قياس الجهد باستخدام اردوينو: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

قياس الجهد سهل للغاية باستخدام أي متحكم مقارنة بقياس التيار. يصبح قياس الفولتية ضروريًا إذا كنت تعمل بالبطاريات أو إذا كنت تريد إنشاء مصدر طاقة قابل للتعديل خاص بك. على الرغم من أن هذه الطريقة تنطبق على أي uC ولكن في هذا البرنامج التعليمي ، سوف نتعلم كيفية قياس الجهد باستخدام Arduino.

هناك أجهزة استشعار الجهد المتاحة في السوق. لكن هل تحتاجهم حقًا؟ هيا نكتشف!

الخطوة 1: الأساسيات

لا يستطيع المتحكم الدقيق فهم الجهد التناظري مباشرة. لهذا السبب يتعين علينا استخدام محول تناظري إلى رقمي أو ADC باختصار. يحتوي Atmega328 وهو دماغ Arduino Uno على 6 قنوات (تم وضع علامة عليها من A0 إلى A5) ، و 10 بت ADC. هذا يعني أنه سيعين الفولتية المدخلة من 0 إلى 5V في قيم عدد صحيح من 0 إلى (2 ^ 10-1) أي يساوي 1023 مما يعطي دقة 4.9mV لكل وحدة. سوف يتوافق 0 مع 0V ، 1 إلى 4.9mv ، 2 إلى 9.8mV وهكذا حتى 1023.

الخطوة 2: قياس 0-5 فولت

أولاً ، سنرى كيفية قياس الجهد بجهد أقصى 5 فولت. هذا سهل للغاية حيث لا يلزم إجراء تعديلات خاصة. لمحاكاة الجهد المتغير ، سنستخدم مقياس جهد يتصل دبوسه الأوسط بأي واحدة من القنوات الست. سنقوم الآن بكتابة الكود لقراءة القيم من ADC وإعادة تحويلها إلى قراءات جهد مفيدة.

قراءة دبوس التناظرية A0

القيمة = analogRead (A0) ؛

الآن ، تحتوي "القيمة" المتغيرة على قيمة تتراوح بين 0 إلى 1023 اعتمادًا على الجهد.

الجهد = القيمة * 5.0 / 1023 ؛

يتم الآن ضرب القيمة التي تم الحصول عليها بواسطة الدقة (5/1023 = 4.9mV لكل وحدة) للحصول على الجهد الفعلي.

وأخيرًا ، اعرض الجهد المقاس على الشاشة التسلسلية.

Serial.print ("الجهد =") ؛

Serial.println (الجهد) ؛

الخطوة الثالثة: قياس الجهد فوق 5 فولت

لكن المشكلة تنشأ عندما يتجاوز الجهد المراد قياسه 5 فولت. يمكن حل ذلك باستخدام دائرة مقسم الجهد التي تتكون من مقاومين متصلين في سلسلة كما هو موضح. يتم توصيل أحد طرفي توصيل هذه السلسلة بالجهد المراد قياسه (Vm) والطرف الآخر بالأرض. سيظهر جهد (V1) متناسب مع الجهد المقاس عند تقاطع مقاومين. يمكن بعد ذلك توصيل هذا التقاطع بالدبوس التمثيلي في Arduino. يمكن معرفة الجهد باستخدام هذه الصيغة.

V1 = Vm * (R2 / (R1 + R2))

ثم يتم قياس الجهد V1 بواسطة Arduino.

الخطوة الرابعة: بناء مقسم الجهد

الآن لبناء مقسم الجهد هذا ، نحتاج أولاً إلى معرفة قيم المقاومات. اتبع هذه الخطوات لحساب قيمة المقاومات.

1. حدد الحد الأقصى للجهد المراد قياسه.
2. حدد قيمة مناسبة وقياسية لـ R1 في نطاق كيلو أوم.
3. باستخدام الصيغة ، احسب R2.
4. إذا لم تكن قيمة R2 (أو قريبة من) قيمة قياسية ، فغيّر R1 وكرر الخطوات المذكورة أعلاه.
5. نظرًا لأن Arduino يمكنه التعامل مع 5V كحد أقصى ، V1 = 5V.

على سبيل المثال ، دع الحد الأقصى للجهد (Vm) المراد قياسه هو 12V و R1 = 47 كيلو أوم. ثم باستخدام الصيغة R2 نحصل على 33 كيلو.

الآن ، قم ببناء دائرة مقسم جهد باستخدام هذه المقاومات.

مع هذا الإعداد ، لدينا الآن حد أعلى وأدنى. بالنسبة إلى Vm = 12V نحصل على V1 = 5V وبالنسبة لـ Vm = 0V نحصل على V1 = 0V. أي أنه من 0 إلى 12 فولت عند Vm ، سيكون هناك جهد متناسب من 0 إلى 5 فولت عند V1 والذي يمكن بعد ذلك إدخاله في Arduino كما كان من قبل.

الخطوة الخامسة: قراءة الجهد

مع تعديل طفيف في الكود ، يمكننا الآن قياس 0 إلى 12 فولت.

تتم قراءة القيمة التناظرية كما كان من قبل. ثم ، باستخدام نفس الصيغة المذكورة سابقًا ، يتم قياس الجهد بين 0 و 12 فولت.

القيمة = analogRead (A0) ؛

الجهد = القيمة * (5.0 / 1023) * ((R1 + R2) / R2) ؛

وحدات مستشعر الجهد المتاحة بشكل شائع ليست سوى دائرة مقسم للجهد. تم تصنيفها من 0 إلى 25 فولت مع 30 كيلو أوم و 7.5 كيلو أوم مقاومات.

لذا ، لماذا تشتري ، عندما يمكنك DIY!

شكرا لك على البقاء حتى النهاية. آمل أن يكون هذا البرنامج التعليمي قد ساعدك.

اشترك في قناتي على YouTube لمزيد من المشاريع والبرامج التعليمية القادمة. شكرا مرة آخرى!