Создать вольтметр на Ардуино своими руками

Цифровой вольтметр является довольно востребованным прибором. Предназначен он исключительно для определения напряжения, которое имеется в электрической цепи. Подключение цифрового вольтметра может осуществляться двумя способами. В первом варианте он устанавливается параллельно цепи. Второй способ подразумевает подсоединение прибора непосредственно к источнику электроэнергии. Особенность цифровых вольтметров заключается в удобстве использования. Дополнительно они имеют довольно большой показатель внутреннего сопротивления. Это крайне важно, поскольку данный параметр влияет на точность устройства.

цифровой вольтметр

Схема цифрового вольтметра

Обычная схема цифрового вольтметра основана на дискретных величинах. Важную роль в ней играет входное устройство. При этом управляющий прибор взаимодействует с цифровым отсчетным блоком через десятичные числа. Особенность входного устройства заключается в высоком делителе напряжения. Если работа сводится к определению переменного тока, то оно работает как обычный преобразователь. При этом на выходе получается постоянный ток.

В это время центральный блок занимается аналоговым сигналом. В данной системе он представлен в виде цифрового кода. Процесс преобразования свойственен не только вольтметрам, но и мультиметрам. В некоторых моделях устройств применяется двоичный код. В таком случае процесс получения сигнала значительно упрощается, и преобразование происходит значительно быстрее. Старые модели вольтметров работали исключительно с десятичными числами. При этом проводилась регистрация измерительной величины. Дополнительно схема цифрового вольтметра имеет в себе центральный блок, который отвечает за все важные узлы прибора.

схема цифрового вольтметра

Вольтметр на Arduino

Широкий интерес для любителей самодельных электронно-программируемых устройств представляют многофункциональные сборки Arduino, позволяющие воплощать в жизнь интересные задумки.

Основное преимущество готовых схем Arduino заключается в уникальном блочно-модульном принципе: каждая плата может быть добавлена дополнительными интерфейсами, бесконечно расширяя возможности для создания различных проектов.

Модули Arduino построены на универсальном микроконтроллере с собственным загрузчиком, что позволяет легко прошивать его необходимым программным кодом, без использования дополнительных устройств. Программирование осуществляется на стандартном языке С++.

Одним из простейших примеров использования Arduino может стать реализация на базе этой сборки вольтметра постоянного напряжения повышенной точности с диапазоном измерения от 0 до 30 В.

Аналоговые входы Arduino предназначены для постоянного напряжения не более пяти вольт, поэтому, использование их при превышающих это значение напряжениях возможно с делителем напряжения.

Делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений. Расчет его производится по формуле:

Где, в данном случае, – максимальное измеряемое напряжение, – напряжение после делителя, поступающее на аналоговые вход Arduino, R1 и R2 – значения сопротивлений первого и второго элемента делителя, соответственно.

Чтобы установить определенный «запас прочности» разрабатываемого вольтметра и для простоты подсчетов можно принять величину сопротивлений R1=10кОм и R2=100кОм. В этом случае, на сборку можно подавать напряжение до 55 В.

Встроенный в схему Arduino датчик преобразует поданное на вход А0 напряжение в цифровой сигнал, который поступит на микроконтроллер и будет им обработан, с помощью заложенной в память программы будут произведены необходимые вычисления и значение реального напряжения выведутся на жидкокристаллическом индикаторе.

Наладка прибора и корректировка скретч-листинга программы должны не вызывать затруднений.

Обычные резисторы, используемые в радиолюбительской массе, имеют среднюю погрешность 10 % от номинала. Использование же прецизионных сопротивлений высокой точности не всегда может быть возможным из-за их высокой стоимости.

Поэтому, если при проверке образцовым лабораторным измерительным прибором, обнаружилась погрешность измерения, необходимо проверить реальное сопротивление каждого элемента делителя и отредактировать программу (R1, R2).

Следующим шагом наладки должен стать замер напряжения между клеммами +5 и общей («земля») Arduino. В случае, если полученное значение не будет ровно 5 В, нужно также произвести изменения в коде (заменить число 5 в строке vout=(value*5)…) на действительное напряжение.

Следует не забывать, что даже небольшое превышение напряжения (выше 55 В)приведет к выходу из строя Arduino, поэтому, рационально не применять вольтметр для высоких величин, установив верхней планкой 30 В.

Код программы :

Прикрепленные файлы

:

Автор:

Николай Владимирович.

Рекомендуем:

Цифровые преобразователи вольтметров

На сегодняшний день существует множество различных типов преобразователей, которые устанавливаются в вольтметры. Наиболее распространенными считаются времяимпульсные модели. Дополнительно существуют кодоимпульсные преобразователи.

Отличительной их особенностью от прочих устройств является возможность заниматься поразрядным уравновешиванием. В это время частотно-импульсные модели такой привилегии лишены. Однако с их помощью можно проводить пространственное кодирование, а это в некоторых исследованиях может быть крайне важным. Особенно это касается замеров напряжения в закрытых цепях электричества.

подключение цифрового вольтметра

Самодельные вольтметры

Вольтметр (цифровой) своими руками сделать можно. В первую очередь подбирают детектор, который предназначен для определения средневыпрямленного значения. При этом устанавливается он, как правило, рядом с преобразователем переменного тока. Минимум-напряжение детектором определяется от 100 МВ, однако некоторые модели способны распознавать силу тока до 1000 МВ. Дополнительно, для того чтобы сделать вольтметр (цифровой) своими руками, потребуется транзистор, который влияет на чувствительность устройства, а именно его порог. Связан он с уровнем квантовой амплитуды напряжения. Еще на чувствительность влияет дискретность прибора. Если напряжение составляет менее 100 МВ, то уровень сопротивления непременно растет и может составить, в конечном счете, 10 Ом.

Цифровой вольтметр своими руками

Добавить в избранное. Ру — Все права защищены. Публикации схем являются собственностью автора. Стрелочный вольтметр — Своими руками. Категория: Измерительные приборы Вольтметр имеет два предела и две шкалы измерения Прибор используется совместно с лабораторным источником питания, который выдает напряжение от 1,5 до 30В в зависимости от положения регулировочного переменного резистора.

Приветствую, Самоделкины! Аналоговые измерительные приборы постепенно вытесняются цифровыми, но несмотря на это.

Сопротивление электрической схемы

Сопротивление, которое образуется в системе, зависит от количества знаков в цепи. В данном случае следует понимать, что шкалы вольтметров могут сильно отличаться. Отношение измеряемой величины прямо пропорционально напряжению. Дополнительно нужно учитывать помехозащищенность, которая также влияет на сопротивление устройства. Тут следует отметить, что именно цифровой встраиваемый вольтметр отличается большими амплитудами.

В данном случае это оказывает большое влияние на возникновения помех в цепи. Наиболее частой причиной резкого скачка считают неправильную работу блока питания. При этом средняя частота устройства может нарушаться. Таким образом, на входе в цепи имелось, к примеру, 50 Гц, а на выходе получилось 10 Гц. Как результат, в соединительном проводе образуется сопротивление. Постепенно это приводит к утечке, а происходит это в месте, где находятся клеммы. В данном случае проблема может быть решена путем заземления этого участка. В итоге помехи переходят на входную цепь и частота в приборе стабилизируется.

цифровой вольтметр-амперметр постоянного тока

Цифровой вольтметр, работа схемы

Для реализации двух вольтметров использованы два вывода микроконтроллера, сконфигурированных на вход для модуля цифрового преобразования. Вход RA2 используется для измерения малых напряжений, в районе вольта, а к входу RA0 подключен делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R1 и R2, позволяющий измерять напряжение до 10 вольт. В данном микроконтроллере используется десятиразрядный модуль АЦП и чтобы реализовать измерение напряжения с точностью до 0,001 вольта для диапазона 1 В, пришлось применить внешнее опорное напряжение от ИОН микросхемы DA1 К157ХП2. Так как мощность ИОН микросхемы очень маленькая, и чтобы исключить влияние внешних цепей на этот ИОН, в схему введен буферный ОУ на микросхеме DA2.1 LM358N. Это неинвертирующий повторитель напряжения, имеющий стопроцентную отрицательную обратную связь — ООС. Выход этого ОУ нагружен на нагрузку, состоящую из резисторов R4 и R5. С движка подстроечного резистора R4, опорное напряжение величиной 1,024 В подается на вывод 12 микроконтроллера DD1, сконфигурированного, как вход опорного напряжения для работы модуля АЦП. При таком напряжении каждый разряд оцифрованного сигнала будет равен 0,001 В. Чтобы уменьшить влияние шумов, при измерении малых величин напряжения применен еще один повторитель напряжения, реализованный на втором ОУ микросхемы DA2. ООС этого усилителя резко уменьшает шумовую составляющую измеряемой величины напряжения. Так же уменьшается напряжение импульсных помех измеряемого напряжения.

Для вывода информации об измеряемых величинах применен двухстрочный ЖКИ, хотя для этой конструкции хватило бы и одной строки. Но иметь в запасе возможность вывода еще какой ни будь информации, тоже не плохо. Яркость подсветки индикатора регулируется резистором R6, контрастность выводимых символов зависит от величины резисторов делителя напряжения R7 и R8. Питается устройство от стабилизатора напряжения собранного на микросхеме DA1. Выходное напряжение +5 В устанавливается резистором R3. Для уменьшения общего тока потребления, напряжение питания самого контроллера можно уменьшить до величины, при которой сохранялась бы работоспособность контроллера индикатора. При проверке данной схемы индикатор устойчиво работал при напряжении питания микроконтроллера 3,3 вольта.

Погрешности измерений

Погрешность измерений вольтметра напрямую связана с источником питания. При этом следует учитывать напряжение наводки на выходе. Чаще всего помехи общего вида изменяют параметры сопротивления. В результате данный показатель может значительно уменьшиться. На сегодняшний день имеется три проверенных способа борьбы с разного рода помехами в вольтметрах. Первый прием заключается в применении проводов экранированного типа. При этом вход электрической цепи очень важно изолировать от оборудования.

Второй способ заключается в наличие интегрирующего элемента. В результате период помехи можно значительно уменьшить. Наконец, последним приемом принято считать установку специальных фильтров на вольтметры. Основной их задачей является повышение сопротивления в электрической цепи. В результате амплитуда помехи на выходе после блока значительно уменьшается. Также следует отметить, что многие системы преобразователей способны значительно увеличить скорость измерений. Однако при повышении производительности снижается точность регистрации данных. В итоге такие преобразователи могут быть причиной больших помех в электрической цепи.

Кодоимпульсные вольтметры

Кодоимплульсный цифровой вольтметр переменного тока работает по принципу поразрядного уравновешивания. При этом к данным устройствам применим метод компенсационного измерения напряжения. Процесс расчета в свою очередь осуществляется при помощи прецизионного делителя. Дополнительно рассчитывается опорное напряжение в электрической цепи.

В целом, компенсированный ток имеет несколько уровней. Согласно квантовой теории, исчисления производят в двоично-десятичной системе. Если использовать двухразрядный цифровой вольтметр для автомобиля, то напряжение распознается до 100 В. Весь процесс при этом осуществляется по командам. Особого внимания в работе заслуживает сравнение напряжений. Основано оно на принципе управляющих импульсов, а происходят они в системе через определенные интервалы времени. При этом есть возможность проводить переключение сопротивления одного делителя.

В результате на выходе происходит изменение предельной частоты. Одновременно есть возможность подключать отдельное устройство для сравнения показателей. Главное, не забывать учитывать размер делителя в звене. При этом сигнал устройства может не поступать. В итоге данные можно сравнить по положениям ключей. По сути, они являются кодом, который считывается вольтметром.

цифровой встраиваемый вольтметр

Маленькие вольтметры до 30-35 Вольт

Цифровой вольтметр имеет два предела измерения, от 00,00… 10,23 В, второй предел измерения от ,0… ,3 В. Переключение пределов осуществляется при помощи переключателя. Основой схемы вольтметра является микроконтроллер PIC16F Данные об измеряемом напряжении выводятся на однострочный жидкокристаллический индикатор.

Электрическая схема вольтметра показана на рисунке 1. В качестве источника опорного напряжения для модуля аналого-цифрового преобразования используется внешний источник с выходным напряжением 1, вольта. Такая величина опорного напряжения при десятиразрядном модуле АЦП данного микроконтроллера, позволяет производить оцифровку входного сигнала с точностью до 0, вольта.

И самое главное его внешний вывод 8. Чтобы исключить влияние входа микроконтроллера на выход 8 DA1, в схему введен повторитель напряжения, выполненный на одном из двух ОУ микросхемы DA2 — DA2. Этим резистором производится калибровка показаний прибора по контрольному цифровому вольтметру. Общее напряжение питания схемы можно регулировать подстроечным резистором R3. Резистор R8 включен последовательно со светодиодом подсветки LCD.

Меняя его величину, можно изменять уровень освещенности индикатора. Контрастность выводимых символов на индикаторе зависит от напряжения, подаваемого на вывод V0 LCD. То есть от номиналов делителя напряжения, состоящего из резисторов R9 и R Конденсатор С8, это конденсатор фильтра питающего напряжения, его лучше впаивать непосредственно между выводами питания микроконтроллера 1 и Переключатель S1 служит для переключения измеряемого напряжения на тот или иной вход АЦП микроконтроллера.

Если контакт переключателя находится в нижнем положении, то измеряемое напряжение через делитель напряжения , состоящий из резисторов R2 и R5, подается на еще один повторитель, собранный на втором ОУ микросхемы DA2.

По идее, такой же каскад надо ввести и в цепь измерения напряжения до вольт. При верхнем положении переключателя, измеряемое напряжение через делитель , R1 и R4, подается на вход RA2 микроконтроллера DD1. Это защищающие элементы схемы и предназначены для защиты от повышенных напряжений при внештатных ситуациях. В случае применения вышеуказанных стабилитронов, напряжение на входе будет ограничиваться на уровне 4,7 вольта.

Это напряжение безопасно, как для ОУ, так и для входов микроконтроллера DD1. При отсутствии этой марки стабилитронов, можно использовать КСА. Вид устройства собранного на макетной плате показан на фото 1. Скачать файл прошивки можно здесь. Здравствуйте, Валерий Юрьевич. А что Вас подвигло на создание данного вольтметра? Ни в коем случае не хочу Вас обидеть,но мне кажется что она останется не востребованной,т.

Дело в том, что ЖК модули китайские быстро выходят из строя,я на камере уже два раза менял. Если дойдёт время до такой схемы,я первый воплощу её в жизнь. Спасибо за Ваши труды. Привет, коллега. Давно не общались. Как рыба? А подвигнуть меня на этот вольтметр заставила, как всегда одна из просьб. Особенно если вольтметр стоит внутри блока питания, и в качестве опорного напряжения для АЦП для простоты выбрано напряжение питания контроллера.

Сергей, ты попробуй тестером измерить контрольное напряжение мультиметром при разных температурах и посмотри разницу. Хрен с ним с вольтметром, как там у вас дела? Да так,потихоньку шевелимся. Как выбью у начальства сотню,другую,так что то и модернизирую. Ваша схема на камере работает нормально,заданные температуру и влагу держит четко.

Это влияние каких то гармоник от силовых пускателей. Пробовал побороть фильтрацией питания,не помогает. Попробую запитать схему от отдельного транса. Ну а Вы как,побороли свой хондроз,здоровье надо береч.

С хондрозом борюсь вашими молитвами. С электромагнитными помехами надо начинать бороться с датчика. Экранируешь сначала датчик и до блока индикации. Не плохо осциллографом с закрытым входом посмотреть, что делается на шинах в момент коммутации. Успехов тебе. Имя обязательно. Почта обязательно. Ответ: В условиях задачи цифры римские, а в ответе обычные — арабские.

Подпишись на RSS и получай обновления блога! Поиск по сайту. Опубликовал admin Дата 2 августа, Рубрика: Измерения. Цифровой вольтметр для блока питания Цифровой вольтметр имеет два предела измерения, от 00,00… 10,23 В, второй предел измерения от ,0… ,3 В.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы». Метки: вольтметр , цифровой. Подпишись на RSS! Получать обновления по электронной почте:. Полное или частичное копирование материалов запрещено. При согласованном использовании материалов сайта активная ссылка обязательна.

Упрощенная схема кодоимпульсного вольтметра-амперметра

Цифровой вольтметр-амперметр постоянного тока схематически можно представить в виде взаимодействующих элементов электрической цепи. Наиболее важным является входное устройство, которое играет роль источника опорного напряжения. Таким образом, прецизионный делитель связан с прибором сравнения.

В свою очередь, механизмы цифрового отсчета показывают сопротивление электрической цепи. Далее управляющие устройства способны напрямую взаимодействовать с входным прибором и проводить сравнения показателей напряжения сети. Наиболее просто процесс измерения можно представить в виде весов. При этом в системе часто бывают сбои. Связаны они по большей мере из-за неправильного сравнения.

Digitrode

В этой статье приводится интересная схема для любителей экспериментов и Arduino

. В ней представлен простой цифровой вольтметр, который может безопасно измерять постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 30 В. Сама плата Arduino может питаться от стандартного источника 9 В.

Arduino вольтметр

Как известно, с помощью аналогового входа Arduino можно измерить напряжение от 0 до 5 В (при стандартном опорном напряжении 5 В). Но этот диапазон можно расширить, воспользовавшись делителем напряжения.

Делитель понижает измеряемое напряжение до приемлемого для аналогового входа уровня. Затем специально написанный код высчитывает фактическое напряжение.

Arduino вольтметр

Аналоговый датчик в составе Arduino определяет напряжение на аналоговом входе и преобразует его в цифровой формат, воспринимаемый микроконтроллером. К аналоговому входу A0 мы подключаем делитель напряжения, образованный сопротивлениями R1 (100K) и R2 (10K). С такими значениями сопротивлений на Arduino можно подавать до 55 В, поскольку коэффициент деления в данном случае получается 11, поэтому 55В/11=5В. Для того, чтобы быть уверенным в безопасности измерений для платы, лучше проводить измерение напряжения в диапазоне от 0 до 30 В.

Arduino вольтметр

Если показания дисплея не соответствуют показанием поверенного вольтметра, следует использовать прецизионный цифровой мультиметр для нахождения точных значений R1 и R2. При этом в коде нужно будет заменить R1=100000.0 и R2=10000.0 своими значениями. Затем стоит проверить питание, измерив на плате напряжение между 5V и GND. Напряжение может быть 4.95 В. Тогда в коде vout = (value * 5.0) / 1024.0 нужно заменить 5.0 на 4.95. Желательно использовать прецизионные резисторы с погрешностью не более 1%. Помните, что напряжение выше 55 В может вывести плату Arduino из строя!

Код:

#include LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12); int analogInput = 0; float vout = 0.0; float vin = 0.0; float R1 = 100000.0; // сопротивление R1 (100K) float R2 = 10000.0; // сопротивление R2 (10K) int value = 0; void setup(){ pinMode(analogInput, INPUT); lcd.begin(16, 2); lcd.print(«DC VOLTMETER»); } void loop(){ // считывание аналогового значения value = analogRead(analogInput); vout = (value * 5.0) / 1024.0; vin = vout / (R2/(R1+R2)); if (vin<0.09) { vin=0.0;// обнуляем нежелательное значение } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(«INPUT V= «); lcd.print(vin); delay(500); }

Arduino вольтметр

Используемые элементы:

Плата Arduino Uno Резистор 100 КОм Резистор 10 КОм Резистор 100 Ом Потенциометр 10 КОм LCD-дисплей 16×2

Перевод © digitrode.ru

<�Источник>

Теги: Arduino

Вольтметры с времяимпульсными типами преобразователей

Данные типы вольтметров используют специальные преобразователи, которые измеряют напряжение только в определенных интервалах времени. При этом учитываются импульсные колебания в электрической цепи. Дополнительно просчитывается средняя частота напряжения в системе. Для ее стабилизации, как правило, применяется дискретный сигнал, который посылается с выхода преобразователя.

При этом счетные импульсы способны значительно сократиться. На погрешность измерения вольтметров влияет множество факторов. В первую очередь это касается дискретизации сигнала. Также проблема может заключаться в нестабильности частоты. Связана она с порогом чувствительности электрической цепи. В результате сравнение напряжения устройством осуществляется нелинейно.

цифровой вольтметр переменного тока

Принцип работы

Вольтметром называют приспособление, роль которого – измерение ЕДС, так называемой, электродвижущей силы. Измерения проводятся на определенном отрезке электрической цепи. Если сказать по-простому, задача прибора – замер напряжения.

Полученное в результате число значится Вольтами. Идеальный вариант устройства – девайс с бесконечным сопротивлением, заключенным внутри, для точного измерения напряжения без дополнительных ненужных воздействий на электрическую цепь.

Смотрите также: Как сделать 5В вольтметр с помощью Arduino

Простая схема вольтметра-амперметра с преобразователем

Цифровой вольтметр-амперметр с частотным преобразователем включает в обязательном порядке генератор, который следит за изменениями напряжения в электрической цепи. При этом измерение осуществляется поэтапно с интервалами. Генератор в электрической цепи используется линейного типа. Для сравнения полученных данных в устройстве имеется триггер. В свою очередь, для расчета частоты важно использовать счетчик, который принимает дискретный сигнал. Происходит это на выходе преобразователя вольтметра-амперметра. При этом учитывается величина предельного напряжения.

Непосредственно информация поступает на вход вольтметра-амперметра. На этом этапе осуществляется процесс сравнения, а когда возникает импульс, то система фиксирует нулевой уровень. Непосредственно сигнал в вольтметре-амперметре попадает на триггер, и в результате на выходе получается положительное напряжение. Возвращается импульс в исходное положение только после проведения устройством сравнения. При этом учитываются любые изменения предельной частоты, которые сформировались в данном промежутке времени. Также принимается во внимание коэффициент преобразования. Рассчитывается он исходя из показателя силы сигнала.

Дополнительно в формуле имеется счетный импульс, который появляется на выходе генератора. В результате напряжение может отображаться только при наличии определенных колебаний, которые возникают в электрической цепи. В конечном счете, сигнал должен дойти до выхода триггера и там считаться. При этом количество импульсов фиксируется в вольтметре-амперметре. Как результат, срабатывает индикатор, который оповещает о наличии напряжения.

вольтметр (цифровой) своими руками

Вольтметры двойного интегрирования

Цифровой вольтметр постоянного тока двойного интегрирования работает по принципу периодического повторения. При этом возврат исходного кода в цепи осуществляется автоматически. Работает данная система исключительно с постоянным током. При этом частота предварительно выпрямляется и подается на выходное устройство.

Погрешности дискретизации в вольтметрах не учитываются. Таким образом, могут возникнуть моменты несовпадений счетных импульсов. В результате на начало и конец интервала один параметр может сильно отличаться. Однако, как правило, погрешность не является критичной из-за работы преобразователя.

Особая проблема состоит именно в шумовой помехе. В результате она способна значительно искривить показатель напряжения. В конечном счете, это находит свое отображение в величине импульса, а именно его длительности. Таким образом, среди цифровых вольтметров данные типы не пользуются большой популярностью.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: