خواندن ولتاژ و کار با پتانسیومترها برای آردوینو

خواندن ولتاژ و کار با پتانسیومترها برای آردوینو

در این آموزش، ما بررسی خواهیم کرد چگونه با استفاده از یک پتانسیومتر و آردوینو مقادیر ولتاژ را بخوانیم. تا پایان این پروژه، شما خواهید دانست چگونه خوانش‌های آنالوگ را به مقادیر ولتاژ تبدیل کنید و حتی مقاومت یک پتانسیومتر را بر اساس خروجی ولتاژ محاسبه کنید. این در کاربردهای مختلفی که نیاز به پایش و کنترل سطوح ولتاژ دارند مفید است.

در این پروژه از یک آردوینو برای خواندن ولتاژِ یک پتانسیومتر که به یکی از پایه‌های ورودی آنالوگ آن متصل است استفاده خواهیم کرد. پتانسیومتر به ما امکان تغییر ولتاژ را می‌دهد؛ سپس این ولتاژ را به فرمت قابل‌خواندن تبدیل کرده و در نمایشگر مسلسل نمایش می‌دهیم. علاوه بر این، عملکرد را گسترش می‌دهیم تا مقدار مقاومت را بر اساس خوانش ولتاژ محاسبه کند و درک جامعی از نحوهٔ کار پتانسیومترها با آردوینو فراهم آورد.

برای توضیح بیشتر در مورد مراحل و پیاده‌سازی شِفر (کود)، حتماً ویدیو را تماشا کنید (در ویدیو، زمان 00:00).

سخت‌افزار به زبان ساده

اجزای کلیدی در این پروژه برد آردوینو و پتانسیومتر هستند. آردوینو یک پلتفرم میکروکنترلری است که به شما اجازه می‌دهد سیگنال‌های ورودی را خوانده و خروجی‌ها را به‌راحتی کنترل کنید. در این مورد، آردوینو ولتاژ آنالوگ پتانسیومتر را خواهد خواند.

پتانسیومتر یک مقاومت متغیر است که می‌تواند مقدار مقاومتش را بسته به موقعیت تیغه‌ی لغزنده‌اش تنظیم کند. وقتی به یک منبع ولتاژ وصل می‌شود، ولتاژ را بین پایه‌هایش تقسیم می‌کند و به شما امکان می‌دهد ولتاژ متغیری را خروجی دهید که توسط ورودی آنالوگ آردوینو قابل‌خواندن است.

جزئیات مشخصات فنی

تولیدکننده	متنوع
شماره قطعه	پتانسیومتر
محدوده مقاومت	0 تا 1 MΩ
توان نامی	۰٫۱ وات
محدوده دما	-40 تا 85 °C
نوع	خطی یا لگاریتمی

اطمینان حاصل کنید که پتانسیومتر به‌درستی متصل شده باشد تا از قرائت‌های ولتاژ نادرست جلوگیری شود.
قبل از اتصال پتانسیومتر به آردوینو، با مولتی‌متر مقدار مقاومت آن را بررسی کنید.
پتانسیومتر را در محدودهٔ توان نامی‌اش نگه دارید تا از گرم شدن بیش از حد جلوگیری کنید.
در صورت لزوم از خازن‌های دکوپلینگ مناسب برای فیلتر کردن اغتشاش (نویز) در قرائت‌ها استفاده کنید.
مراقب ورودی‌های شناور باشید؛ همیشه پایه‌های استفاده‌نشده را به زمین متصل کنید.

دستورالعمل‌های سیم‌کشی

برای سیم‌کشی پتانسیومتر به آردوینو، با اتصال یکی از پایه‌های پتانسیومتر به پایه 5V روی آردوینو و پایهٔ دیگر به پایهٔ زمین (GND) شروع کنید. پایهٔ میانی پتانسیومتر که جاروبک است باید به پایهٔ ورودی آنالوگ وصل شود.A0روی آردوینو. این تنظیم به آردوینو اجازه می‌دهد خروجی ولتاژ متغیر پتانسیومتر را بخواند.

اگر از پایه آنالوگ دیگری استفاده می‌کنید، مطمئن شوید شمارهٔ پایه مربوطه را در شِفر (کود) خود به‌روزرسانی کرده‌اید. برای مثال، اگر پایهٔ وسط پتانسیومتر (سر لغزنده) را بهA1, شما باید شِفر (کود) را تغییر دهید تا ازA1به جایA0.

نمونه‌های شِفر (کود) و راهنمای گام‌به‌گام

void setup() {
  Serial.begin(9600);          // setup serial
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);  // Read from A0
  float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);  // Convert to voltage
  Serial.print("Voltage =");  // prints the text "Voltage ="
  Serial.print(voltage);
  Serial.println();
  delay(300);
}

این قطعه شِفر (کود) ارتباط سریال را مقداردهی اولیه می‌کند و به‌طور پیوسته مقدار آنالوگ را از پایه می‌خواندA0مقدار آنالوگ خوانده‌شده (0 تا 1023) را به ولتاژ (0 تا 5V) تبدیل کرده و آن را در نمایشگر مسلسل چاپ می‌کند.

float RT = 50000; // the potentiometer value
float R; // the unknown R value

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);  // Read from A0
  float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);  // Convert to voltage
  R = (voltage * RT) / 5.0;  // Calculate resistance
  Serial.print("Voltage =");  // prints the text "Voltage ="
  Serial.print(voltage);
  Serial.print("v R=");
  Serial.print(R);
  Serial.print(" ohms");
  Serial.println();
  delay(300);
}

این قطعه‌شِفر (کود) دوم بر پایهٔ قطعه‌شِفر (کود) اول ساخته شده و با افزودن محاسبات مربوط به مقدار مقاومت بر اساس خوانش ولتاژ آن را گسترش می‌دهد. از مقدار مقاومت شناخته‌شدهٔ پتانسیومتر استفاده می‌کند.RTو مقاومت ناشناخته را محاسبه می‌کندRبا استفاده از فرمول استخراج‌شده از قانون اهم.

نمایش / آنچه باید انتظار داشته باشید

وقتی برنامه را اجرا می‌کنید، باید انتظار داشته باشید که مقادیر ولتاژ در نمایشگر مسلسل نمایش داده شوند که با تنظیم پتانسیومتر تغییر خواهند کرد. خروجی همچنین مقدار مقاومت محاسبه‌شده را بر اساس خوانش ولتاژ نمایش می‌دهد. مراقب باشید از اتصال با پلاریته معکوس اجتناب کنید، زیرا این می‌تواند منجر به خوانش‌های نادرست یا آسیب به قطعات شود (در ویدیو در 02:30).