Medição de tensão usando Arduino: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Medir a tensão é muito fácil usando qualquer microcontrolador em comparação com a medição da corrente. A medição das tensões torna-se necessária se você estiver trabalhando com baterias ou se quiser fazer sua própria fonte de alimentação ajustável. Embora esse método se aplique a qualquer uC, mas neste tutorial, aprenderemos como medir a tensão usando o Arduino.

Existem sensores de tensão disponíveis no mercado. Mas você realmente precisa deles? Vamos descobrir!

Etapa 1: noções básicas

Um microcontrolador não consegue entender a tensão analógica diretamente. É por isso que temos que usar um conversor analógico para digital ou ADC resumidamente. O Atmega328 que é o cérebro do Arduino Uno tem 6 canais (marcados como A0 a A5), ADC de 10 bits. Isso significa que ele mapeará tensões de entrada de 0 a 5 V em valores inteiros de 0 a (2 ^ 10-1), ou seja, igual a 1023, o que dá uma resolução de 4,9 mV por unidade. 0 corresponderá a 0V, 1 a 4,9mv, 2 a 9,8mV e assim por diante até 1023.

Etapa 2: Medindo 0-5V

Primeiro, veremos como medir a tensão com uma tensão máxima de 5V. Isso é muito fácil, pois nenhuma modificação especial é necessária. Para simular a variação da tensão, usaremos um potenciômetro cujo pino do meio está conectado a qualquer um dos 6 canais. Agora escreveremos o código para ler os valores do ADC e convertê-los de volta em leituras de tensão útil.

Lendo o pino analógico A0

valor = analogRead (A0);

Agora, a variável 'valor' contém um valor entre 0 e 1023 dependendo da tensão.

tensão = valor * 5,0 / 1023;

O valor obtido agora é multiplicado pela resolução (5/1023 = 4,9 mV por unidade) para obter a tensão real.

E, finalmente, exiba a tensão medida no monitor serial.

Serial.print ("Voltagem =");

Serial.println (voltagem);

Etapa 3: Medindo a tensão acima de 5V

Mas o problema surge quando a tensão a ser medida excede 5 volts. Isso pode ser resolvido usando um circuito divisor de tensão que consiste em 2 resistores conectados em série, conforme mostrado. Uma extremidade dessa conexão em série é conectada à tensão a ser medida (Vm) e a outra extremidade ao terra. Uma tensão (V1) proporcional à tensão medida aparecerá na junção de dois resistores. Essa junção pode então ser conectada ao pino analógico do Arduino. A tensão pode ser encontrada usando esta fórmula.

V1 = Vm * (R2 / (R1 + R2))

A tensão V1 é então medida pelo Arduino.

Etapa 4: Construindo o Divisor de Tensão

Agora, para construir este divisor de tensão, primeiro precisamos descobrir os valores dos resistores. Siga estas etapas para calcular o valor dos resistores.

1. Determine a tensão máxima que deve ser medida.
2. Decida um valor adequado e padrão para R1 na faixa de kilo-ohm.
3. Usando a fórmula, calcule R2.
4. Se o valor de R2 não for (ou próximo a) um valor padrão, altere R1 e repita as etapas acima.
5. Como o Arduino pode suportar no máximo 5 V, V1 = 5 V.

Por exemplo, deixe que a tensão máxima (Vm) a ser medida seja 12 V e R1 = 47 kilo-ohms. Então, usando a fórmula R2 resulta ser igual a 33k.

Agora, construa um circuito divisor de tensão usando esses resistores.

Com esta configuração, agora temos um limite superior e inferior. Para Vm = 12V obtemos V1 = 5V e para Vm = 0V obtemos V1 = 0V. Ou seja, para 0 a 12 V em Vm, haverá uma tensão proporcional de 0 a 5 V em V1 que pode ser alimentada no Arduino como antes.

Etapa 5: Lendo a tensão

Com uma pequena modificação no código, agora podemos medir de 0 a 12V.

O valor analógico é lido como antes. Em seguida, usando a mesma fórmula mencionada anteriormente, mede-se a tensão entre 0 e 12V.

valor = analogRead (A0);

tensão = valor * (5,0 / 1023) * ((R1 + R2) / R2);

Os Módulos Sensores de Tensão comumente disponíveis nada mais são do que um circuito divisor de tensão. Eles são classificados para 0 a 25 V com resistores de 30 kiloohm e 7,5 kilo-ohm.

Então, por que COMPRAR, quando você pode DIY!

Obrigado por ficar até o fim. Espero que este tutorial tenha ajudado você.

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