Arduino - Spannung messen

In diesem Tutorial werden wir untersuchen, wie man einen Arduino verwendet, um eine Spannung von 0 V bis 25 V mit einem Spannungssensor zu messen. Im Detail werden wir Folgendes behandeln:

Wie man den Spannungssensor an den Arduino anschließt
Wie man den Arduino programmiert, um die Spannung vom Sensor zu lesen

Erforderliche Hardware

1	×	Arduino Uno R3
1	×	USB 2.0 Kabel Typ A/B (für USB-A PC)
1	×	USB 2.0 Kabel Typ C/B (für USB-C PC)
1	×	Voltage Sensor
1	×	Verbindungskabel
1	×	(Empfohlen) Schraubklemmenblock-Shield für Arduino Uno
1	×	(Empfohlen) Breadboard-Shield für Arduino Uno
1	×	(Empfohlen) Gehäuse für Arduino Uno
1	×	(Empfohlen) Prototyping-Grundplatte & Breadboard-Kit für Arduino Uno

Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:

1	×	DIYables STEM V3 Starter-Kit (Arduino enthalten)
1	×	DIYables Sensor-Kit (30 Sensoren/Displays)
1	×	DIYables Sensor-Kit (18 Sensoren/Displays)

Offenlegung: Einige der in diesem Abschnitt bereitgestellten Links sind Amazon-Affiliate-Links. Wir können eine Provision für Käufe erhalten, die über diese Links getätigt werden, ohne zusätzliche Kosten für Sie. Wir schätzen Ihre Unterstützung.

Über Spannungssensor

Ein Spannungssensor ist eine vorgefertigte Spannungsteiler-Schaltung, die Präzisionswiderstände für eine vereinfachte Spannungsmessung verwendet. Er besteht aus zwei Widerständen: 30 kΩ und 7,5 kΩ. Mit einer 5-V-Referenzspannung für den ADC kann der Sensor Spannungen von 0 bis 25 V DC messen. Wenn die Referenzspannung des ADC 3,3 V beträgt, kann der Sensor Spannungen von 0 bis 16,5 V DC messen.

Pinbelegung

Ein Spannungsensor hat zwei Gruppen von Pins:

Eingangs-Schnittstelle (verbunden mit den Punkten, an denen Sie die Spannung messen möchten):

VCC-Pin: Dies ist der positive Pin. Verbinden Sie ihn mit dem Punkt der höheren Spannung.
GND-Pin: Dies ist der negative Pin. Verbinden Sie ihn mit dem Punkt der niedrigeren Spannung.

Ausgangsschnittstelle (verbunden mit dem Arduino):

Vout-Pin (S): Dies ist der Signalpin. Verbinden Sie ihn mit einem analogen Pin am Arduino.
NC-Pin (+): Dieser Pin wird nicht verwendet. Lassen Sie ihn offen.
GND-Pin (-): Dies ist der Massepin. Verbinden Sie ihn mit dem GND (0 V) am Arduino.

image source: diyables.io

Verdrahtungsdiagramm

Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

Arduino-Code

/* * Dieser Arduino Code wurde von newbiely.de entwickelt * Dieser Arduino Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. * Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: * https://newbiely.de/tutorials/arduino/arduino-measure-voltage */ // define analog input #define ANALOG_IN_PIN A0 #define REF_VOLTAGE 5.0 #define ADC_RESOLUTION 1024.0 #define R1 30000.0 // resistor values in voltage sensor (in ohms) #define R2 7500.0 // resistor values in voltage sensor (in ohms) void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { // read the analog input int adc_value = analogRead(ANALOG_IN_PIN); // determine voltage at adc input float voltage_adc = ((float)adc_value * REF_VOLTAGE) / ADC_RESOLUTION; // calculate voltage at the sensor input float voltage_in = voltage_adc * (R1 + R2) / R2; // print results to serial monitor to 2 decimal places Serial.print("Measured Voltage = "); Serial.println(voltage_in, 2); delay(500); }

Schnelle Schritte

Verbinde Arduino mit dem Spannungssensor.
Verbinde Arduino über ein USB-Kabel mit dem PC.
Öffne die Arduino-IDE, wähle das richtige Board und den richtigen Port aus.
Kopiere den obigen Code und öffne ihn mit der Arduino-IDE.
Klicke in der Arduino-IDE auf die Upload-Schaltfläche, um den Code auf Arduino hochzuladen.
Teste 5V und 3,3V am Arduino.
Sieh dir das Ergebnis im Serial Monitor an.

COM6

Send

Measured Voltage = 4.96 Measured Voltage = 4.96 Measured Voltage = 4.96 Measured Voltage = 4.96 Measured Voltage = 3.39 Measured Voltage = 3.39 Measured Voltage = 3.39 Measured Voltage = 3.39

Autoscroll Show timestamp

Clear output

9600 baud

Newline

Sie könnten feststellen, dass das Messergebnis falsch ist oder deutlich vom tatsächlichen Wert abweicht. Beschuldigen Sie nicht das Spannungssensor-Modul dafür. Der gemessene Wert kann eine Drift aufweisen, weil die standardmäßige Referenzspannung 5 V beträgt, die instabil sein kann und von der Stromversorgung abhängig ist. Hier sind einige Lösungen für dieses Problem:

Verwenden Sie eine Stromversorgung, die dem Arduino eine ausreichende Spannung liefert. Sie können dies überprüfen, indem Sie ein Voltmeter verwenden, um zu prüfen, ob der 5-V-Pin am Arduino 5 V ausgibt.
Verwenden Sie eine externe Referenzspannung von 3,3 V. Allerdings können Sie mit dieser Methode nur Spannungen von 0 bis 16,5 V Gleichspannung messen.

Spannungsmessung mit einer 3,3-V-Referenz

Um diese Methode zu verwenden, müssen Sie sowohl die Hardware als auch den Code einrichten. Für die Hardware schließen Sie den AREF-Pin des Arduino an 3,3 V an, wie im untenstehenden Diagramm gezeigt.

Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.

Verwenden Sie anschließend den folgenden Code:

/* * Dieser Arduino Code wurde von newbiely.de entwickelt * Dieser Arduino Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt. * Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte: * https://newbiely.de/tutorials/arduino/arduino-measure-voltage */ #define ANALOG_IN_PIN A0 #define REF_VOLTAGE 3.3 #define ADC_RESOLUTION 1024.0 #define R1 30000.0 // resistor values in voltage sensor (in ohms) #define R2 7500.0 // resistor values in voltage sensor (in ohms) void setup() { Serial.begin(9600); analogReference(EXTERNAL); } void loop() { // read the analog input int adc_value = analogRead(ANALOG_IN_PIN); // determine voltage at adc input float voltage_adc = ((float)adc_value * REF_VOLTAGE) / ADC_RESOLUTION; // calculate voltage at the sensor input float voltage_in = voltage_adc * (R1 + R2) / R2; // print results to serial monitor to 2 decimal places Serial.print("Measured Voltage = "); Serial.println(voltage_in, 2); delay(500); }

Video Tutorial

Wir erwägen die Erstellung von Video-Tutorials. Wenn Sie Video-Tutorials für wichtig halten, abonnieren Sie bitte unseren YouTube-Kanal , um uns zu motivieren, die Videos zu erstellen.