Arduino ile Dijital DC Voltmetre Nasıl Yapılır?

Voltmetre, bir elektrik devresindeki belirli noktalardaki voltajı ölçmek için kullanılan bir voltaj ölçüm cihazıdır. Gerilim, bir elektrik devresindeki iki nokta arasında oluşan potansiyel farktır. İki tip voltmetre vardır. Bazı voltmetreler DC devrelerinin voltajını ölçmek için tasarlanmıştır ve diğer voltmetreler AC devrelerindeki voltajı ölçmek için tasarlanmıştır. Bu voltmetreler ayrıca iki kategoriye ayrılır. Biri dijital bir ekranda ölçümleri gösteren dijital voltmetredir, diğeri ise bize tam okumayı göstermek için ölçeğe işaret etmek için bir iğne kullanan bir analog voltmetredir.

Bu projemizde Arduino Uno kullanarak bir voltmetre yapacağız. Bu yazıda bir dijital voltmetrenin iki konfigürasyonunu açıklayacağız. İlk konfigürasyonda mikrodenetleyici 0 – 5V aralığında voltajı ölçebilecektir. İkinci konfigürasyonda mikrodenetleyici, 0 - 50V aralığındaki voltajı ölçebilecektir.

Dijital Voltmetre Nasıl Yapılır?

Bildiğimiz gibi iki tip voltmetre, analog voltmetre ve dijital voltmetre olduğunu biliyoruz. Cihazın yapısına bağlı olarak bazı başka Analog voltmetre türleri de vardır. Bu tiplerden bazıları Kalıcı Mıknatıslı Hareketli Bobin Voltmetresi, Doğrultucu Tipi Voltmetre, Hareketli Demir Tipi Voltmetre, vb. İçerir. Dijital Voltmetrenin piyasaya sürülmesinin temel amacı, analog voltmetrelerdeki hata olasılığının yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Bir iğne ve bir ölçek kullanan analog voltmetrenin aksine, dijital voltmetre, okumaları doğrudan ekrandaki rakamlar halinde gösterir. Bu olasılığını ortadan kaldırır Sıfır Hata. Analog voltmetreden dijital voltmetreye geçtiğimizde hata yüzdesi% 5'ten% 1'e düşürüldü.

Şimdi bu projenin özetini bildiğimiz gibi, biraz daha bilgi toplayalım ve Arduino Uno kullanarak dijital bir voltmetre yapmaya başlayalım.

Adım 1: Bileşenleri Toplama

Herhangi bir projeye başlamak için en iyi yaklaşım, bileşenlerin bir listesini yapmak ve bu bileşenlerin kısa bir incelemesini yapmaktır çünkü hiç kimse eksik bir bileşen yüzünden bir projenin ortasında kalmak istemeyecektir. Bu projede kullanacağımız bileşenlerin bir listesi aşağıda verilmiştir:

Adım 2: Bileşenlerin İncelenmesi

Arduino UNO Arduino.cc tarafından geliştirilen ATMega 328P mikroçipinden oluşan mikrodenetleyici kartıdır. Bu kart, diğer genişletme kartları veya devreleri ile arabirim oluşturabilen bir dizi dijital ve analog veri pinine sahiptir. Bu kartta 14 Dijital pin, 6 Analog pin bulunur ve B tipi USB kablosu aracılığıyla Arduino IDE (Entegre Geliştirme Ortamı) ile programlanabilir. Güç vermek için 5V gerektirir AÇIK ve bir C Koduişletmek.

Kullanıcılara bir yazı veya rakam veya herhangi bir resim göstermek zorunda olan her elektronik cihazda LCD'ler görülmektedir. LCD, görünür bir görüntü veya metin oluşturmak için sıvı kristalin kullanıldığı bir ekran modülüdür. bir 16 × 2 LCD Ekransatır başına 16 karakter ve aynı anda ekranında toplam iki satır görüntüleyen çok basit bir elektronik modüldür. Bu LCD'lerde bir karakter görüntülemek için 5 × 7 piksel bir matris kullanılır.

bir ekmek tahtasılehimsiz bir cihazdır. Geçici prototip elektronik devreleri ve tasarımlarını yapmak ve test etmek için kullanılır. Elektronik bileşenlerin çoğu, sadece pinlerini devre tahtasına yerleştirerek bir devre tahtasına bağlanır. Devre tahtasının deliklerine bir metal şerit yerleştirilir ve delikler belirli bir şekilde bağlanır. Deliklerin bağlantıları aşağıdaki şemada gösterilmektedir:

Adım 3: Devre Şeması

Ölçüm aralığı 0 ile 5V arasında olan ilk devre aşağıda gösterilmiştir:

Ölçüm aralığı 0 ila 50V olan ikinci devre aşağıda gösterilmiştir:

Adım 4: Çalışma Prensibi

Arduino tabanlı dijital DC voltmetrenin bu projesinin çalışması burada anlatılmıştır. Dijital voltmetrede, analog formda ölçülen voltaj, Analogdan Dijitale Dönüştürücü kullanılarak karşılık gelen dijital değerine dönüştürülecektir.

Ölçüm aralığı 0 ile 5V arasında olan ilk devrede giriş Analog pin0 üzerinden alınacaktır. Analog pin 0'dan 1024'e kadar herhangi bir değeri okuyacaktır. Daha sonra bu analog değer, 5V olan toplam gerilim ile çarpılarak ve 1024 olan toplam çözünürlüğe bölünerek dijitale dönüştürülecektir.

İkinci devrede ise aralık 5V'dan 50V'a çıkarılacağı için gerilim bölücü konfigürasyonu yapılmalıdır. Gerilim bölücü devre, 10k-ohm ve 100k-ohm direnç kullanılarak yapılır. Bu voltaj bölücü konfigürasyonu, giriş voltajını Arduino Uno’nun analog giriş aralığına getirmemize yardımcı olur.

Arduino Uno'nun programlanmasında tüm matematiksel hesaplamalar yapılır.

Adım 5: Bileşenleri Birleştirme

LCD modülünün Arduino Uno kartına bağlantısı her iki devrede de aynıdır. Tek fark, ilk devrede giriş aralığının düşük olmasıdır, bu nedenle doğrudan Arduino'nun analog pinine gönderilir. İkinci devrede, Mikrodenetleyici kartının giriş tarafında bir voltaj bölücü konfigürasyonu kullanılır.

1. LCD modülünün Vss ve Vdd pinlerini sırasıyla toprağa ve Arduino kartının 5V'sine bağlayın. Vee pini, ekranın kısıtlamalarını ayarlamak için kullanılan pindir. Bir pini 5V'a, diğeri toprağa bağlı olan potansiyometreye bağlanır.
2. LCD modülünün RS ve E pinlerini sırasıyla Arduino kartının pin2 ve pin3'üne bağlayın. LCD'nin RW pimi toprağa bağlanır.
3. LCD modülünü 4 bit veri modunda kullanacağımız için dört pini D4 - D7 kullanılır. LCD modülün D4-D7 pinleri mikrodenetleyici kartının pin4-pin7'sine bağlanır.
4. Birinci devrede ölçülecek maksimum voltaj 5V olduğundan giriş tarafında ek devre yoktur. İkinci devrede, ölçüm aralığı 0-50V arasında olduğu için, bir 10k-ohm ve bir 100k-ohm direnç kullanılarak bir gerilim bölücü konfigürasyonu yapılır. Tüm gerekçelerin ortak olduğu unutulmamalıdır.

Adım 6: Arduino'ya Başlarken

Daha önce Arduino IDE'ye aşina değilseniz endişelenmeyin çünkü aşağıda Arduino IDE'yi kullanarak mikrodenetleyici kartında kod yazma işleminin net adımlarını görebilirsiniz. Arduino IDE'nin en son sürümünü buradan indirebilir ve aşağıda belirtilen adımları takip edebilirsiniz:

1. Arduino kartı PC'nize bağlandığında, "Kontrol paneli" ni açın ve "Donanım ve Ses" e tıklayın. Ardından "Aygıtlar ve Yazıcılar" a tıklayın. Arduino kartınızın bağlı olduğu bağlantı noktasının adını bulun. Benim durumumda "COM14" ama sizin PC'nizde farklı olabilir.
2. LCD Modülünü kullanmak için bir kitaplık eklememiz gerekecek. Kitaplık, kodla birlikte indirme bağlantısına eklenmiştir. Git Çizim > Kitaplığı Dahil Et > .ZIP Kitaplığı Ekle'yi seçin.
3. Şimdi Arduino IDE'yi açın. Araçlar'dan Arduino kartını şu şekilde ayarlayın: Arduino / Genuino UNO.
4. Aynı Araç menüsünden, kontrol panelinde gördüğünüz bağlantı noktası numarasını ayarlayın.
5. Aşağıda ekli kodu indirin ve IDE'nize kopyalayın. Kodu yüklemek için yükle düğmesine tıklayın.

Kodu buraya tıklayarak indirebilirsiniz.

7. Adım: Kod

Kod oldukça basit ve iyi yorumlanmış. Ama yine de bazıları aşağıda açıklanmıştır.

1. Başlangıçta kütüphane kullanılır, böylece LCD modülünü Arduino Uno kartı ile arayüzleyebilir ve buna göre programlayabiliriz. Daha sonra Arduino kartının pimleri, LCD modülüne bağlanmak için kullanılacak şekilde başlatılır. Daha sonra, daha sonra hesaplamalarda kullanılacak olan çalışma zamanında değerleri depolamak için farklı değişkenler başlatılır.

#include "LiquidCrystal.h" // Arduino board LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7) ile LCD modülünü arayüzlemek için kitaplığı dahil et; // kullanılacak LCD modül pinleri float voltaj = 0.0; şamandıra sıcaklığı = 0.0; // girişin dijital değerini depolamak için değişken int analog_değeri; // girişte analog değeri saklamak için değişken

2. geçersiz kurulum ()cihaz başlatıldığında veya etkinleştirme düğmesine basıldığında yalnızca bir kez çalışan bir işlevdir. Burada başlamak için LCD'yi başlattık. LCD başlatıldığında “Arduino Tabanlı Dijital Voltmetre” metni görüntülenecektir. Baud Hızı da bu işlevde ayarlanır. Baud Hızı, Arduino'nun harici cihazlarla iletişim kurduğu saniyede bit cinsinden hızdır.

geçersiz kurulum () {lcd.begin (16, 2); // LCD lcd.setCursor (0,0) ile iletişimi başlat; // imleci baştan başlatın lcd.print ("Arduino tabanlı"); // Metni ilk satıra yazdır lcd.setCursor(0,1); // Cursoor'u sonraki satıra taşıyın lcd.print ("Digital Voltmeter"); // metni ikinci satır gecikmesinde yazdır (2000); // iki saniye bekleyin}

3. geçersiz döngü ()bir döngü içinde sürekli çalışan bir işlevdir. Burada analog değer giriş tarafında okunur. Daha sonra bu analog değer sayısal forma dönüştürülür. Bir koşul uygulanır ve son ölçümler LCD ekranda görüntülenir.

boşluk döngüsü () {analog_value = analogRead (A0); // Analog değerin okunması temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // dijital voltajdaki analog değeri tersine çevirmek = temp / (0.0909); if (voltaj < 0.1) { voltaj=0.0; } lcd.clear (); // LCD lcd.setCursor (0, 0) üzerindeki herhangi bir metni sil; // İmleci başlangıç ​​konumuna getirin lcd.print ("Voltage ="); // Voltgae Yazdır = lcd.print (voltaj); // voltajın son dijital değerini yazdırın lcd.setCursor (13,1); // imleci hareket ettirin lcd.print ("V"); // gerilim gecikmesi birimini yazdır(30); // 0,3 saniye bekleyin}

Başvurular

Dijital voltmetre uygulamalarından bazıları şunlardır:

1. Yukarıda yapılan devre, herhangi bir elektrik devresindeki farklı voltaj aralıklarını yüksek hassasiyetle ölçmek için kullanılabilir.
2. Devrede küçük değişiklikler yaparsak, Mikroişlemci AC devrelerindeki voltajı da ölçebilir.