कैसे Arduino का उपयोग कर एक डिजिटल डीसी वाल्टमीटर बनाने के लिए?

वोल्टमीटर एक वोल्टेज मापने वाला उपकरण है जिसका उपयोग किसी इलेक्ट्रिकल सर्किट में कुछ बिंदुओं पर वोल्टेज को मापने के लिए किया जाता है। वोल्टेज एक विद्युत सर्किट में दो बिंदुओं के बीच बनाया गया संभावित अंतर है। दो प्रकार के वोल्टमीटर होते हैं। कुछ वोल्टमीटर को डीसी सर्किट के वोल्टेज को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है और अन्य वोल्टमीटर का उद्देश्य एसी सर्किट में वोल्टेज को मापना है। इन वोल्टमीटर को दो श्रेणियों में रखा गया है। एक डिजिटल वाल्टमीटर है जो एक डिजिटल स्क्रीन पर माप दिखाता है और दूसरा एक एनालॉग वोल्टमीटर है जो हमें सटीक रीडिंग दिखाने के लिए पैमाने पर इंगित करने के लिए सुई का उपयोग करता है।

डिजिटल वाल्टमीटर

इस परियोजना में, हम Arduino Uno का उपयोग करके एक वाल्टमीटर बनाने जा रहे हैं। हम इस लेख में एक डिजिटल वाल्टमीटर के दो विन्यासों की व्याख्या करेंगे। पहले कॉन्फ़िगरेशन में, माइक्रोकंट्रोलर 0 - 5 वी की सीमा में वोल्टेज को मापने में सक्षम होगा। दूसरे कॉन्फ़िगरेशन में, माइक्रोकंट्रोलर 0 - 50 वी की सीमा में वोल्टेज को मापने में सक्षम होगा।

कैसे एक डिजिटल वाल्टमीटर बनाने के लिए?

जैसा कि हम जानते हैं कि दो प्रकार के वोल्टमीटर, एनालॉग वोल्टमीटर और डिजिटल वोल्टमीटर होते हैं। कुछ और प्रकार के एनालॉग वाल्टमीटर हैं जो डिवाइस के निर्माण पर आधारित हैं। इनमें से कुछ प्रकारों में स्थायी चुंबक मूविंग कॉइल वाल्टमीटर, रेक्टिफायर टाइप वाल्टमीटर, मूविंग आयरन टाइप वोल्टमीटर आदि शामिल हैं। मार्केट में डिजिटल वाल्टमीटर को पेश करने का मुख्य उद्देश्य एनालॉग वाल्टमीटर में त्रुटियों की अधिक संभावना के कारण था। एनालॉग वाल्टमीटर के विपरीत, जो एक सुई और स्केल का उपयोग करता है, डिजिटल वाल्टमीटर स्क्रीन पर सीधे अंकों को रीडिंग दिखाता है। इससे की संभावना दूर हो जाती है शून्य त्रुटि । जब हम एनालॉग वोल्टमीटर से डिजिटल वाल्टमीटर में स्थानांतरित हो जाते हैं, तो त्रुटि का प्रतिशत 5% से 1% तक कम हो जाता है।

अब जैसा कि हम इस परियोजना के सार को जानते हैं, आइए हम कुछ और जानकारी इकट्ठा करते हैं और Arduino Uno का उपयोग करके एक डिजिटल वोल्टमीटर बनाना शुरू करते हैं।

चरण 1: घटकों को एकत्रित करना

किसी भी परियोजना को शुरू करने के लिए सबसे अच्छा तरीका घटकों की एक सूची बनाना और इन घटकों के एक संक्षिप्त अध्ययन से गुजरना है क्योंकि कोई भी केवल एक लापता घटक के कारण किसी परियोजना के बीच में चिपकना नहीं चाहेगा। इस परियोजना में हम जिन घटकों का उपयोग करने जा रहे हैं, उनकी एक सूची नीचे दी गई है:

• अरुडिनो अनो
• 10k-ओम पोटेंशियोमीटर
• जम्पर तार
• 100k-ओम रेसिस्टर
• 10k-ओम रेसिस्टर
• 12V AC to DC अडैप्टर (यदि Arduino कंप्यूटर द्वारा संचालित नहीं है)

चरण 2: घटकों का अध्ययन

Arduino UNO एक माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड है जिसमें एक माइक्रोचिप ATMega 328P शामिल है और इसे Arduino.cc द्वारा विकसित किया गया है। इस बोर्ड में डिजिटल और एनालॉग डेटा पिन का एक सेट है जिसे अन्य विस्तार बोर्डों या सर्किट के साथ हस्तक्षेप किया जा सकता है। इस बोर्ड में 14 डिजिटल पिन, 6 एनालॉग पिन, और Arduino IDE (इंटीग्रेटेड डेवलपमेंट एनवायरनमेंट) के साथ टाइप B USB केबल के माध्यम से प्रोग्राम किया जा सकता है। इसे सत्ता में 5 वी की आवश्यकता है पर और एक C कोड संचालित करने के लिए।

अरुडिनो अनो

प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में एलसीडी देखी जाती हैं, जिसमें उपयोगकर्ताओं को कुछ पाठ या अंक या कोई चित्र प्रदर्शित करना होता है। एलसीडी एक डिस्प्ले मॉड्यूल है, जिसमें लिक्विड क्रिस्टल का इस्तेमाल एक दृश्यमान छवि या टेक्स्ट को बनाने के लिए किया जाता है। ए 16 × 2 एलसीडी डिस्प्ले एक बहुत ही सरल इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल है जो एक बार में 16 अक्षर प्रति पंक्ति और इसकी स्क्रीन पर कुल दो लाइनें प्रदर्शित करता है। इन एलसीडी में एक चरित्र प्रदर्शित करने के लिए 5 × 7 पिक्सेल मैट्रिक्स का उपयोग किया जाता है।

16 × 2 एलसीडी डिस्प्ले

सेवा ब्रेड बोर्ड एक सोल्डरलेस डिवाइस है। इसका उपयोग अस्थायी प्रोटोटाइप इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और डिजाइन बनाने और परीक्षण करने के लिए किया जाता है। अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक घटक बस ब्रेडबोर्ड में अपने पिन डालने से केवल एक ब्रेडबोर्ड से जुड़े होते हैं। धातु की एक पट्टी ब्रेडबोर्ड के छेदों के नीचे रखी जाती है और छेद एक विशिष्ट तरीके से जुड़े होते हैं। छेद के कनेक्शन नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए हैं:

ब्रेड बोर्ड

चरण 3: सर्किट आरेख

पहला सर्किट जिसकी माप सीमा 0 से 5 वी तक है, नीचे दिखाया गया है:

0-5 वी के लिए वोल्टमीटर

दूसरा सर्किट जिसकी माप सीमा 0 से 50 वी तक है, नीचे दिखाया गया है:

वोल्टमीटर 0-50V

चरण 4: कार्य सिद्धांत

Arduino आधारित डिजिटल डीसी वाल्टमीटर की इस परियोजना के काम को यहां समझाया गया है। डिजिटल वाल्टमीटर में, एनालॉग रूप में मापा जाने वाला वोल्टेज एनालॉग से डिजिटल कनवर्टर का उपयोग करके अपने संबंधित डिजिटल मूल्य में परिवर्तित हो जाएगा।

पहले सर्किट में जिसकी माप सीमा 0 से 5 वी तक है, इनपुट एनालॉग पिन0 पर लिया जाएगा। एनालॉग पिन 0 से 1024 तक किसी भी मूल्य को पढ़ेगा। तब इस एनालॉग मूल्य को कुल वोल्टेज से गुणा करके डिजिटल में बदल दिया जाएगा, जो कि 5 वी है और इसे कुल रिज़ॉल्यूशन से विभाजित किया गया है, जो कि 1024 है।

दूसरे सर्किट में, चूंकि सीमा को 5V से 50V तक बढ़ाया जाना है, इसलिए वोल्टेज विभक्त विन्यास बनाया जाना चाहिए। वोल्टेज विभक्त सर्किट 10k-ohm और 100k-ohm रोकनेवाला का उपयोग करके बनाया जाता है। यह वोल्टेज विभक्त विन्यास हमें इनपुट वोल्टेज को Arduino Uno के एनालॉग इनपुट की श्रेणी में लाने में मदद करता है।

सभी गणितीय गणना Arduino Uno की प्रोग्रामिंग में की जाती हैं।

चरण 5: घटकों को असेंबल करना

Arduino Uno बोर्ड में LCD मॉड्यूल का कनेक्शन दोनों सर्किट में समान है। एकमात्र अंतर यह है कि पहले सर्किट में, इनपुट रेंज कम है, इसलिए इसे सीधे Arduino के एनालॉग पिन पर भेजा जाता है। दूसरे सर्किट में, माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड के इनपुट पक्ष पर एक वोल्टेज विभक्त विन्यास का उपयोग किया जाता है।

1. एलसीडी मॉड्यूल के Vss और Vdd पिन को क्रमशः जमीन और Arduino बोर्ड के 5V से कनेक्ट करें। Vee पिन वह पिन होता है जिसका उपयोग डिस्प्ले की बाधाओं को समायोजित करने के लिए किया जाता है। यह पोटेंशियोमीटर से जुड़ा होता है जिसका एक पिन 5 वी से जुड़ा होता है और दूसरा जमीन से जुड़ा होता है।
2. एलसीडी मॉड्यूल के आरएस और ई पिन को क्रमशः Arduino बोर्ड के पिन 2 और पिन 3 से कनेक्ट करें। एलसीडी का आरडब्ल्यू पिन जमीन से जुड़ा हुआ है।
3. जैसा कि हम 4-बिट डेटा मोड में एलसीडी मॉड्यूल का उपयोग करेंगे, इसलिए इसके चार पिन डी 4 से डी 7 तक उपयोग किए जाते हैं। एलसीडी मॉड्यूल के डी 4-डी 7 पिन माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड के पिन 4-पिन 7 से जुड़े हैं।
4. पहले सर्किट में, इनपुट पक्ष पर कोई अतिरिक्त सर्किटरी नहीं होती है क्योंकि मापा जाने वाला अधिकतम वोल्टेज 5 वी है। दूसरे सर्किट में, जैसा कि माप सीमा 0-50V से है, एक वोल्टेज विभक्त विन्यास 10k-ohm और 100k-ohm रोकनेवाला का उपयोग करके बनाया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी आधार सामान्य हैं।

चरण 6: Arduino के साथ शुरुआत करना

यदि आप पहले Arduino IDE से परिचित नहीं हैं, तो चिंता न करें क्योंकि नीचे, आप Arduino IDE का उपयोग करके माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड पर कोड जलने के स्पष्ट चरण देख सकते हैं। आप Arduino IDE के नवीनतम संस्करण को डाउनलोड कर सकते हैं यहाँ और नीचे दिए गए चरणों का पालन करें:

1. जब Arduino बोर्ड आपके पीसी से जुड़ा होता है, तो 'कंट्रोल पैनल' खोलें और 'हार्डवेयर एंड साउंड' पर क्लिक करें। इसके बाद “डिवाइसेस एंड प्रिंटर्स” पर क्लिक करें। उस पोर्ट का नाम ढूंढें जिसमें आपका Arduino बोर्ड जुड़ा हुआ है। मेरे मामले में यह 'COM14' है, लेकिन यह आपके पीसी पर भिन्न हो सकता है।

   पोर्ट ढूँढना

2. एलसीडी मॉड्यूल का उपयोग करने के लिए हमें एक पुस्तकालय शामिल करना होगा। लाइब्रेरी कोड के साथ डाउनलोड लिंक में नीचे संलग्न है। के लिए जाओ स्केच> लाइब्रेरी शामिल करें> .ZIP लाइब्रेरी जोड़ें।

   लाइब्रेरी शामिल करें

3. अब Arduino IDE खोलें। टूल्स से, Arduino बोर्ड को सेट करें Arduino / जेनुइनो UNO।

   बोर्ड की स्थापना

4. उसी टूल मेनू से, पोर्ट नंबर सेट करें जिसे आपने कंट्रोल पैनल में देखा था।

   पोर्ट की स्थापना

5. नीचे दिए गए कोड को डाउनलोड करें और इसे अपने आईडीई पर कॉपी करें। कोड अपलोड करने के लिए अपलोड बटन पर क्लिक करें।

   डालना

आप द्वारा कोड डाउनलोड कर सकते हैं यहां क्लिक करें

चरण 7: कोड

कोड काफी सरल है और अच्छी तरह से टिप्पणी की गई है। लेकिन फिर भी, कुछ इसे नीचे समझाया गया है।

1. शुरुआत में, लाइब्रेरी का उपयोग किया जाता है ताकि हम Arduino Uno बोर्ड के साथ LCD मॉड्यूल को इंटरफ़ेस कर सकें और उसके अनुसार प्रोग्राम कर सकें। Arduino बोर्ड के थन पिंस को इनिशियलाइज़ किया जाता है जिसका उपयोग एलसीडी मॉड्यूल से जुड़ने के लिए किया जाएगा। फिर अलग-अलग वेरिएबल्स को रन टाइम पर वैल्यू स्टोर करने के लिए इनिशियलाइज़ किया जाता है जिसे बाद में कैलकुलेशन में इस्तेमाल किया जाएगा।

#include 'LiquidCrystal.h' // में Arduino Board LiquidCrystal lcd (2, 3, 4, 5, 6, 7) के साथ इंटरफेस एलसीडी मॉड्यूल के लिए लाइब्रेरी शामिल है; // फ्लोट वोल्टेज = 0.0 का उपयोग करने के लिए एलसीडी मॉड्यूल के पिन; फ्लोट टेम्प = 0.0; // वैरिएबल को संग्रहीत करने के लिए डिजिटल vaue इनपुट int एनालॉग_वायु // चर इनपुट पर एनालॉग मूल्य को स्टोर करने के लिए

2। व्यर्थ व्यवस्था() एक ऐसा कार्य है जो केवल एक बार चालू होता है जब उपकरण शुरू होता है या सक्षम बटन दबाया जाता है। यहां हमने शुरू करने के लिए एलसीडी को इनिशियलाइज़ किया है। जब एलसीडी पाठ शुरू करेगा 'Arduino आधारित डिजिटल वोल्टमीटर' प्रदर्शित किया जाएगा। इस फंक्शन में बॉड रेट भी निर्धारित है। बॉड दर प्रति सेकंड बिट्स में गति है जिसके द्वारा Arduino बाहरी उपकरणों के साथ संचार करता है।

शून्य सेटअप () {lcd.begin (16, 2); // एलसीडी lcd.setCursor (0,0) के साथ संचार शुरू करें; // शुरुआत lcd.print ('Arduino आधारित') से कर्सर शुरू करें; // पहली पंक्ति में प्रिंट पाठ lcd.setCursor (0,1); // अगली पंक्ति lcd.print ('डिजिटल वोल्टमीटर') में क्यूरसर को स्थानांतरित करें; // प्रिंट टेक्स्ट दूसरी पंक्ति में देरी (2000); // दो सेकंड के लिए प्रतीक्षा करें}

3। शून्य लूप () एक फंक्शन है जो एक लूप में लगातार चलता है। यहां इनपुट साइड पर एनालॉग वैल्यू को पढ़ा जा रहा है। फिर इस एनालॉग मूल्य को डिजिटल रूप में परिवर्तित किया जाता है। एक शर्त लागू की जाती है और अंतिम माप एलसीडी स्क्रीन पर प्रदर्शित किए जाते हैं

शून्य लूप () {analog_value = analogRead (A0); // एनालॉग वैल्यू को पढ़ना = (analog_value * 5.0) / 1024.0; // डिजिटल वोल्टेज = टेम्प / / (0.0909) में एनालॉग मूल्य को परिवर्तित करना; अगर (वोल्टेज)< 0.1) { voltage=0.0; } lcd.clear(); // Clear any text on the LCD lcd.setCursor(0, 0); // Mve the cursor to the initial position lcd.print('Voltage= '); // Print Voltgae= lcd.print(voltage); // Print the final digital value of voltage lcd.setCursor(13,1); // move the cursor lcd.print('V'); // print the unit of voltage delay(30); // wait for 0.3 seconds }

अनुप्रयोग

डिजिटल वाल्टमीटर के इसके कुछ अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

1. ऊपर बने सर्किट का उपयोग किसी भी इलेक्ट्रिकल सर्किट में उच्च परिशुद्धता के साथ वोल्टेज की विभिन्न श्रेणियों को मापने के लिए किया जा सकता है।
2. यदि हम सर्किट में थोड़ा बदलाव करते हैं, तो माइक्रोकंट्रोलर एसी सर्किट में वोल्टेज को भी माप सकेगा।