Bagaimana Cara Membuat Voltmeter DC Digital Menggunakan Arduino?

Voltmeter adalah alat pengukur tegangan yang digunakan untuk mengukur tegangan pada titik-titik tertentu dalam suatu rangkaian listrik. Tegangan adalah perbedaan potensial yang dibuat antara dua titik dalam rangkaian listrik. Ada dua jenis voltmeter. Beberapa voltmeter dirancang untuk mengukur tegangan pada rangkaian DC dan voltmeter lainnya ditujukan untuk mengukur tegangan pada rangkaian AC. Voltmeter ini selanjutnya dikarakterisasi menjadi dua kategori. Salah satunya adalah voltmeter digital yang menunjukkan pengukuran pada layar digital dan yang lainnya adalah voltmeter analog yang menggunakan jarum untuk menunjuk pada skala untuk menunjukkan kepada kita pembacaan yang tepat.

Dalam proyek ini, kita akan membuat voltmeter menggunakan Arduino Uno. Kami akan menjelaskan dua konfigurasi voltmeter digital di artikel ini. Pada konfigurasi pertama, mikrokontroler akan mampu mengukur tegangan pada rentang 0 - 5V. Pada konfigurasi kedua, mikrokontroler akan mampu mengukur tegangan pada rentang 0 - 50V.

Bagaimana Cara Membuat Voltmeter Digital?

Seperti yang kita ketahui bahwa voltmeter ada dua jenis, voltmeter analog, dan voltmeter digital. Ada beberapa jenis voltmeter Analog yang didasarkan pada konstruksi perangkat. Beberapa dari jenis ini antara lain Permanent Magnet Moving Coil Voltmeter, Rectifier Type Voltmeter, Moving Iron Type Voltmeter, dll. Tujuan utama memperkenalkan Digital Voltmeter di pasaran adalah karena kemungkinan kesalahan yang lebih besar pada voltmeter analog. Tidak seperti voltmeter analog yang menggunakan jarum dan timbangan, voltmeter digital menunjukkan pembacaan langsung dalam digit di layar. Ini menghilangkan kemungkinan Kesalahan Nol. Persentase kesalahan berkurang dari 5% menjadi 1% ketika kita telah beralih dari voltmeter analog ke voltmeter digital.

Sekarang karena kita mengetahui abstrak dari proyek ini, mari kita kumpulkan lebih banyak informasi dan mulai membuat voltmeter digital menggunakan Arduino Uno.

Langkah 1: Mengumpulkan Komponen

Pendekatan terbaik untuk memulai proyek apa pun adalah dengan membuat daftar komponen dan melalui studi singkat tentang komponen ini karena tidak ada yang mau bertahan di tengah-tengah proyek hanya karena ada komponen yang hilang. Daftar komponen yang akan kita gunakan dalam proyek ini diberikan di bawah ini:

Langkah 2: Mempelajari Komponen

Arduino UNO adalah papan mikrokontroler yang terdiri dari mikrokip ATMega 328P dan dikembangkan oleh Arduino.cc. Papan ini memiliki satu set pin data digital dan analog yang dapat dihubungkan dengan papan ekspansi atau sirkuit lain. Papan ini memiliki 14 pin Digital, 6 pin Analog, dan dapat diprogram dengan Arduino IDE (Integrated Development Environment) melalui kabel USB tipe B. Ini membutuhkan 5V untuk daya DI dan a Kode C.mengoperasikan.

LCD terlihat di setiap perangkat elektronik yang harus menampilkan beberapa teks atau digit atau gambar apapun kepada pengguna. LCD adalah modul tampilan, di mana kristal cair digunakan untuk menghasilkan gambar atau teks yang terlihat. SEBUAH Layar LCD 16x2adalah modul elektronik yang sangat sederhana yang menampilkan 16 karakter per baris dan total dua baris pada layarnya sekaligus. Matriks 5 × 7 piksel digunakan untuk menampilkan karakter di LCD ini.

SEBUAH Papan tempat memotong rotiadalah perangkat tanpa solder. Ini digunakan untuk membuat dan menguji sirkuit dan desain elektronik prototipe sementara. Sebagian besar komponen elektronik hanya dihubungkan ke papan tempat memotong roti hanya dengan memasukkan pinnya ke papan tempat memotong roti. Sepotong logam diletakkan di lubang papan tempat memotong roti dan lubang-lubang itu dihubungkan dengan cara tertentu. Sambungan lubang ditunjukkan pada diagram di bawah ini:

Langkah 3: Diagram Sirkuit

Sirkuit pertama yang rentang pengukurannya dari 0 hingga 5V ditunjukkan di bawah ini:

Rangkaian kedua yang rentang pengukurannya dari 0 hingga 50V ditunjukkan di bawah ini:

Langkah 4: Prinsip Kerja

Pengerjaan proyek voltmeter DC digital berbasis Arduino ini dijelaskan di sini. Dalam voltmeter digital, tegangan yang diukur dalam bentuk analog akan diubah menjadi nilai digital yang sesuai menggunakan Analog to Digital Converter.

Pada rangkaian pertama yang rentang pengukurannya dari 0 hingga 5V, input akan diambil pada pin0 Analog. Pin analog akan membaca nilai berapa pun dari 0 hingga 1024. Kemudian nilai analog ini akan diubah menjadi digital dengan mengalikannya dengan tegangan total, yaitu 5V dan membaginya dengan resolusi total, yaitu 1024.

Pada rangkaian kedua, karena julat akan dinaikkan dari 5V ke 50V, konfigurasi pembagi tegangan harus dibuat. Rangkaian pembagi tegangan dibuat dengan menggunakan resistor 10k-ohm dan 100k-ohm. Konfigurasi pembagi tegangan ini membantu kita membawa tegangan masukan ke kisaran masukan analog Arduino Uno.

Semua perhitungan matematis dilakukan dalam pemrograman Arduino Uno.

Langkah 5: Merakit Komponen

Sambungan modul LCD ke papan Arduino Uno sama di kedua sirkuit. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa di rangkaian pertama, kisaran inputnya rendah, sehingga langsung dikirim ke pin analog Arduino. Pada rangkaian kedua, konfigurasi pembagi tegangan digunakan pada sisi input papan Mikrokontroler.

1. Hubungkan pin Vss dan Vdd modul LCD ke ground dan 5V dari papan Arduino. Pin Vee adalah pin yang digunakan untuk mengatur batasan tampilan. Itu terhubung ke potensiometer yang satu pin terhubung ke 5V dan yang lainnya terhubung ke ground.
2. Hubungkan pin RS dan E modul LCD ke pin2 dan pin3 papan Arduino masing-masing. Pin RW pada LCD terhubung ke ground.
3. Karena kita akan menggunakan modul LCD dalam mode data 4-bit, maka digunakan empat pin D4 hingga D7. Pin D4-D7 pada modul LCD disambungkan ke pin4-pin7 pada papan mikrokontroler.
4. Pada rangkaian pertama tidak terdapat rangkaian tambahan pada sisi input karena tegangan maksimum yang akan diukur adalah 5V. Di rangkaian kedua, karena rentang pengukuran adalah dari 0-50V, konfigurasi pembagi tegangan dibuat menggunakan resistor 10k-ohm dan 100k-ohm. Perlu dicatat bahwa semua alasannya sama.

Langkah 6: Memulai Arduino

Jika sebelumnya Anda belum familiar dengan Arduino IDE, jangan khawatir karena di bawah ini, Anda dapat melihat langkah-langkah jelas burning code pada papan mikrokontroler menggunakan Arduino IDE. Anda dapat mengunduh versi terbaru Arduino IDE dari sini dan mengikuti langkah-langkah yang disebutkan di bawah ini:

1. Ketika papan Arduino terhubung ke PC Anda, buka "Control panel" dan klik "Hardware and Sound". Kemudian klik "Perangkat dan Pencetak". Temukan nama port tempat papan Arduino Anda terhubung. Dalam kasus saya ini adalah "COM14" tetapi mungkin berbeda di PC Anda.
2. Kami harus menyertakan perpustakaan untuk menggunakan Modul LCD. Perpustakaan dilampirkan di bawah ini di tautan unduhan bersama dengan kodenya. Pergi ke Sketch> Include Library> Add .ZIP Library.
3. Sekarang buka Arduino IDE. Dari Alat, atur papan Arduino ke Arduino / Genuino UNO.
4. Dari menu Alat yang sama, setel nomor port yang Anda lihat di panel kontrol.
5. Unduh kode yang terlampir di bawah ini dan salin ke IDE Anda. Untuk mengunggah kode, klik tombol unggah.

Anda dapat mengunduh kode dengan mengklik di sini.

Langkah 7: Kode

Kode ini cukup sederhana dan dikomentari dengan baik. Tapi tetap saja, beberapa dijelaskan di bawah ini.

1. Pada awalnya, pustaka digunakan sehingga kita dapat menghubungkan modul LCD dengan papan Arduino Uno dan memprogramnya dengan sesuai. Kemudian pin papan Arduino diinisialisasi yang akan digunakan untuk menghubungkan dengan modul LCD. Kemudian variabel yang berbeda diinisialisasi untuk menyimpan nilai pada waktu proses yang akan digunakan nanti dalam perhitungan.

#include "LiquidCrystal.h" // sertakan library untuk antarmuka modul LCD dengan papan Arduino LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7); // pin modul LCD yang akan digunakan tegangan float = 0.0; suhu mengambang = 0,0; // variabel untuk menyimpan nilai digital dari input int analog_value; // variabel untuk menyimpan nilai analog pada masukan

2. batal penyiapan ()adalah fungsi yang berjalan hanya sekali saat perangkat mulai atau tombol aktifkan ditekan. Di sini kami telah menginisialisasi LCD untuk memulai. Ketika LCD akan memulai teks "Arduino Based Digital Voltmeter" akan ditampilkan. Kecepatan Baud juga diatur dalam fungsi ini. Baud Rate adalah kecepatan dalam bit per detik yang digunakan Arduino untuk berkomunikasi dengan perangkat eksternal.

void setup () {lcd.begin (16, 2); // mulai komunikasi dengan LCD lcd.setCursor (0,0); // mulai kursor dari awal lcd.print ("berbasis Arduino"); // Cetak teks pada baris pertama lcd.setCursor (0,1); // Pindahkan lengkungan ke baris berikutnya lcd.print ("Digital Voltmeter"); // mencetak teks dalam penundaan baris kedua (2000); // tunggu dua detik}

3. void loop ()adalah fungsi yang berjalan terus menerus dalam satu lingkaran. Di sini nilai analog sedang dibaca di sisi masukan. Kemudian nilai analog ini diubah menjadi bentuk digital. Kondisi diterapkan dan pengukuran akhir ditampilkan di layar LCD

void loop () {analog_value = analogRead (A0); // Membaca nilai analog temp = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // membalikkan nilai analog dalam voltase digital = temp / (0,0909); jika (tegangan <0,1) {tegangan = 0,0; } lcd.clear (); // Hapus teks apa pun pada LCD lcd.setCursor (0, 0); // Arahkan kursor ke posisi awal lcd.print ("Voltage ="); // Cetak Voltgae = lcd.print (voltase); // Cetak nilai digital akhir voltase lcd.setCursor (13,1); // pindahkan kursor lcd.print ("V"); // mencetak satuan penundaan tegangan (30); // tunggu 0,3 detik}

Aplikasi

Beberapa penerapan voltmeter digitalnya meliputi:

1. Rangkaian yang dibuat di atas dapat digunakan untuk mengukur rentang tegangan yang berbeda dengan presisi tinggi di rangkaian listrik apa pun.
2. Jika kita membuat sedikit perubahan pada rangkaian, Mikrokontroler akan dapat mengukur tegangan pada rangkaian AC juga.