▷ ¿Cómo hacer un voltímetro digital DC usando Arduino?

Un voltímetro es un dispositivo de medición de voltaje que se utiliza para medir el voltaje en ciertos puntos de un circuito eléctrico. El voltaje es la diferencia de potencial que se crea entre dos puntos en un circuito eléctrico. Hay dos tipos de voltímetros. Algunos voltímetros están diseñados para medir el voltaje de circuitos de CC y otros voltímetros están diseñados para medir el voltaje en circuitos de CA. Estos voltímetros se caracterizan además en dos categorías. Uno es el voltímetro digital que muestra las medidas en una pantalla digital y el otro es un voltímetro analógico que usa una aguja para apuntar en la escala para mostrarnos la lectura exacta.

Voltímetro digital

En este proyecto, vamos a hacer un voltímetro usando Arduino Uno. Explicaremos dos configuraciones de un voltímetro digital en este artículo. En la primera configuración, el microcontrolador podrá medir el voltaje en el rango de 0 – 5V. En la segunda configuración, el microcontrolador podrá medir el voltaje en el rango de 0 – 50V.

¿Cómo hacer un voltímetro digital?

Como sabemos, existen dos tipos de voltímetros, el voltímetro analógico y el voltímetro digital. Hay otros tipos de voltímetros analógicos que se basan en la construcción del dispositivo. Algunos de estos tipos incluyen voltímetro de bobina móvil de imán permanente, voltímetro tipo rectificador, voltímetro tipo hierro móvil, etc. El principal objetivo de la introducción del voltímetro digital en el mercado se debió a la mayor probabilidad de errores en voltímetros analógicos. A diferencia del voltímetro analógico, que utiliza una aguja y una escala, el voltímetro digital muestra lecturas directamente en dígitos en la pantalla. Esto elimina la posibilidad de error cero. El porcentaje de error se reduce del 5% al ​​1% cuando hemos pasado del voltímetro analógico al voltímetro digital.

Ahora que conocemos el resumen de este proyecto, recopilemos más información y comencemos a hacer un voltímetro digital usando Arduino Uno.

Paso 1: recopilación de los componentes

El mejor enfoque para comenzar cualquier proyecto es hacer una lista de componentes y hacer una breve encuesta de estos componentes porque nadie querrá quedarse en medio de un proyecto solo porque falta un componente. Aquí hay una lista de componentes que usaremos en este proyecto:

Paso 2: estudia los componentes

Arduino UNO es una placa de microcontrolador que consta de un microchip ATMega 328P y está desarrollada por Arduino.cc. Esta placa tiene un conjunto de pines de datos digitales y analógicos que se pueden interconectar con otras placas o circuitos de expansión. Esta placa tiene 14 pines digitales, 6 pines analógicos y es programable con Arduino IDE (Entorno de desarrollo integrado) a través de un cable USB tipo B. Requiere 5V para encenderse y un código C para funcionar.

Arduino uno

Las pantallas LCD se ven en todos los dispositivos electrónicos que tienen que mostrar algún texto o dígito o cualquier imagen a los usuarios. Una pantalla LCD es un módulo de visualización en el que se utiliza cristal líquido para producir una imagen o texto visible. Una pantalla LCD de 16 × 2 es un módulo electrónico muy simple que muestra 16 caracteres por línea y un total de dos líneas en su pantalla a la vez. Se utiliza una matriz de píxeles de 5 × 7 para mostrar un carácter en estas pantallas LCD.

Pantalla LCD 16 × 2

Una placa de pruebas es un dispositivo sin soldadura. Se utiliza para hacer y probar prototipos temporales de circuitos y diseños electrónicos. La mayoría de los componentes electrónicos se conectan simplemente a una placa de pruebas simplemente insertando sus pines en la placa de pruebas. Se coloca una tira de metal en los orificios de la protoboard y los orificios se conectan de una manera específica. Las conexiones de los agujeros se muestran en el siguiente diagrama:

Tablón de anuncios

Paso 3: diagrama de circuito

El primer circuito cuyo rango de medición es de 0 a 5 V se muestra a continuación:

Voltímetro para 0-5 V

El segundo circuito, cuyo rango de medición es de 0 a 50 V, se muestra a continuación:

Voltímetro 0-50V

Paso 4: Principio de funcionamiento

El funcionamiento de este proyecto de voltímetro digital de CC basado en Arduino se explica aquí. En el voltímetro digital, el voltaje que se mide en forma analógica se convertirá a su valor digital correspondiente utilizando un convertidor de analógico a digital.

En el primer circuito cuyo rango de medición es de 0 a 5 V, la entrada se tomará en el pin 0 analógico. El enchufe analógico leerá cualquier valor entre 0 y 1024. Luego, este valor analógico se convertirá a digital multiplicándolo por el voltaje total, que es 5V y dividiéndolo por la resolución total, que es 1024.

En el segundo circuito, dado que el rango debe aumentarse de 5 V a 50 V, se debe realizar una configuración de divisor de voltaje. El circuito divisor de voltaje se hace usando una resistencia de 10 kohmios y una resistencia de 100 kohmios. Esta configuración del divisor de voltaje nos ayuda a llevar el voltaje de entrada al rango de la entrada analógica del Arduino Uno.

Todos los cálculos matemáticos se realizan en la programación de Arduino Uno.

Paso 5: ensamble los componentes

La conexión del módulo LCD a la placa Arduino Uno es la misma en ambos circuitos. La única diferencia es que en el primer circuito, el rango de entrada es bajo, por lo que se envía directamente al pin analógico de Arduino. En el segundo circuito, se utiliza una configuración de divisor de voltaje en el lado de entrada de la placa del microcontrolador.

1. Conecte el pin Vss y Vdd del módulo LCD al suelo y 5V de la placa Arduino respectivamente. El pin Vee es el pin que se utiliza para ajustar las restricciones de la pantalla. Está conectado al potenciómetro cuyo pin está conectado a 5V y el otro a tierra.

2. Conecte el pin RS y E del módulo LCD al pin2 y pin3 de la placa Arduino respectivamente. El pin RW de la pantalla LCD está conectado a tierra.

3. Dado que usaremos el módulo LCD en modo de datos de 4 bits, se utilizan sus cuatro pines D4 a D7. Los pines D4-D7 del módulo LCD están conectados al pin 4-pin7 de la placa del microcontrolador.

4. En el primer circuito, no hay circuitos adicionales en el lado de entrada porque el voltaje máximo a medir es 5V. En el segundo circuito, dado que el rango de medición es 0-50 V, se realiza una configuración de divisor de voltaje utilizando una resistencia de 10 kohmios y una resistencia de 100 kohmios. Tenga en cuenta que todas las conexiones a tierra son comunes.

Paso 6: comienza con Arduino

Si no está familiarizado con el IDE de Arduino antes, no se preocupe porque a continuación puede ver los pasos claros para grabar el código en la placa del microcontrolador usando el IDE de Arduino. Puede descargar la última versión de Arduino IDE desde aquí y seguir los pasos que se mencionan a continuación:

1. Cuando la placa Arduino esté conectada a su PC, abra el «Panel de control» y haga clic en «Hardware y sonido». Luego haga clic en «Dispositivos e impresoras». Busque el nombre del puerto al que está conectada su placa Arduino. En mi caso es «COM14» pero puede ser diferente en tu PC.Encuentra el puerto

2. Tendremos que incluir una biblioteca para utilizar el módulo LCD. La biblioteca se adjunta a continuación en el enlace de descarga junto con el código. Vaya a Sketch> Incluir biblioteca> Agregar biblioteca .ZIP.Biblioteca de inclusión

3. Ahora abra el IDE de Arduino. Desde Herramientas, configure la placa Arduino en Arduino / Genuino UNO.Tabla de configuración

4. En el mismo menú de herramientas, configure el número de puerto que vio en el panel de control.Puerto de configuración

5. Descarga el código adjunto y cópialo en tu IDE. Para cargar el código, haga clic en el botón de carga.Incrementar

Puede descargar el código haciendo clic aquí.

Paso 7: Código

El código es bastante simple y está bien comentado. Pero aún así, algo se explica a continuación.

1. Al principio, se utiliza la biblioteca para que podamos conectar el módulo LCD con la placa Arduino Uno y programarlo en consecuencia. Luego, se inicializan los pines de la placa Arduino que se utilizarán para conectarse al módulo LCD. Luego, se inicializan diferentes variables para almacenar valores en tiempo de ejecución que se utilizarán más adelante en los cálculos.

#incluir "LiquidCrystal.h"           // incluir la biblioteca para interconectar el módulo LCD con la placa Arduino
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // clavijas del módulo LCD a utilizar
voltaje de flotación = 0.0;
temp. de flotación = 0.0; // variable para almacenar el valor digital de la entrada
int analog_value; // variable para almacenar el valor analógico en la entrada

2. void setup () es una función que se realiza una sola vez cuando se inicia el dispositivo o se presiona el botón de activación. Aquí hemos inicializado la pantalla LCD para que se inicie. Cuando se enciende la pantalla LCD, aparecerá el texto “Voltímetro digital basado en Arduino”. La velocidad en baudios también se ajusta en esta función. La velocidad en baudios es la velocidad en bits por segundo con la que Arduino se comunica con dispositivos externos.

evitar la configuración()
{
lcd.begin(16, 2); // iniciar la comunicación con el LCD
lcd.setCursor (0,0); // iniciar el cursor desde el principio
lcd.print(" Basado en Arduino "); // Imprimir el texto en la primera línea
lcd.setCursor(0,1); // Mueve el cursoor a la siguiente línea
lcd.print("Voltímetro digital"); // texto de impresión en segunda línea
retraso (2000); // espera dos segundos
}

3. void loop () es una función que se ejecuta continuamente en un bucle. Aquí el valor analógico se lee en el lado de la entrada. Este valor analógico luego se convierte a formato digital. Se aplica una condición y las mediciones finales se muestran en la pantalla LCD.

evitar el bucle()
{
analog_value = analogRead(A0); // Lectura del valor analógico
temp = (valor_analógico * 5.0) / 1024.0; // convertir el valor analógico en digital
voltaje = temp/(0.0909);
si (voltaje < 0.1)
{
voltaje=0.0;
}
lcd.clear(); // Borrar cualquier texto en la LCD
lcd.setCursor(0, 0); // Poner el cursor en la posición inicial
lcd.print("Voltage= "); // Print Voltgae=
lcd.print(voltage); // Imprime el valor digital final del voltaje
lcd.setCursor(13,1); // mover el cursor
lcd.print("V"); // imprime la unidad de voltaje
retraso(30); // espera 0,3 segundos
}

Aplicaciones

Algunas de sus aplicaciones para un voltímetro digital incluyen:

1. El circuito realizado anteriormente se puede utilizar para medir diferentes rangos de voltajes con alta precisión en cualquier circuito eléctrico.

2. Si hacemos pequeños cambios en el circuito, el microcontrolador también podrá medir el voltaje en los circuitos de CA.