使用Arduino計(jì)算直流電壓的方式

通過對(duì)Arduino和分壓器電路的簡(jiǎn)單了解，我們可以將Arduino轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓表，并可以使用Arduino和16x2 LCD顯示器測(cè)量輸入電壓。

Arduino有幾個(gè)模擬輸入引腳，連接到Arduino內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。Arduino ADC是一個(gè)十位轉(zhuǎn)換器，這意味著輸出值的范圍為0到1023。我們將使用 analogRead（） 函數(shù)獲取此值。如果您知道基準(zhǔn)電壓，則可以輕松計(jì)算模擬輸入端的電壓。我們可以使用分壓器電路來(lái)計(jì)算輸入電壓。

測(cè)量的電壓顯示在 16x2 液晶顯示器 （LCD） 上。我們還在Arduino IDE的串行監(jiān)視器中顯示了電壓，并使用萬(wàn)用表確認(rèn)了測(cè)量的電壓。

所需硬件：

Arduino uno

16x2 液晶顯示器（液晶顯示器）

100 k 歐姆電阻器

10 k 歐姆電阻器

10 k 歐姆電位計(jì)

面包板

跳線

分壓器電路：

在進(jìn)入此Arduino電壓表電路之前，讓我們討論一下分壓器電路。

分壓器是一種電阻電路，如圖所示。在這個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)中，我們有兩個(gè)電阻器。如圖所示，R1和R2分別為10k和100k歐姆。分支的中點(diǎn)作為Arduino的異常輸入進(jìn)行測(cè)量。R2兩端的壓降稱為Vout，這是我們電路的分壓。

公式：

使用已知值（兩個(gè)電阻值R1、R2和輸入電壓），我們可以在下面的公式中代入以計(jì)算輸出電壓。

Vout = Vin （R2/R1+R2）

該公式表明輸出電壓與輸入電壓以及R1和R2的比值成正比。

通過在Arduino代碼中應(yīng)用此公式，可以輕松推導(dǎo)出輸入電壓。Arduino只能測(cè)量+55v的直流輸入電壓，換句話說(shuō)，當(dāng)測(cè)量55V時(shí)，Arduino模擬引腳將處于其最大電壓5V，因此在此限制內(nèi)測(cè)量是安全的。此處，電阻R2和R1值設(shè)置為100000和10000，即比率為100：10。

電路圖和連接：

此Arduino數(shù)字電壓表的連接很簡(jiǎn)單，如下圖所示：

LCD 的引腳 DB4、DB5、DB6、DB7、RS 和 EN 直接連接到 Arduino Uno 的引腳 D4、D5、D6、D7、D8、D9

構(gòu)成分壓器電路的兩個(gè)電阻R1和R2的中心點(diǎn)連接到Arduino引腳A0。而其他 2 端連接到輸入電壓（待測(cè)量電壓）和 GND。

編碼說(shuō)明：

用于測(cè)量直流電壓的完整Arduino代碼在下面的代碼部分中給出。代碼很簡(jiǎn)單，很容易理解。

代碼的主要部分是借助上述給定方程Vout = Vin（R2 / R1 + R2）將給定的輸入電壓轉(zhuǎn)換并映射到顯示的輸出電壓。如前所述，Arduino ADC輸出值的范圍為0到1023，Arduino最大輸出電壓為5v，因此我們必須將A0處的模擬輸入乘以5/1024才能獲得實(shí)際電壓。

void loop()
{
int analogvalue = analogRead(A0);
temp = (analogvalue * 5.0) / 1024.0; // FORMULA USED TO CONVERT THE VOLTAGE
input_volt = temp / (r2/(r1+r2));

在這里，我們?cè)贏rduino的LCD和串行監(jiān)視器上顯示了測(cè)量的電壓值。因此，在代碼中，Serial.println用于在串行監(jiān)視器上打印值，lcd.print用于在16x2 LCD上打印值。

Serial.print("v= "); // prints the voltage value in the serial monitor
Serial.println(input_volt);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Voltage= "); // prints the voltage value in the LCD display
lcd.print(input_voltage);