Bagaimana Membuat Voltmeter DC Digital Menggunakan Arduino?

Belajar

Voltmeter adalah alat pengukur voltan yang digunakan untuk mengukur voltan pada titik-titik tertentu dalam litar elektrik. Voltan adalah perbezaan potensi yang dibuat antara dua titik dalam litar elektrik. Terdapat dua jenis voltmeters. Beberapa voltmeters dirancang untuk mengukur voltan litar DC dan voltmeters lain bertujuan untuk mengukur voltan dalam litar AC. Volteter ini selanjutnya dicirikan kepada dua kategori. Salah satunya ialah voltmeter digital yang menunjukkan pengukuran pada skrin digital dan yang lain adalah voltmeter analog yang menggunakan jarum untuk menunjuk pada skala untuk menunjukkan kepada kita bacaan yang tepat.



Voltmeter Digital

Dalam projek ini, kita akan membuat voltmeter menggunakan Arduino Uno. Kami akan menerangkan dua konfigurasi voltmeter digital dalam artikel ini. Pada konfigurasi pertama, pengawal mikro akan dapat mengukur voltan dalam lingkungan 0 - 5V. Dalam konfigurasi kedua, pengawal mikro akan dapat mengukur voltan dalam lingkungan 0 - 50V.



Bagaimana Membuat Voltmeter Digital?

Seperti yang kita ketahui bahawa terdapat dua jenis voltmeter, voltmeter analog, dan voltmeter digital. Terdapat beberapa jenis voltmeter Analog yang berdasarkan pembinaan peranti. Beberapa jenis ini merangkumi Voltmeter Magnet Moving Coil Permanent, Voltmeter Jenis Rectifier, Voltmeter Jenis Besi Bergerak, dan lain-lain. Tujuan utama memperkenalkan Voltmeter Digital di pasaran adalah disebabkan kemungkinan terdapat kesalahan yang lebih besar pada voltmeter analog. Tidak seperti voltmeter analog, yang menggunakan jarum dan skala, voltmeter digital menunjukkan bacaan secara langsung dalam digit di skrin. Ini menghilangkan kemungkinan Ralat sifar . Peratusan ralat dikurangkan dari 5% hingga 1% apabila kita telah beralih dari voltmeter analog ke voltmeter digital.



Sekarang setelah kita mengetahui abstrak projek ini, marilah kita mengumpulkan lebih banyak maklumat dan mula membuat voltmeter digital menggunakan Arduino Uno.



Langkah 1: Mengumpulkan Komponen

Pendekatan terbaik untuk memulakan sesuatu projek adalah dengan membuat senarai komponen dan menjalani kajian ringkas mengenai komponen-komponen ini kerana tidak ada yang akan mahu bertahan di tengah-tengah projek hanya kerana komponen yang hilang. Senarai komponen yang akan kami gunakan dalam projek ini diberikan di bawah:

  • Arduino uno
  • Potensiometer 10k-ohm
  • Wayar Pelompat
  • Perintang 100k-ohm
  • Perintang 10k-ohm
  • 12V AC ke DC Adapter (Sekiranya Arduino tidak dikuasakan oleh komputer)

Langkah 2: Mengkaji Komponen

Arduino UNO adalah papan mikrokontroler yang terdiri daripada microchip ATMega 328P dan dibangunkan oleh Arduino.cc. Papan ini mempunyai satu set pin data digital dan analog yang dapat dihubungkan dengan papan pengembangan atau litar lain. Papan ini mempunyai 14 pin Digital, 6 pin Analog, dan dapat diprogramkan dengan Arduino IDE (Integrated Development Environment) melalui kabel USB jenis B. Ia memerlukan kuasa 5V HIDUP dan a Kod C untuk beroperasi.

pusat bantuan pof membantu membuang profil

Arduino uno



LCD dilihat di setiap peranti elektronik yang harus memaparkan beberapa teks atau digit atau gambar apa pun kepada pengguna. LCD adalah modul paparan, di mana kristal cair digunakan untuk menghasilkan gambar atau teks yang kelihatan. A Paparan LCD 16 × 2 adalah modul elektronik yang sangat sederhana yang memaparkan 16 aksara setiap baris dan dua baris pada skrinnya pada satu masa. Matriks 5 × 7 piksel digunakan untuk memaparkan watak dalam LCD ini.

Paparan LCD 16 × 2

KE Papan roti adalah peranti tanpa solder. Ia digunakan untuk membuat dan menguji litar elektronik dan reka bentuk prototaip sementara. Sebilangan besar komponen elektronik hanya disambungkan ke papan roti hanya dengan memasukkan pin mereka di papan roti. Jalur logam diletakkan pada lubang papan roti dan lubang disambungkan dengan cara tertentu. Sambungan lubang ditunjukkan dalam rajah di bawah:

Papan roti

Langkah 3: Rajah Litar

Litar pertama yang jarak pengukurannya dari 0 hingga 5V ditunjukkan di bawah:

Voltmeter untuk 0-5V

Litar kedua yang jarak pengukurannya dari 0 hingga 50V ditunjukkan di bawah:

Voltmeter 0-50V

Langkah 4: Prinsip Kerja

Kerja projek voltmeter DC digital berasaskan Arduino ini dijelaskan di sini. Dalam voltmeter digital, voltan yang diukur dalam bentuk analog akan ditukarkan ke nilai digitalnya yang sesuai dengan menggunakan Analog to Digital Converter.

Pada litar pertama yang jarak pengukurannya dari 0 hingga 5V, input akan diambil pada pin Analog. Pin analog akan membaca sebarang nilai dari 0 hingga 1024. Kemudian nilai analog ini akan ditukarkan menjadi digital dengan mengalikannya dengan jumlah voltan, iaitu 5V dan membaginya dengan resolusi total, iaitu 1024.

Pada litar kedua, kerana julat akan ditingkatkan dari 5V hingga 50V, konfigurasi pembahagi voltan mesti dibuat. Litar pembahagi voltan dibuat dengan menggunakan perintang 10k-ohm dan 100k-ohm. Konfigurasi pembahagi voltan ini membantu kita membawa voltan input ke julat input analog Arduino Uno.

Semua pengiraan matematik dilakukan dalam pengaturcaraan Arduino Uno.

Langkah 5: Menyusun Komponen

Sambungan modul LCD ke papan Arduino Uno adalah sama di kedua litar. Satu-satunya perbezaan adalah bahawa pada litar pertama, julat input rendah, jadi ia dihantar terus ke pin analog Arduino. Pada litar kedua, konfigurasi pembahagi voltan digunakan pada bahagian input papan Mikrokontroler.

  1. Sambungkan pin Vss dan Vdd modul LCD ke tanah dan 5V papan Arduino masing-masing. Pin Vee adalah pin yang digunakan untuk menyesuaikan kekangan paparan. Ia disambungkan ke potensiometer yang satu pin disambungkan ke 5V dan yang lain disambungkan ke tanah.
  2. Sambungkan pin RS dan E modul LCD masing-masing ke pin2 dan pin3 papan Arduino. Pin RW LCD disambungkan ke tanah.
  3. Oleh kerana kita akan menggunakan modul LCD dalam mod data 4-bit, maka empat pin D4 hingga D7 digunakan. Pin D4-D7 modul LCD disambungkan ke pin4-pin7 papan mikrokontroler.
  4. Pada litar pertama, tidak ada litar tambahan di sisi input kerana voltan maksimum yang akan diukur adalah 5V. Pada litar kedua, kerana jarak pengukuran adalah dari 0-50V, konfigurasi pembahagi voltan dibuat menggunakan perintang 10k-ohm dan 100k-ohm. Harus diingat bahawa semua alasan adalah umum.

Langkah 6: Bermula dengan Arduino

Sekiranya anda tidak biasa dengan Arduino IDE sebelumnya, jangan risau kerana di bawah ini, anda dapat melihat langkah-langkah yang jelas untuk membakar kod pada papan mikrokontroler menggunakan Arduino IDE. Anda boleh memuat turun versi terbaru Arduino IDE dari di sini dan ikuti langkah-langkah yang dinyatakan di bawah:

perselisihan menukar gambar
  1. Apabila papan Arduino disambungkan ke PC anda, buka 'Panel kawalan' dan klik 'Perkakasan dan Bunyi'. Kemudian klik pada 'Peranti dan Pencetak'. Cari nama port yang menghubungkan papan Arduino anda. Dalam kes saya, ia adalah 'COM14' tetapi mungkin berbeza pada PC anda.

    Mencari Pelabuhan

  2. Kita mesti memasukkan perpustakaan untuk menggunakan Modul LCD. Perpustakaan dilampirkan di bawah dalam pautan muat turun beserta kodnya. Pergi ke Lakarkan> Sertakan Perpustakaan> Tambah Perpustakaan .ZIP.

    Sertakan Perpustakaan

  3. Sekarang buka Arduino IDE. Dari Alat, tetapkan papan Arduino ke Arduino / Genuino UNO.

    Menetapkan Papan

  4. Dari menu Alat yang sama, tetapkan nombor port yang anda lihat di panel kawalan.

    Menetapkan Pelabuhan

  5. Muat turun kod yang dilampirkan di bawah dan salin ke IDE anda. Untuk memuat naik kod, klik pada butang muat naik.

    Muat naik

Anda boleh memuat turun kod dengan klik di sini.

Langkah 7: Kod

Kodnya agak mudah dan dikomen dengan baik. Tetapi masih ada yang dijelaskan di bawah.

1. Pada awalnya, perpustakaan digunakan agar kita dapat menghubungkan modul LCD dengan papan Arduino Uno dan memprogramnya dengan sewajarnya. Daripada pin papan Arduino diinisialisasi yang akan digunakan untuk menyambung dengan modul LCD. Kemudian pemboleh ubah yang berbeza diinisialisasi untuk menyimpan nilai pada jangka masa yang akan digunakan kemudian dalam pengiraan.

#include 'LiquidCrystal.h' // sertakan perpustakaan untuk menghubungkan modul LCD dengan papan Arduino LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7); // pin modul LCD yang akan digunakan voltan apungan = 0.0; temp apung = 0.0; // pemboleh ubah untuk menyimpan nilai digital input analog_value; // pemboleh ubah untuk menyimpan nilai analog pada input

2. persediaan tidak sah () adalah fungsi yang berjalan hanya sekali apabila peranti dimulakan atau butang aktif ditekan. Di sini kita telah memulakan LCD untuk memulakan. Bila LCD akan memulakan teks 'Arduino Based Digital Voltmeter' akan dipaparkan. Baud Rate juga ditetapkan dalam fungsi ini. Baud Rate adalah kelajuan dalam bit sesaat di mana Arduino berkomunikasi dengan peranti luaran.

latar belakang nvidia 
persediaan tidak sah () {lcd.begin (16, 2); // mulakan komunikasi dengan LCD lcd.setCursor (0,0); // mulakan kursor dari awal lcd.print ('Arduino based'); // Cetak teks dalam baris pertama lcd.setCursor (0,1); // Gerakkan kursor ke lcd.print baris seterusnya ('Digital Voltmeter'); // mencetak teks dalam penundaan baris kedua (2000); // tunggu dua saat}

3. gelung kosong () adalah fungsi yang berjalan secara berterusan dalam satu gelung. Di sini nilai analog sedang dibaca di sebelah input. Kemudian nilai analog ini ditukar menjadi bentuk digital. Syarat diberlakukan dan pengukuran terakhir ditunjukkan pada skrin LCD

gelung kosong () {analog_value = analogRead (A0); // Membaca nilai analog temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // menukar nilai analog dalam voltan digital = temp / (0,0909); jika (voltan< 0.1) { voltage=0.0; } lcd.clear(); // Clear any text on the LCD lcd.setCursor(0, 0); // Mve the cursor to the initial position lcd.print('Voltage= '); // Print Voltgae= lcd.print(voltage); // Print the final digital value of voltage lcd.setCursor(13,1); // move the cursor lcd.print('V'); // print the unit of voltage delay(30); // wait for 0.3 seconds }

Permohonan

Beberapa aplikasi voltmeter digitalnya termasuk:

  1. Litar yang dibuat di atas dapat digunakan untuk mengukur julat voltan yang berbeza dengan ketepatan tinggi dalam litar elektrik apa pun.
  2. Sekiranya kita membuat sedikit perubahan pada litar, Pengawal Mikro juga dapat mengukur voltan dalam litar AC.