Postoje slučajevi kada želite provjeriti napon ili tačku u strujnom kolu, ali nemate voltmetar ili multimetar pri ruci? Trčati kupiti? Dug je i skup. Prije nego što to učinite, kako bi bilo da sami napravite voltmetar? U stvari, sa jednostavnim komponentama, možete ga napraviti sami.
- U tutorijalu smo koristili Arduino kompatibilnu ploču - SunFounder Uno / Mars (http://bit.ly/2tkaMba)
- USB kabl za prenos podataka
- 2 potenciometra (50k)
- LCD1602 - http://bit.ly/2ubNEfi
- Razvojna ploča - http://bit.ly/2slvfrB
- Višestruki skakači
Prije povezivanja, hajde da prvo pogledamo kako to funkcionira.
Koristite SunFounder Uno ploču za glavni dio obrade podataka voltmetra, LCD1602 kao ekran, potenciometar za podešavanje LCD kontrasta, a drugi za odvajanje napona.
Kada rotirate potenciometar spojen na Uno ploču, otpornik potenciometra se mijenja, čime se mijenja napon na njemu. Signal napona će se poslati na Uno ploču preko pina A0, a Uno će digitalizirati primljeni analogni signal i pisati na LCD. Tako možete vidjeti vrijednost napona na trenutnom otporu kondenzatora.
LCD1602 ima dva načina rada: 4-bitni i 8-bitni. Kada je IO MCU-a nedovoljan, možete odabrati 4-bitni način rada, koji koristi samo pinove D4 ~ D7.
Pratite tabelu da ih povežete.
Korak 4: spojite potenciometar na LCD1602
Spojite srednji pin potenciometra na Vo pin na LCD1602 i bilo koji od ostalih pinova na GND.
Spojite srednji pin potenciometra na pin A0 SunFounder Uno i jedan od ostalih na 5V, dok drugi na GND.
Korak 6: Učitajte kod
Kod ovako:
#include / *************************************************** * **** / const int analogIn = A0; // potenciometar priključiti na A0 LiquidCrystal lcd (4, 6, 10, 11, 12, 13); // LCD (RS, E, D4, D5, D6.D7) plutajući val = 0; // definiraj varijablu kao vrijednost = 0 / ********************************* ** **************** / void setup () (Serial.begin (9600); // Inicijalizirajte serijski lcd.begin (16, 2); // postavite poziciju znakovi na LCD-u kao red 2, kolona 16 lcd.print ("Voltage Value:"); // ispis "Voltage Value:") / ******************** *********************************** / void loop () (val = analogRead (A0); // Read vrijednost potenciometra na val val = val / 1024 * 5.0; // Pretvorite podatke u odgovarajuću vrijednost napona na matematički način Serial.print (val); // Ispišite broj val na serijskom monitoru Serial.print ("V"); // ispis jedinice kao V, skraćenica za napon na serijskom monitoru lcd.setCursor (6,1); // Postavite kursor na red 1, kolona 6. Odavde će se prikazati znakovi lcd.print (val); // Ispis broja v al na LCD lcd.print ("V"); // Zatim odštampajte jedinicu kao V, skraćeno za napon na LCD kašnjenju (200); // Sačekaj 200ms)Okrenite potenciometar da provjerite napon na LCD1602 u realnom vremenu.
Evo jedne nezgodne stvari. Nakon što sam pokrenuo kod, na LCD-u su se prikazali simboli. Zatim sam podesio kontrast ekrana (fade from black to white) rotirajući potenciometar u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu dok ekran nije jasno pokazao znakove.
Uzmite dvije baterije da izmjerite njihove napone: 1,5 V i 3,7 V. Odvojite vezu drugog potenciometra sa pinom A0 i GND, što znači uklanjanje potenciometra iz kola. Pričvrstite kraj žice A0 na anodu baterije, a GND krug na katodu. NEMOJTE ih ponovo uključivati, inače ćete dobiti kratak spoj na bateriji. Vrijednost 0V je obrnuta veza.
Dakle, napon baterije je prikazan na LCD-u. Može doći do greške između vrijednosti i nominalne vrijednosti jer baterija nije potpuno napunjena. I zato moram izmjeriti napon da bih shvatio mogu li koristiti bateriju ili ne.
PS: Ako imate problema sa ekranom - pogledajte ova FAQ za LCD - http://wiki.sunfounder.cc/index.php?title=LCD1602/I2C_LCD1602_FAQ.
Ovaj članak vam pokazuje kako spojiti Arduino i PC i prenijeti podatke s ADC-a na PC. Windows program je napisan pomoću Visual C++ 2008 Express. Program voltmetra je vrlo jednostavan i ima puno prostora za poboljšanje. Njegova glavna svrha je bila da pokaže kako se radi sa COM portom i razmenjuje podatke između računara i Arduina.
Komunikacija između Arduina i PC-a:
- Čitanje sa ADC-a počinje kada računar pošalje Arduino komande 0xAC i 0x1y. at- broj ADC kanala (0-2);
- Čitanje se zaustavlja nakon što Arduino primi 0xAC i 0x00 komande;
- Prilikom očitavanja, Arduino šalje naredbe 0xAB 0xaa 0xbb računaru svakih 50 ms, gdje su aa i bb maksimalni i minimalni rezultati mjerenja.
Arduino program
Više o serijskoj komunikaciji možete pročitati na arduino.cc. Program je prilično jednostavan, većinu zauzima rad sa paralelnim portom. Nakon završetka očitavanja podataka sa ADC-a, dobijamo 10-bitnu vrijednost napona (0 × 0000 - 0 × 0400) u obliku 16-bitnih varijabli (INT). Serijski port (RS-232) omogućava prenos podataka u paketima od 8 bita. Potrebno je podijeliti 16-bitne varijable na 2 dijela od 8 bita.
Serial.print (napon >> 8, BYTE);
Serial.print (napon% 256, BYTE);
Bajtove promenljive pomeramo za 8 bita udesno, a zatim delimo sa 256 i rezultat šaljemo računaru.
Potpuni izvorni kod za Arduino softver koji možete preuzeti
Visual c ++
Pretpostavljam da već imate osnovno znanje o C++ programiranju za Windows, ako ne, proguglajte. Internet je pun lekcija za početnike.
Prva stvar koju treba učiniti je dodati serijski port sa alatne trake u donji obrazac. Ovo će vam omogućiti da promijenite neke važne parametre serijskog porta: naziv porta, brzinu prijenosa, brzinu prijenosa. Ovo je korisno za dodavanje kontrola u prozor aplikacije, za promjenu ovih postavki u bilo koje vrijeme, bez ponovnog kompajliranja programa. Koristio sam samo opciju odabira porta.
Nakon traženja dostupnih serijskih portova, po defaultu se bira prvi port. Kako se radi:
niz< String ^>^ serialPorts = nullptr;
serialPorts = serialPort1-> GetPortNames ();
ovo-> comboBox1-> Stavke-> AddRange (serijski portovi);
ovo-> comboBox1-> SelectedIndex = 0;
Serijski port na računaru može da koristi samo jedna aplikacija istovremeno, tako da port mora biti otvoren pre upotrebe, a ne zatvoren. Jednostavne komande za ovo:
serialPort1-> Otvori ();
serialPort1-> Zatvori ();
Da biste ispravno čitali podatke sa serijskog porta, morate koristiti događaje (u našem slučaju, prekid). Odaberite vrstu događaja:
Padajuća lista kada dvaput kliknete na "DataReceived".
Kod događaja se generira automatski:
Ako je prvi bajt koji stiže na serijski port 0xAB, ako to znači da preostali bajtovi nose podatke o naponu.
privatno: Sistem :: Void serialPort1_DataReceived (Sistem :: Objekt ^ pošiljalac, Sistem :: IO :: Portovi :: SerialDataReceivedEventArgs ^ e) (
unsigned char data0, data1;
if (serialPort1-> ReadByte () == 0xAB) (
data0 = serialPort1-> ReadByte ();
data1 = serialPort1-> ReadByte ();
napon = Math :: Okrugli ((float (podaci0 * 256 + podaci1) /1024*5.00), 2);
data_count ++;
serialPort1-> ReadByte ();
Pisanje i čitanje podataka serijskog porta
Mali problem za mene je bio slanje HEX RAW podataka preko serijskog porta. Korištena je komanda Write (); ali sa tri argumenta: niz, broj početnog bajta, broj bajtova za pisanje.
privatno: Sistem :: Void button2_Click_1 (Sistem :: Objekt ^ pošiljalac, Sistem :: EventArgs ^ e) (
unsigned char kanal = 0;
kanal = ovo-> listBox1-> SelectedIndex;
niz ^ početak = (0xAC, (0x10 + kanal));
niz ^ stop = (0xAC, 0x00);
serialPort1-> Write (početak, 0,2);
ovo-> dugme2-> Tekst = "Stop";
) drugo (
serialPort1-> Write (stop, 0.2);
ovo-> dugme2-> Tekst = "Pokreni";
To je sve!
Originalni članak na engleskom (prijevod: Aleksandar Kasjanov za cxem.net stranicu)
Opisano je kako sastaviti domaći dvostruki voltmetar baziran na Arduino UNO platformi koristeći 1602A LCD. U nekim slučajevima potrebno je izmjeriti dva istosmjerna napona istovremeno i uporediti ih. Ovo može biti potrebno, na primjer, prilikom popravke ili podešavanja regulatora konstantnog napona kako bi se izmjerio napon na njegovom ulazu i izlazu, ili u drugim slučajevima.
Shematski dijagram
Korišćenjem univerzalnog mikrokontrolerskog modula ARDUINO UNO i dvolinijskog LCD displeja tipa 1602A (baziranog na kontroleru HD44780), lako se može napraviti ovakav uređaj. Na jednoj liniji će biti prikazan napon U1, na drugoj - napon U2.
Rice. 1. Šematski dijagram dual voltmetra sa 1602A displejom na Arduino UNO.
Ali prije svega, želio bih vas podsjetiti da je ARDUINO UNO relativno jeftin gotov modul - mala štampana ploča na kojoj se nalazi mikrokontroler ATMEGA328, kao i sav njegov "remen" potreban za njegov rad, uključujući USB programator i napajanje.
Za one koji nisu upoznati sa ARDUINO UNO, savjetujem da prvo pročitaju članke L.1 i L.2. Dvostruki voltmetarski krug je prikazan na sl. 1. Dizajniran je za mjerenje dva napona od 0 do 100V (praktično, do 90V).
Kao što se može vidjeti iz dijagrama, 1602A tip H1 indikatorski modul s tekućim kristalima povezan je na digitalne portove D2-D7 ARDUINO UNO ploče. LCD indikator napaja regulator napona od 5V na ploči regulatora napona od 5V.
Izmjereni naponi se dovode na dva analogna ulaza A1 i A2. Postoji šest analognih ulaza ukupno, - A0-A5, možete izabrati bilo koja dva. U ovom slučaju se biraju A1 i A2. Napon na analognim portovima može biti samo pozitivan i to samo u rasponu od nule do napona napajanja mikrokontrolera, odnosno nominalno do 5V.
Izlaz analognog porta se pretvara u digitalni oblik pomoću ADC mikrokontrolera. Da biste dobili rezultat u jedinicama volti, morate ga pomnožiti sa 5 (referentnim naponom, odnosno naponom napajanja mikrokontrolera) i podijeliti sa 1024.
Da bi se mogao izmjeriti napon veći od 5V, odnosno veći od napona napajanja mikrokontrolera, jer se stvarni napon na izlazu 5-voltnog stabilizatora na ARDUINO UNO ploči može razlikovati od 5V, a obično malo niže, morate koristiti obične otporne razdjelnike na ulazu. Ovdje su to razdjelnici napona na otpornicima R1, R3 i R2, R4.
Istovremeno, kako biste očitavanja uređaja doveli do stvarne vrijednosti ulaznog napona, potrebno je u programu podesiti podjelu rezultata mjerenja faktorom podjele otpornog djelitelja. A faktor podjele, označimo ga "K", može se izračunati po sljedećoj formuli:
K = R3 / (R1 + R3) ili K = R4 / (R2 + R4),
odnosno za različite ulaze dvostrukog voltmetra.
Zanimljivo je da otpornici u razdjelnicima ne moraju biti visoko precizni. Možete uzeti obične otpornike, zatim izmjeriti njihov stvarni otpor preciznim ohmmetrom i zamijeniti ove izmjerene vrijednosti u formulu. Dobijate vrijednost "K" za određeni djelitelj, koji će morati biti zamijenjen u formuli.
Voltmetarski program
Program C++ prikazan je na slici 2.
Rice. 2. Izvorni kod programa.
Za kontrolu LCD indikatora, odlučeno je da se koriste portovi D2 do D7 ARDUINO UNO ploče. U principu su mogući i drugi portovi, ali ovako sam odlučio da koristim ove.
Da bi indikator bio u interakciji sa ARDUINO UNO, potrebno je učitati potprogram u program da ga kontroliše. Ove rutine se zovu "biblioteke" i postoji mnogo različitih "biblioteka" u softverskom paketu ARDUINO UNO. LiquidCrystal biblioteka je potrebna za rad sa HD44780 LCD ekranom. Stoga program (tabela 1) počinje učitavanjem ove biblioteke:
Ova linija daje naredbu za učitavanje ove biblioteke u ARDUINO UNO. Zatim morate dodijeliti ARDUINO UNO portove koji će raditi sa LCD indikatorom. Odabrao sam portove D2 do D7. Drugi se mogu odabrati. Ovi portovi su dodijeljeni linijom:
LiquidCrystal led (2, 3, 4, 5, 6, 7);
Nakon toga, program prelazi na stvarni rad voltmetra. Za mjerenje napona odlučeno je da se koriste analogni ulazi A1 i A2. Ovi ulazi su dati na linijama:
int analogInput = 1;
int analogInput1 = 2;
Funkcija analogRead se koristi za čitanje podataka sa analognih portova. Čitanje podataka sa analognih portova događa se u redovima:
vout = analogno čitanje (analogni ulaz);
voutl = analognoRead (analoglnput1);
Zatim se stvarni napon izračunava uzimajući u obzir omjer podjele djelitelja ulaznog napona:
volt = vout * 5,0 / 1024,0 / 0,048;
volt1 = vout1 * 5,0 / 1024,0 / 0,048;
U ovim linijama, broj 5.0 je napon na izlazu stabilizatora ARDUINO UNO ploče. U idealnom slučaju, trebao bi biti 5V, ali za precizan rad voltmetra ovaj napon se prvo mora izmjeriti. Povežite napajanje i izmjerite napon +5V na POWER konektoru ploče dovoljno preciznim voltmetrom. Šta će se dogoditi, onda unesite ove redove umjesto 5.0, na primjer, ako je 4.85V, linije će izgledati ovako:
volt = vout * 4,85 / 1024,0 / 0,048;
volt1 = vout1 * 4,85 / 1024,0 / 0,048;
U sljedećoj fazi, morat ćete izmjeriti stvarne otpore otpornika R1-R4 i odrediti K koeficijente (označeni su 0,048) za ove linije koristeći formule:
K1 = R3 / (R1 + R3) i K2 = R4 / (R2 + R4)
Recimo da je K1 = 0,046, a K2 = 0,051, pa pišemo:
volt = vout * 4,85 / 1024,0 / 0,046;
volt1 = vout1 * 4,85 / 1024,0 / 0,051;
Dakle, tekst programa treba mijenjati prema stvarnom naponu na izlazu 5-voltnog stabilizatora ARDUINO UNO ploče i prema stvarnim faktorima podjele otpornih razdjelnika. Nakon toga, uređaj će raditi ispravno i neće zahtijevati nikakvo podešavanje ili kalibraciju.
Promjenom faktora podjele otpornih razdjelnika (i, shodno tome, faktora "K"), možete napraviti druge granice mjerenja, a ne nužno iste za oba ulaza.
Karavkin V. RK-2017-01.
književnost:
- Karavkin V. - Bljeskalica za božićno drvce na ARDUINO-u kao lijek za strah od mikrokontrolera. RK-11-2016.
- Karavkin V. - Merač frekvencije na ARDUINO-u. RK-12-2016.
Početni podaci i revizija
Dakle, u ovom trenutku imamo DC voltmetar sa ograničenjem od 0..20V (vidi prethodni dio). Sada mu dodajemo ampermetar 0..5a. Da bismo to učinili, malo modificiramo krug - postat će prolazni, odnosno ima i ulaz i izlaz.
Uklonio sam dio koji se tiče displeja na LCD-u - neće se promijeniti. U principu, glavni novi element je 0,1 ohm Rx šant. Lanac R1-C1-VD1 se koristi za zaštitu analognog ulaza. Ima smisla staviti isto na ulaz A0. Budući da pretpostavljamo dovoljno velike struje, postoje zahtjevi za instalaciju - dalekovodi moraju biti napravljeni dovoljno debelom žicom i spojeni direktno na šant terminale (drugim riječima, oni su zalemljeni), inače će očitanja biti daleko od stvarnosti. Tu je i napomena o struji - u principu, referentni napon od 1.1v vam omogućava da se registrujete na šantu Struja od 0,1 oma do 11 ampera sa preciznošću nešto lošijom od 0,01a, ali kada takav napon padne na Rx, oslobođena snaga će premašiti 10 vati, što nije nimalo zabavno. Za rješavanje problema moglo bi se koristiti pojačalo sa pojačanjem od 11 na visokokvalitetnom op-pojačalu i šantom od 10 mΩ (0,01Ω). Ali za sada nećemo komplicirati svoj život i jednostavno ćemo se ograničiti na struju do 5A (dok se Rx snaga može odabrati reda veličine 3-5 W).
U ovoj fazi me je čekalo iznenađenje – pokazalo se da ADC kontrolera ima prilično veliko miješanje nule – oko -3mV. Odnosno, ADC jednostavno ne vidi signale manje od 3mV, a vidljivi su signali nešto višeg nivoa sa karakterističnom nepreciznošću od -3mV, što kvari linearnost na početku raspona. Brza pretraga nije dala nikakve eksplicitne reference na takav problem (nulti pomak je normalan, ali bi trebao biti znatno manji), pa je sasvim moguće da se radi o problemu određene Atmega 328 instance. 0,06 volti), za struju - pull-up otpornik na 5V sabirnici. Otpornik je označen isprekidanom linijom.
Izvor
Punu verziju ovog volt-amper metra (u verziji I2C) možete preuzeti sa linka na kraju članka. Zatim ću vam pokazati promjene u izvornom kodu. Dodato očitavanje analognog ulaza A1 sa istim usrednjavanjem kao i za voltmetar. Zapravo, ovo je isti voltmetar, samo bez razdjelnika, a ampere dobivamo prema Ohmovoj formuli: I = U / Rx (na primjer, ako je pad napona na Rx = 0,01 V, tada je struja 0,1 A). Uveo sam i trenutnu konstantu pojačanja AmpMult - za budućnost. AmpRx konstanta sa otporom šanta će možda morati da se podesi da bi se uračunala nepreciznost otpornika za šant. Pa, budući da je ovo već volt-amper metar i još uvijek ima mjesta na displeju 1602, ostaje prikazati trenutnu potrošnju energije u vatima, nakon što je dobio nimalo kompliciranu dodatnu funkcionalnost.
.... // Analogni ulaz #define PIN_VOLT A0 #define PIN_AMP A1 // Interni referentni napon (podizanje) const float VRef = 1,10; // Omjer ulaznog otpornog razdjelnika (Rh + Rl) / Rl. IN 0,2) InVolt + = 3; // Pretvorba u volte (In: 0..1023 -> (0..VRef) skalirano Multom) float Volt = InVolt * VoltMult * VRef / 1023; float Amp = InAmp * VRef / AmpMult / AmpRx / 1023; // Da biste uračunali pad na šantu, dekomentirajte 2 reda // float RxVolt = InAmp * VRef / 1023 / AmpMult; // Volt - = RxVolt; float Watt = Volt * Amp; // Izlaz podataka lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (Watt); lcd.print ("W"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print (Volt); lcd.print ("V"); lcd.setCursor (8, 1); lcd.print (Amp); lcd.print ("A"); )
Linkovi
- LiquidCrystal_I2C biblioteka za postavljanje pinouta
Zdravo, Habr! Danas želim da nastavim temu "ukrštanja" arduina i androida. U prethodnoj publikaciji o kojoj sam govorio, a danas ćemo govoriti o DIY bluetooth voltmetru. Drugi takav uređaj može se nazvati pametnim voltmetrom, "pametnim" voltmetrom ili samo pametnim voltmetrom, bez navodnika. Prezime je netačno sa stanovišta gramatike ruskog jezika, međutim, često se nalazi u medijima. Glasanje o ovoj temi bit će na kraju članka, a predlažem da počnete s demonstracijom rada uređaja kako biste razumjeli o čemu će članak biti.
Disclaimer: članak je namijenjen prosječnom arduino hobistu koji obično nije upoznat sa programiranjem za android, stoga ćemo, kao i u prethodnom članku, kreirati aplikaciju za pametni telefon koristeći App Inventor 2 vizualno razvojno okruženje za android aplikacije.
Da bismo napravili DIY bluetooth voltmetar, potrebno je da napišemo dva relativno nezavisna programa: skicu za arduino i aplikaciju za android. Počnimo sa skicom.
Za početak, trebali biste znati da postoje tri glavne opcije za mjerenje napona pomoću arduina, bez obzira na to gdje trebate prikazati informacije: na com-port, na ekran spojen na arduino ili na pametni telefon.
Prvi slučaj: mjerenje napona do 5 volti. Ovdje su dovoljna jedna ili dvije linije koda, a napon se primjenjuje direktno na pin A0:
int vrijednost = analogRead (0); // čitanje očitanja iz A0
napon = (vrijednost / 1023,0) * 5; // istina samo ako je Vcc = 5,0 volti
Drugi slučaj: Razdjelnik napona se koristi za mjerenje napona preko 5 volti. Šema je vrlo jednostavna, kod također.
Skica
int analogInput = A0;
float val = 0,0;
napon plutanja = 0,0;
plovak R1 = 100000,0; // Baterija Vin-> 100K -> A0
float R2 = 10000,0; // Battery Gnd -> Arduino Gnd i Arduino Gnd -> 10K -> A0
int vrijednost = 0;
Void setup () (
Serial.begin (9600);
pinMode (analogni ulaz, INPUT);
}
Void petlja () (
vrijednost = analogno čitanje (analogni ulaz);
val = (vrijednost * 4,7) / 1024,0;
napon = val / (R2 / (R1 + R2));
Serial.println (napon);
kašnjenje (500);
}
Arduino Uno
Bluetooth modul
Treći slučaj. Kada trebate dobiti preciznije informacije o naponu, ne morate koristiti napon napajanja kao referentni napon, koji se može neznatno promijeniti kada se napaja iz baterije, na primjer, već napon Arduino unutrašnjeg stabilizatora od 1,1 volta. Ovdje je krug isti, ali je kod nešto duži. Ovu opciju neću detaljno analizirati, jer je već dobro opisana u tematskim člancima, a druga metoda mi je sasvim dovoljna, pošto je moje napajanje stabilno, sa USB porta laptopa.
Dakle, shvatili smo mjerenje napona, a sada idemo na drugu polovinu projekta: kreiranje android aplikacije. Aplikaciju ćemo napraviti direktno iz pretraživača u okruženju vizuelnog razvoja za android aplikacije App Inventor 2. Idite na web lokaciju appinventor.mit.edu/explore, prijavite se sa svojim Google nalogom, kliknite na dugme kreiraj, novi projekat i jednostavnim povlačenjem i ispuštanjem elemenata kreirajte nešto poput ovog dizajna:
Grafiku sam napravio vrlo jednostavno, ako neko želi zanimljiviju grafiku, da vas podsjetim da za ovo trebate koristiti .png fajlove sa prozirnom pozadinom umjesto .jpeg fajlova.
Sada idite na karticu Blocks i kreirajte logiku aplikacije na sljedeći način:
Ako je sve uspjelo, možete kliknuti na dugme Build i sačuvati .apk na moj računar, a zatim preuzeti i instalirati aplikaciju na svoj pametni telefon, iako postoje i drugi načini za upload aplikacije. ovdje je svima zgodnije. Kao rezultat, dobio sam sljedeću aplikaciju:
Razumijem da vrlo malo ljudi koristi okruženje za vizualni razvoj App Inventor 2 za android aplikacije u svojim projektima, tako da može biti mnogo pitanja o radu u njemu. Da uklonim neka od ovih pitanja, napravio sam detaljan video o tome kako napraviti takvu aplikaciju "od nule" (potrebno je otići na YouTube da biste je pogledali):
P.S. Kolekcija od preko 100 Arduino tutorijala za početnike i profesionalce
