如何使用Arduino來制作一個簡單的歐姆表

在DIY制作中我們經常會使用到電阻，電阻值的測量一般會通過萬用表或直接讀取電阻器上的色環(huán)代碼來完成。沒萬用表怎么辦？色環(huán)顏色不易分辨怎么辦？為了克服這些困難，那就使用Arduino來制作一個簡單的歐姆表，并在LCD 1602顯示屏上顯示被側電阻的值。

Arduino歐姆表原理

在利用Arduino來制作歐姆表的這個項目中，基本原理是基于分壓器電路。它的計算公式是：Vout= （Vin x R2） / （R1 + R2），Vin是輸入電壓；Vout是輸出電壓。

根據歐姆定律，可以推導出以下公式：

Vin = I x （R1+R2），輸入電壓=電流x電阻值。

Vout = I x R2，輸出電壓=電流 x R2的值。

I = Vin /（R1+R2），電流=輸入電壓/電阻值。

I = Vout / R2，電流=輸出電壓 / R2電阻值。

Vout / R2 = Vin /（R1+R2）

Vout= （Vin x R2） / （R1 + R2）

16×2 LCD顯示屏

顯示屏的引腳可查看：1602 LCD液晶屏引腳定義圖

電阻色環(huán)值的計算

為了能通過色環(huán)計算電阻的值，我們可以使用下面的公式：R= ［ （AB*10c）Ω ± T% ］

其中：

A：第一個色環(huán)的值；

B：第二個色環(huán)的值；

C：第三個色環(huán)的值；

T：第四個色環(huán)的值。

假設，上圖電阻色環(huán)是“紅-橙-黃-銀”，其電阻值的計算過程是：

通過電阻的色環(huán)阻值表，可以得到 紅=2 ；橙=3 ；黃=4；銀=10。然后通過上面的公式：R= ［ （AB*10c）Ω ± T% ］計算，AB=23；10c=104；T%=10%，得到R = 230000Ω ，精度為± 10%。因此，實際電阻值介于207KΩ~ 253KΩ 之間。

用Arduino歐姆表計算電阻的過程

Arduino歐姆表計算電阻的過程非常簡單，它依然可以分壓器電路來解釋。在電阻R1和R2組成的分壓器網絡中，Vout = Vin * R2 / （R1 + R2 ），由此可以推導出R2的值，R2 = Vout * R1 / （Vin – Vout）。R1 是已知電阻；R2 是未知電阻。因此，如果我們得到未知電阻（Vout ）的電壓值，我們可以很容易地計算出未知電阻R2。電路中使用Arduino的模擬引腳A0讀取電壓值Vout （參見電路圖），并將這些值（0 -1023）轉換為電壓，如下面的代碼所示。

注：如果已知電阻的值遠遠大于或小于未知電阻，測量誤差會比較大。因此，建議保持已知的電阻值與未知的電阻相對接近。代碼釋義

LiquidCrystal lcd（2，3，4，5，6，7）; //rs，e，d4，d5，d6，d7

在代碼的這一部分中，定義連接到Arduino的16*2 LCD顯示器的引腳。16*2 lcd的RS引腳連接Arduino的數(shù)字引腳2。16*2 lcd的 Enable 引腳連接Arduino的數(shù)字引腳3。16*2 lcd的數(shù)據引腳（D4-D7）連接Arduino的數(shù)字引腳4，5，6，7。

int Vin=5; //voltage at 5V pin of arduino

float Vout=0; //voltage at A0 pin of arduino

float R1=3300; //value of known resistance

float R2=0; //value of unknown resistance

在這部分代碼中，定義了程序中使用的一些變量。Vin是Arduino的5V 引腳提供的電壓。Vout是電阻R2的對地電壓。R1是已知電阻的值。R2是未知電阻的值。

lcd.begin（16，2）;

在這部分代碼中，我們將初始化LCD 1602液晶顯示器模塊。這些命令用于LCD 1602液晶顯示器的顯示設置，比如屏幕對比度、光標閃爍等。

a2d_data = analogRead（A0）;

在代碼的這一部分，是將電阻R2 （A0引腳）上的模擬電壓轉換為數(shù)字值（0到1023）并存儲在變量中。

buffer=a2d_data*Vin;

Vout=（buffer）/1024.0;

在代碼的這一部分，是將數(shù)字值（0-1023）轉換為電壓，然后進行進一步的計算。Arduino Uno ADC的分辨率是10-bit （所以值范圍是：0 — 210 = 1024）。意味著它將把輸入電壓從0 – 5V映射成0-1023之間的整數(shù)。如果將輸入 anlogValue 乘以 （5/1024） 就可以得到輸入電壓的數(shù)字值。

buffer=Vout/（Vin-Vout）;

R2=R1*buffer;

未知電阻的實際值是用上面介紹的方法計算出來的。

lcd.setCursor（4，0）;

lcd.print（“ohm meter”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“R （ohm） = ”）;

lcd.print（R2）;

這部分代碼，主要完成將未知電阻的值顯示在1602顯示屏上。這樣通過Arduino，我們可以很容易地計算出未知電阻的電阻值了。

完整代碼如下：

#include《LiquidCrystal.h》

LiquidCrystal lcd（2，3，4，5，6，7）; //rs，e，d4，d5，d6，d7

int Vin=5; //voltage at 5V pin of arduino

float Vout=0; //voltage at A0 pin of arduino

float R1=3300; //value of known resistance

float R2=0; //value of unknown resistance

int a2d_data=0;

float buffer=0;

void setup（）

{

lcd.begin（16，2）;

}

void loop（）

{

a2d_data=analogRead（A0）;

if（a2d_data）

{

buffer=a2d_data*Vin;

Vout=（buffer）/1024.0;

buffer=Vout/（Vin-Vout）;

R2=R1*buffer;

lcd.setCursor（4，0）;

lcd.print（“ohm meter”）;

lcd.setCursor（0，1）;

lcd.print（“R （ohm） = ”）;

lcd.print（R2）;

delay（1000）;

}

}