Voltímetro com Arduino


Bem vindo a mais um artigo da série circuitos e projetos. Hoje o circuito em questão será um voltímetro utilizando a plataforma Arduino.

 

Nosso projeto será desenvolvido da seguinte forma:

– Circuito que efetua a leitura da tensão DC;

– Tratamento dos valores no programa do microcontrolador;

– Repasse dos valores lidos para o display visual.

 

Esse projeto foi para uma simples fonte de bancada que fiz para alimentar os mais variados circuitos em que comumente estudo e desenvolvo. No caso, minha fonte atinge uma tensão próxima de 30 V.

Nosso diagrama de blocos do projeto pode então ser resumido conforme abaixo:

 

DiagramaBlocos

Figura 1 – Diagrama de Blocos

 

No nosso circuito a parte mais trabalhosa será feita pelo nosso microcontrolador ATmega da plataforma Arduino. Para o display visual foi utilizado 3 displays de sete segmentos. Nessa parte você também poderá fazer as alterações necessárias conforme seu desejo, e utilizar um display LCD 16×2 por exemplo.

 

O Circuito

 

O circuito completo pode ser observado na figura abaixo. Foi montado pensando já na remoção do microcontrolador da plataforma Arduino. Por isso, consta o Crystal e os capacitores de 22pF, bem como o resistor de Pull-up no pino 1.

 

Circuito voltimetro

Figura 2 – Circuito completo Voltímetro Arduino

 

Na alimentação utilizei uma típica bateria de 9 V a qual vai conectada a entrada de um regulador 7805, que proporciona a saída de 5 V estável para o restante do circuito.

Para a parte visual, coloquei três displays de sete segmentos catodo comum. No esquema você pode ver que já deixei fixo o ponto decimal no segundo display. Confira na imagem abaixo como está disposto os terminais de um típico display de sete segmentos.

display sete segmentos

Figura 3 – Terminais display 7 segmentos

 

Neste projeto estamos utilizando três circuitos integrados 4511, que basicamente são decodificadores BCD. Ou seja eles recebem um código binário e convertem para decimal, onde o mesmo é representado nos displays de sete segmentos.

Para a leitura da tensão temos um típico divisor de tensão composto por um resistor de 1MΩ e 100KΩ . Isso porque como sabemos, o Arduino trabalha com tensão entre 0 e 5 V, e não seria nada bom aplicarmos uma tensão acima disso. Por este motivo utilizamos então um divisor de tensão para limitar a mesma.

 

A fórmula do divisor de tensão é a seguinte:

 

EqDivisiorTensao

Figura 4 – Equação divisor de tensão

 

Considerando um valor de 1MΩ para o resistor R1, o valor de 30 V para Vin, e o valor de 5 V para o Vout, podemos determinar R2. O valor que você irá encontrar será na faixa de 200 KΩ. No circuito utilizei um de 100 KΩ, o que pela relação, me proporcionará efetuar leituras de aproximadamente o dobro. Como minha fonte só vai até 30 V, não há problema nenhum.

 

Vamos fazer algumas ressalvas com relação ao circuito que você visualizou anteriormente. Observe que ele está com labels. Ou seja, por exemplo o label D4 do 4511 (U4) correspondente ao D4 que está conectado ao pino 14 do microcontrolador, e assim por diante com os outros labels. Isso foi feito simplesmente por um capricho e com isso temos uma melhor apresentação do circuito.

 

Outro detalhe que você tem de atentar é com relação aos terminais que aparecem neste circuito que foi feito no Proteus, e os terminais no Arduino. Para facilitar, estou colocando a imagem abaixo :

 

terminais

Figura 5 – Relação de terminais ATMega

 

Nos terminais com o contorno em azul é a nomenclatura que você tem na sua plataforma Arduino. Os que estão com o contorno verde, referem-se a nomenclatura que é apresentada no circuito no Proteus. Basta apenas atentar a esse detalhe para não cometer equívocos na montagem.

 

Código

 

Abaixo está o código desenvolvido para você gravar diretamente no Arduino. Ele está comentado, e em algumas partes ele é basicamente replicado para os diferentes números de 0 a 9 que podemos obter na leitura do sensor.

 

 

Prática

 
Veja abaixo um pequeno vídeo que gravei demonstrando o funcionamento desse circuito:

 

 
E aqui vai uma foto da minha simples fonte de bancada onde acabei por adaptá-lo.

 

fontevoltimetro

Figura 6 – Fonte ajustável com voltímetro

 

Por hoje é isso pessoal!

Se você tiver interesse nos esquemas do Proteus, e o circuito já pronto para fazer a placa, posso disponibilizar. Não deixe de se inscrever e ficar por dentro das novidades do site. Abraço e até a próxima!

 

 

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