【原】Arduino使用ADS1115 ADC讀差分電壓

新用戶5228KeDY 2021-10-10

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以前用Arduino碰到過負(fù)電壓，例如某個(gè)電阻一端接地，而其上電流在某個(gè)時(shí)刻反向了，還要測(cè)量電阻兩端的電壓，這個(gè)時(shí)候就會(huì)遇到負(fù)電壓。Arduino本身沒有辦法測(cè)量負(fù)電壓，所以遇到的幾次，都是在GND前面加上3.3V或者用其他的電壓撐起來，之后再在代碼里面減去，挺笨拙地解決了，直到發(fā)現(xiàn)ADS1115。ADS1115可以直接測(cè)量負(fù)電壓。ADS1115是16位分辨率的高精度ADC，51、Arduino、樹莓派等都能使用它，精度高，成本低，資料多(其實(shí)也不多)。

1. ADS1115ADC引腳

下面的模塊是最常見的。它需要尋址。ADDR不同地址不同解碼方式。有四個(gè)地址可用。

以下模塊不太常見。地址預(yù)設(shè)為0x48。不包括警報(bào)/就緒信號(hào)。在大多數(shù)應(yīng)用中，也不需要此信號(hào)。

2. ADS1115ADC模塊尋址

ADS1115的四個(gè)地址是通過將ADDR引腳連接到SCL、SDA、GND或VDD來設(shè)置的。下圖說明了這些連接是如何建立的，并提供了這些連接的地址號(hào)。

3.ADS1115精度與范圍

ADS1115的輸出是有符號(hào)整數(shù)，第一個(gè)位用于表達(dá)正負(fù)號(hào)，因此用于AD轉(zhuǎn)換的數(shù)值，只有個(gè)，首位0，最后一位32767。

默認(rèn)模式下，ADS1115測(cè)量范圍為，即32767表示6.144V，這樣，ADS1115的分辨率就是。

這是遠(yuǎn)大于Arduino ADC的5 mV/bit的分辨率的。

4.Arduino ADS1115單端應(yīng)用

先需要下載Adafruit發(fā)布的ADS1X15的庫，地址https://github.com/adafruit/Adafruit_ADS1X15。

作為Demo，我們要測(cè)量Arduino的3.3V電壓。注意接線圖ADDR與GND連接。

使用以下代碼，注意“Adafruit_ADS1115 ads(0x48);”的地址0x48，目前這個(gè)構(gòu)造函數(shù)在新的庫里面，是不需要顯式聲明地址的，這可以在庫示例里面看到。另外，0.1875 mV因子也是默認(rèn)的。實(shí)際A0、A1、A2、A3是可以同時(shí)采集電壓的。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>

Adafruit_ADS1115 ads(0x48);
float Voltage = 0.0;

void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);
  ads.begin();
}

void loop(void)
{
  int16_t adc0;  // we read from the ADC, we have a sixteen bit integer as a result

  adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
  Voltage = (adc0 * 0.1875)/1000;
  
  Serial.print("AIN0: ");
  Serial.print(adc0);
  Serial.print("\tVoltage: ");
  Serial.println(Voltage, 7);
  Serial.println();
  
  delay(1000);
}

5.ADS1115 Arduino差分測(cè)量

我們前面提到負(fù)電壓，即低于GND的電勢(shì)Arduino無法直接測(cè)量，實(shí)際上對(duì)差分來說，即使兩端均非GND，也是可以直接測(cè)量的，這正是差分測(cè)量的好處。

下面的示例，是在ADS1115的A0與A1之間測(cè)量差分電壓，如果A1電勢(shì)高，就會(huì)得到正的示數(shù)，反之則為負(fù)數(shù)。接線圖如圖，注意A0、A1是ADS1115上面的，別找到Arduino板子上去。Arduino一般默認(rèn)即高阻態(tài)，18650即使接到A0與A1之間，也不會(huì)有什么危險(xiǎn)，但不會(huì)得到正確的示數(shù)。

使用的代碼。庫文件里面也有示例。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>

Adafruit_ADS1115 ads;  // Declare an instance of the ADS1115

int16_t rawADCvalue;  // The is where we store the value we receive from the ADS1115
float scalefactor = 0.1875F; // This is the scale factor for the default +/- 6.144 Volt Range we will use
float volts = 0.0; // The result of applying the scale factor to the raw value

void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);
  ads.begin();
}

void loop(void)
{

  rawADCvalue = ads.readADC_Differential_0_1();
  volts = (rawADCvalue * scalefactor)/1000.0;
  
  Serial.print("Raw ADC Value = ");
  Serial.print(rawADCvalue);
  Serial.print("\tVoltage Measured = ");
  Serial.println(volts,6);
  Serial.println();
  

  delay(1000);
}