Informe de Proyecto Final "Voltimetro Digital"

 VOLTIMETRO DIGITAL

Funcionamiento de un voltímetro digital con la placa Arduino Uno

La placa Arduino UNO contiene 6 canales  convertidores análogos a digital con una resolución máxima de 10 bits. Esto significa que si el voltaje de entrada se encuentra entre 0 y 5 voltios, la respectiva conversión a digital equivaldrá a un número entero entre 0 y 1023. Esto produce una resolución de las lecturas de 5 voltios / 1024 = 0 .0049 voltios (4,9 mV) por unidad. El rango de entrada y la resolución se puede cambiar con la función analogReference ().

Se tarda aproximadamente 100 microsegundos (0,0001 s) para leer una entrada analógica, por lo que la velocidad de lectura máxima es aproximadamente 10.000 veces por segundo.

Figura 1. Medición del voltaje en un potenciómetro

Cuando una resistencia variable se conecta como en la figura 1 (una terminal fija a +V_cc, la otra terminal fija a tierra y la terminal central libre), al variar la posición (y por ende, de la resistencia) en la terminal central, estaremos variando el voltaje de salida en la terminal central de la resistencia variable en un rango entre 0 y +V_cc. Cuando nosotros conectamos la terminal central de un potenciómetro como el de la figura 1, a un microcontrolador con capacidad de convertir sus valores de entrada de un formato análogo a digital, estaremos procesando la data de un formato a otro (de análogo a binario).

Por medio de nuestro programa en C, logramos que Arduino UNO pueda presentar el valor en voltios de entrada transformado a digital en un display LCD y/o en la pantalla de una pc por medio de una aplicación llamada Monitor. En la figura 2, se muestra un diagrama esquemático del voltímetro digital con pantalla display lcd
.

                 Figura 2. Esquemático del voltímetro digital

El display LCD empleado es de 2 filas por 16 columnas. En la figura 2 se muestra el diagrama de sus pines y de sus funciones (entradas de alimentación, tierra, datos, lectura/escritura, habilitación, etc).

Figura 3. Diagrama funcional del display led de 2 filas por 16 columnas

         

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Programa para la aplicación de medición de voltaje

A continuación se presenta el código en C que realiza la medición del voltaje de entrada, lo presenta en un display LCD y en el monitor serial de una PC para su visualización.

/*

Este programa lee un voltaje de entrada entre 0 y 5V por medio de

un convertidor análogo a digital que tiene una resolución de 10 bits

y presenta la lectura en un display LCD y en el monitor serial de Arduino

*/

void setup() {

  Serial.begin(9600);      // se abre un puerto serial con una velocidad de 9600bps:   

}

void loop() { 

  // se lee el canal análogo 0 en el Arduino Uno:

  int sensorValue = analogRead(A0);

 

  // Se convierte la lectura de entrada de voltaje (que se encuentra en un rango de 0 - 1023)

  // a voltaje (en un rango de 0 - 5V):

  float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);

 

  // Se imprimen los valores de voltaje en formatos decimal y binario:

 

    // se imprimen las etiquetas correspondientes

    Serial.print("Mediciones de Voltaje de Entrada");    

    Serial.println("");            // se imprime un "retorno del carro"

 

    Serial.print("DECIMAL"); 

    Serial.print("\t"); 

    Serial.print("\t");  

    Serial.print("\t");  

    Serial.print("BINARIO");

    Serial.print("\t");

   

    Serial.println("");            // se imprime un "retorno del carro"

  

    Serial.print(voltage, DEC);    // se imprime el resultado en formato decimal

    Serial.print("\t");            // se imprime un tabulador para separar las columnas

    Serial.print("\t");  

  

    Serial.print(sensorValue, BIN);    // se imprime el resultado en formato binario en formato de 10 bits

    delay(900);                    // se adiciona un retarno de 0.9 segundos para visualizar los datos

    Serial.println("");            // se imprime un "retorno del carro" para imprimier nuevos valores

    Serial.println("");            // se imprime un "retorno del carro" para imprimier nuevos valores

}

Figura 4. Presentación de las mediciones de voltaje en el monitor serial del Arduino UNO

Listado de piezas

Ítem	Descripción	Cantidad	Precio Unitario	Subtotal
1	Tarjeta Arduino UNO SMD	1	B/. 30.00	B/. 30.00
2	Joystick (potenciómetro)	1	B/. 3.50	B/. 3.50
3	Display LCD	1	B/. 10.50	B/10.50
4	Placa de prueba Arduino	1	B/. 18.00	B/. 18.00
5	Cables de Conexión	13	B/. 0.50	B/. 6.50
			Subtotal	B/. 68.50
			ITBM	B/. 4.80
			Total	B/. 73.30