. Como usaremos o módulo LCD no modo de dados 4 bits, seus quatro pinos D4 a D7 são usados. Os pinos D4-D7 do módulo LCD são conectados ao pino 4 pinos 7 da placa do microcontrolador.

4. No primeiro circuito, não há circuitos adicionais no lado de entrada porque a tensão máxima a ser medida é 5V. No segundo circuito, uma vez que a faixa de medição é 0-50 V, Uma configuração de divisor de tensão é feita usando um resistor de 10 kohms e uma resistência de 100 Kohmios. Observe que todas as conexões de aterramento são comuns.

Paso 6: comece com arduino

Se você não está familiarizado com o IDE do Arduino antes, não se preocupe porque abaixo você pode ver as etapas claras para escrever o código na placa do microcontrolador usando o IDE do Arduino. Você pode baixar a versão mais recente do Arduino IDE aqui e seguir as etapas mencionadas abaixo:

1. Quando a placa Arduino está conectada ao seu PC, abra o “Painel de controle” e clique “Hardware e som”. Então clique “Dispositivos e Impressoras”. Encontre o nome da porta à qual sua placa Arduino está conectada. No meu caso é “COM14” mas pode ser diferente no seu PC.Encontre o porto

2. Teremos que incluir uma biblioteca para usar o módulo LCD. A biblioteca está anexada abaixo no link de download junto com o código. Vá para o Sketch> Incluir biblioteca> Adicionar biblioteca .ZIP.Biblioteca de Inclusão

3. Agora abra o IDE do Arduino. De Ferramentas, definir a placa arduino para arduino / UNO genuíno.Tabela de configuração

4. No mesmo menu de ferramentas, defina o número da porta que você viu no painel de controle.Porta de configuração

5. Baixe o código em anexo e copie-o para o seu IDE. Para carregar o código, clique no botão de upload.Aumentar

Você pode baixar o código clicando aqui.

Paso 7: Código

O código é bastante simples e bem comentado. Mas mesmo assim, algo é explicado abaixo.

1. No princípio, a biblioteca é usada para que possamos conectar o módulo LCD com a placa Arduino Uno e programá-lo de acordo. Mais tarde, os pinos da placa Arduino que serão usados ​​para conectar ao módulo LCD são inicializados. Mais tarde, variáveis ​​diferentes são inicializadas para armazenar valores em tempo de execução para serem usados ​​posteriormente em cálculos.

#incluir "LiquidCrystal.h"           // incluem a biblioteca para fazer a interface do módulo LCD com a placa Arduino
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // Pinos do módulo LCD para usar
tensão flutuante = 0.0;
temp. float = 0.0; // variável para armazenar o valor digital da entrada
int analog_value; // variável para armazenar o valor analógico na entrada

2. configuração vazia () é uma função única quando o dispositivo é iniciado ou o botão de ativação é pressionado. Aqui, inicializamos a tela LCD para inicializar. Quando a tela LCD está ligada, o texto “voltímetro digital baseado em Arduino” aparecerá. A taxa de transmissão também é definida nesta função. A taxa de transmissão é a taxa em bits por segundo que o Arduino se comunica com dispositivos externos.

evitar configuração()
{
lcd.begin(16, 2); // iniciar a comunicação com o LCD
lcd.setCursor (0,0); // comece o cursor do começo
lcd.print(" Baseado em Arduino "); // Imprime o texto na primeira linha
lcd.setCursor(0,1); // Mova o cursor para a próxima linha
lcd.print("Voltímetro digital"); // texto de impressão de segunda linha
atraso (2000); // espere dois segundos
}

3. loop vazio () é uma função que roda continuamente em um loop. Aqui, o valor analógico é lido no lado da entrada. Este valor analógico é então convertido para o formato digital. Uma condição é aplicada e as medições finais são exibidas no LCD..

evite o loop()
{
analog_value = analogRead(A0); // Leitura de valor analógico
temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // converter valor analógico em digital
voltagem = temp /(0.0909);
e (Voltagem < 0.1)
{
voltagem = 0,0;
}
lcd.clear(); // Limpe qualquer texto no LCD
lcd.setCursor(0, 0); // Mova o cursor para a posição inicial
lcd.print("Tensão = "); // Imprimir Voltgae =
lcd.print(Voltagem); // Imprima o valor digital final da tensão
lcd.setCursor(13,1); // mova o cursor
lcd.print("V"); // imprimir a unidade de voltagem
atraso(30); // esperando 0,3 segundos
}

Formulários

Algumas de suas aplicações para um voltímetro digital incluem:

1. O circuito feito acima pode ser usado para medir diferentes faixas de tensões com alta precisão em qualquer circuito elétrico.

2. Se fizermos pequenas mudanças no circuito, o microcontrolador também será capaz de medir a tensão em circuitos AC.