ADS1115 je jedným z najpoužívanejších analógovo-digitálnych prevodníkov (ADC) výrobcami a nadšencami elektroniky vďaka svojej všestrannosti a presnosti. Toto 16-bitové zariadenie sa ľahko pripája k platformám ako Arduino alebo Raspberry Pi vďaka rozhraniu I2C. ADS1115 má schopnosť merať až 4 analógové alebo 2 diferenciálne vstupy, čím ponúka vyššie rozlíšenie ako to, ktoré je zabudované do mnohých mikrokontrolérov.
Vďaka svojmu programovateľnému zosilneniu a schopnosti merať pozitívne aj negatívne signály sa stal nevyhnutným nástrojom pre tie projekty, ktoré vyžadujú väčšiu presnosť, než akú môžu ponúknuť interné ADC, ako sú napríklad vysoko presné snímače alebo merania nízkeho napätia.
Čo je ADS1115?
ADS1115 je analógový digitálny konvertor (ADC), ktorý transformuje analógové signály na digitálne dáta spracovateľné platformami ako napr. Arduino o ESP8266. Toto zariadenie vyniká svojim 16-bitovým rozlíšením, vďaka ktorému je oveľa presnejšie ako interné ADC mikrokontrolérov, ako napr. Arduino Uno, ktorý ponúka iba 10 bitov.
Jednou z najužitočnejších funkcií ADS1115 je jeho schopnosť vykonávať merania jednoduchých (jednostranných) aj diferenciálnych signálov. V režime s jedným zakončením môžete pripojiť až štyri nezávislé signály, zatiaľ čo v diferenciálnom režime môžete pripojiť dva páry signálov, čo umožňuje meranie záporných signálov.
Technické vlastnosti ADS1115
ADS1115 obsahuje niekoľko pokročilých funkcií, vďaka ktorým je vynikajúcou voľbou pre projekty, kde sú potrebné analógové merania s vysokým rozlíšením:
- 16 bitové rozlíšenie: To znamená, že dokáže merať až 65,536 10 rôznych úrovní signálu. Vďaka tomu je oveľa presnejšia ako XNUMX-bitové ADC zabudované do väčšiny mikrokontrolérov.
- Rozhranie I2C: Umožňuje zariadeniu jednoducho komunikovať s mikrokontrolérmi. Okrem toho je možné pripojiť až štyri ADS1115 na jednu zbernicu vďaka jeho ADDR konfigurovateľnému adresnému kolíku.
- Režimy merania: Prístroj ponúka ako jednostranné (4 nezávislé kanály), tak aj diferenciálne (2 kanály) merania. V diferenciálnom režime sa zníži šum a možno merať negatívne signály.
- Programovateľné PGA: El zosilňovač s programovateľným zosilnením (PGA) Nastavuje zisk v rozsahu od ±6.144V do ±0.256V, čo umožňuje väčšiu presnosť pri meraní nízkych napätí. Treba poznamenať, že aj keď PGA umožňuje manipuláciu až do ±6.144V, nie je možné merať viac ako je napájacie napätie zariadenia (vo väčšine prípadov 5V).
- Porovnávač napätia: ADS1115 obsahuje programovateľný komparátor, ktorý dokáže generovať výstrahu prostredníctvom kolíka ALERT, keď signál prekročí prahovú hodnotu definovanú softvérom.
Prevádzkové režimy
ADS1115 má dva hlavné režimy prevádzky, ktoré je možné prispôsobiť podľa potrieb projektu:
- Priebežná konverzia: V tomto režime zariadenie pokračuje v neustálom získavaní údajov, čo je ideálne pre aplikácie nepretržitého monitorovania.
- Režim jedného záberu: Zariadenie vykoná čítanie a potom prejde do režimu nízkej spotreby, kým sa nezobrazí výzva na ďalšie čítanie. Je to užitočné, keď chcete minimalizovať spotrebu energie pri projektoch napájaných z batérie.
Režim programovateľného zisku (PGA).
ADS1115 má a zosilňovač s programovateľným zosilnením (PGA), ktorý vám umožňuje upraviť jeho rozsah merania. To je užitočné najmä pri práci s nízkonapäťovými signálmi, pretože signál môžete zosilniť, aby ste naplno využili rozlíšenie ADC. Podporované rozsahy sú od ±6.144V do ±0.256V, čo ponúka flexibilitu v širokej škále aplikácií. však Je nevyhnutné, aby ste neprekročili napájacie napätie zariadenia, čo je zvyčajne 5V, pretože by ste mohli poškodiť prevodník.
Aplikácie ADS1115
- Meranie senzora: Keď potrebujete čítať presné údaje z analógových snímačov, ako sú snímače teploty, svetla alebo pH, ADS1115 sa stáva kľúčovým nástrojom.
- Výskumné projekty: V niektorých projektoch, kde je potrebné merať jemné zmeny pri malých napätiach, poskytuje 16-bitové rozlíšenie ADS1115 potrebnú presnosť.
- Monitorovanie batérie: Vďaka svojej schopnosti merať diferenciálne signály a internému komparátoru je možné ADS1115 použiť aj na vytváranie systémov monitorovania batérie, kde môže byť generované upozornenie, keď napätie klesne pod kritickú úroveň.
Spojenie s Arduinom
Pripojenie ADS1115 k Arduino doske je veľmi jednoduché vďaka rozhraniu I2C. Potrebujete iba pripojiť piny SDA a SCL ADC k zodpovedajúcim na Arduine, navyše k napájaniu zariadenia 5V.
Nižšie vám ukážeme základnú schému zapojenia:
VCC (ADS1115) -> 5V (Arduino)
GND (ADS1115) -> GND (Arduino)
SCL (ADS1115) -> SCL (Arduino)
SDA (ADS1115) -> SDA (Arduino)Pre výber I2C adresy ADC je potrebné pripojiť pin ADDR na GND, VDD, SDA alebo SCL, čím získate adresy 0x48, 0x49, 0x4A alebo 0x4B. V závislosti od toho, koľko ADS1115 chcete použiť vo svojom projekte, sa táto možnosť stáva veľmi užitočnou.
Použitie knižnice Adafruit pre ADS1115
Pre zjednodušenie používania ADS1115 s Arduino je možné nainštalovať knižnicu Adafruit. Táto knižnica poskytuje veľmi jasné príklady, ktoré vám pomôžu začať. Nižšie je uvedený základný príklad čítania štyroch kanálov v režime s jedným koncom:
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>
Adafruit_ADS1115 ads;
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
ads.begin();
}
void loop(void) {
int16_t adc0, adc1, adc2, adc3;
adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
adc1 = ads.readADC_SingleEnded(1);
adc2 = ads.readADC_SingleEnded(2);
adc3 = ads.readADC_SingleEnded(3);
Serial.print("AIN0: "); Serial.println(adc0 * 0.1875);
Serial.print("AIN1: "); Serial.println(adc1 * 0.1875);
Serial.print("AIN2: "); Serial.println(adc2 * 0.1875);
Serial.print("AIN3: "); Serial.println(adc3 * 0.1875);
delay(1000);
}Tento kód číta štyri analógové kanály a konvertuje ich na napätie pomocou zodpovedajúceho multiplikátora podľa zosilnenia, ktoré sme vložili do ADC.
Diferenčný režim
Diferenciálny režim ADS1115 je veľmi užitočný na meranie záporných napätí alebo minimalizáciu šumu. Toto je základný príklad na vykonanie diferenciálneho čítania medzi kolíkmi A0 a A1:
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_ADS1015.h>
Adafruit_ADS1115 ads;
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
ads.begin();
}
void loop(void) {
int16_t results;
results = ads.readADC_Differential_0_1();
Serial.print("Diferencial: "); Serial.println(results * 0.1875);
delay(1000);
}Pomocou tohto alternatívneho režimu čítania môžete merať rozdiel napätia medzi dvoma vstupmi, čo je ideálne pre aplikácie, kde môže byť problémom šum.
Consideraciones finala
ADS1115 nielenže poskytuje vynikajúcu presnosť pre ADC tohto typu, ale je tiež mimoriadne ľahko použiteľný. Jeho rozhranie I2C a schopnosť merať jednotlivé aj diferenciálne signály z neho robia cennú súčasť pre akýkoľvek elektronický projekt, či už meriate snímače s nízkym napätím alebo potrebujete väčšiu presnosť, než poskytuje typický mikrokontrolér. okrem toho jeho vstavaný komparátor pridáva ďalšiu vrstvu užitočnosti tým, že umožňuje vytváranie alarmov pri prekročení určitých prahových hodnôt, vďaka čomu je ideálny pre monitorovacie aplikácie. Ak hľadáte presnosť a funkčnosť vo svojich analógových meraniach, ADS1115 je vysoko odporúčaná možnosť.