 |
Алгоритм изготовления прибора
|
|
|
|
· Составление схемы вольтметра.
· Сборка прибора по схеме.
· Написание и установка программы в микроконтроллер.
· Тестирование прибора и определение его характеристик.
Практическая часть
Схема вольтметра
Составим схему вольтметра, используя знания, полученные из научных источников. [1]
2.2. Сборка прибора:
2.2.1 Взять макетную плату, экран, и Arduino.
2.2.2 Взять в макетную плату, затем соединим экран и Arduino.
2.2.3 Собрать делитель напряжения и подключить германиевый диод
2.2.4 Вставить клеммы и подключить к ним “крокодилы”
2.2.5 Написание программы
2.2.6 Загрузка программы в микроконтроллер
Общий вид прибора
Написание и установка программы в микроконтроллер
с помощью программы Arduino IDE. Подключить микроконтроллер к компьютеру или программатору. Программатор не требуется, так как он уже встроен в микроконтроллер. Код программы:
#include <LiquidCrystal.h>
#define DIODE_DROP 0.7
LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("Battery voltage");
}
void loop() {
float voltage = analogRead(A0) / 1024.0 * 10;
if (voltage > 0.1)
voltage += DIODE_DROP;
lcd.setCursor(1,2);
lcd.print(voltage, 2);
lcd.print(" Volts");
}
Испытание и отладка прибора.
Тестирование прибора опытным путём
Цел: Испытать и отладить собранный вольтметр.
Опыт: Измерим напряжение аккумулятора SONY VTC5 двумя способами:
при помощи собранного вольтметра и коммерческого мультиметра. Показания занесем в таблицу и затем построим графики показаний вольтметра и мультиметра, а также гистограмму кратностей показаний вольтметра.
| Показания вольтметра V | 4,45 | 4,46 | 4,48 | 4,46 | 4,47 | 4,45 | 4,45 | 4,46 | 4,45 | 4,46 |
| Показания мультиметра M | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,21 | 4,20 | 4,20 |
| V-M | 0,25 | 0,26 | 0,28 | 0,26 | 0,27 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,26 |
|
|
|
Таблица 1.
Диаграмма 1.
| Таблица распределения чисел ряда с показаниями вольтметра V | ||||||||
| Значение прибора | 4,45 | 4,46 | 4,47 | 4,48 | ||||
| Кратность | ||||||||
| Частота (относительная частота) | 0,4 | 0,4 | 0,1 | 0,1 | ||||
Таблица 2.
Диаграмма 2.
Диаграмма 3.
| Таблица распределения чисел ряда с показаниями мультиметраM | |||||
| Значение прибора | 4,20 | 4,21 | |||
| Кратность | |||||
| Частота (относительная частота) | 0,9 | 0,1 |
Таблица 3.
Диаграмма 4.
Диаграмма 5.
Размах набора чисел в показаниях вольтметра V: R= 4,48 - 4,45 =0,03
Размах набора чисел в показаниях мультиметра М: R = 4,21 – 4,20 =0,01
Находим среднее арифметическое ряда 1: 
=4,459
Находим среднее арифметическое ряда 2:: 
=4,201
Вывод:
Т.к. размах первого ряда больше, т.е. разброс в показаниях первого прибора, чем у второго, но второй ряд характеризуется большей кратностью, поэтому его можно считать более стабильным, однородным.
Делаем вывод: созданный прибор нуждается в корректировке.
Отладка программы
#include <LiquidCrystal.h>
#define DIODE_DROP 0.45
LiquidCrystal lcd(13, 12, 11, 10, 9, 8);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("Battery voltage");
}
void loop() {
float voltage = analogRead(A0) / 1024.0 * 10;
if (voltage > 0.1)
voltage += DIODE_DROP;
lcd.setCursor(1,2);
lcd.print(voltage, 2);
lcd.print(" Volts");
}
Тестирование прибора опытным путем после отладки.
После произведенной корректировки, заключающийся в сравнении с коммерческим мультиметром получаем результаты измерений
| Показания вольтметра V | 4,21 | 4,22 | 4,21 | 4,21 | 4,22 | 4,21 | 4,21 | 4,21 | 4,21 | 4,21 |
| Показания мультиметра M | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,21 | 4,20 | 4,20 | 4,20 | 4,21 | 4,20 | 4,20 |
| V-M | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
Таблица 1*.
Диаграмма 1*
Таблица распределения чисел ряда с показаниями вольтметра V
| Значение прибора | 4,21 | 4,22 |
| Кратность | ||
| Частота (относительная частота) | 0,8 | 0,2 |
Таблица 2*.
|
|
|
Диаграмма 2*.
Диаграмма 3*.
Размах набора чисел в показаниях вольтметра V: R= 4,22 - 4,21 =0,01
Размах набора чисел в показаниях мультиметра М: R = 4,21 – 4,20 =0,01
Находим среднее арифметическое ряда 1: 
=4,212
Находим среднее арифметическое ряда 2:: =4,201
Разница между средними величинами первого и второго ряда: Δ = 4,212 – 4,201=0,011
Вывод:
Т.к. размах первого ряда равен размаху второго, и оба ряда характеризуются примерно одинаковой кратностью, поэтому можно считать оба ряда стабильными, однородными (гистограммы 2 и 2*, 3 и 3* представлены линейной функцией, в отличие от первых опытов 1 части).
|
|
|
