Ohmmetro

Ohmmetro-1

- Arduino partiamo da zero - n°6

 Post precedente - n°5

 

  Misuriamo una resisistenza.

Ohmmetro arduino

Con questo esperimento si prova a misurare una resistenza utilizzando il convertitore
analogico digitale di arduino.

L'idea di partenza era quella di misurare anche tensione e corrente, ma procedendo per gradi ho cominciato dalla misura della resistenza.

Nel post precedente n°5 ho descritto come utilizzare un partitore resistivo.

Anche per questo progetto si parte da un partitore resistivo ... con una particolarità una delle due resistenze è incognita. ( R1).

Partiamo da qui:

Partitore resistivo



La corrente I che scorre nelle resistenze è uguale Ir1 = Ir2 = I.  ( le resistenze sono in serie).
La corrente I è data da I = Vin / ( R1 + R2).    
Quindi Vout = R2 * I   cioè   Vout =  R2 * Vin / ( R1 + R2)

 Nel nostro progetto fissiamo:

 R1 = Rxx (la nostra resistenza sconosciuta da misurare )

 R2 = R_nota ( una resistenza fissa e conosciuta io ho utilizzato un 10 Kohm)

Vin = 5.0 V cc di arduino.

 calcoleremo Vout leggendo con analogRead il valore numerico restituto sul pin analogico.

dalla formula precedente Vout =  R2 * Vin / ( R1 + R2)  

possiamo ricavare con pochi passaggi la seguente:

R1 = ( ( R2 * Vin / Vout) - R2).

R1 che è nel nostro caso la nostra Rxx ( da misurare).

  Applicheremo quindi la formula trovata per avere il valore in omm di Rxx.

Nel listato troverete:

  Si legge il valore che rappresenta Vout

  valR = analogRead(omm);    // Legge un valore da 0 a 1023

Il valore che rappresenta Vout viene convertito con 

 Vout = (Vin/1024.0) * float(valR);    // Si converte il valore in Volt

e successivamente si calcola la risistenza incognita.

Rxx = ((R_nota * Vin/Vout )- R_nota);    // Si calcola la resistenza

esattamente la formula sopra detta:  R1 = (( R2 * Vin / Vout ) - R2) 

Gli altri passaggi servono per mostrare o migliorare i risultati, nello sketch è comunque commentato ogni passaggio.

 I valori calcolati vengono inviati con la porta seriale al pc quindi si possono visualizzare aprendo il monitor.

 

Vedrete così il valore della resistenza sotto misura.

 

Materiale occorrente per questo progetto:

Arduino, una  Breadboard, Pc e cavo usb.

1) Resistenza da da 10 Kohm.

Filo per collegamenti e alcune resistenze di vario valore per le prove.

 

Realizzate il seguente semplice schema:

 

 

vista Breadboard

 

Nella mia realizzazione ( vedi foto iniziale) ho collegato due fili con due coccodrilli al posto della Rxx  da misurare così da poter facilmente cambiare la resistenza sotto misura.

 

Ecco qui lo sketch:

 

 

/*  Sergio & Adriano Prenleloup
        04 / 05 / 2013
     Lettura resistenza  v. 1.01
 
   Con questo sketch si legge una resistenza 
 utilizzando un partitore resistivo con 
 una resistenza nota ed con la resistenza da misurare (RX)
   Si leggono i valori su monitor seriale
 
 */

// associazione pin in uso
int omm = 2;    //Pin Analogico lettura resistenza 

// variabili utilizzate
int valR = 0;    // valore lettura resistenza

float Vout = 0.0;    //Voltaggio uscita partitore
                    // rispetto a massa
                          
float Vin = 5.0;           // Vcc (5 Volts) voltaggio arduino
                           // se il valore reale si discosta
                           // si inserirà il valore misurato per migliorare la
                           // precisione della misura
                           
float R_nota = 10000.0;    // Valore della resistenza nota (10Komm) 
                           // per migliorare la precisione inserire
                           // il valore reale misurato con precisione
                           
float Rxx = 0.0;           // Valore calcolato della resistenza sotto misura.  
long Resxx = 0;           // per stampare il num intero della resistenza in omm

void setup()
{ 
  Serial.begin(9600);
  pinMode (omm, INPUT);
}
 
void loop()
{
 
 int x = 0;
  // si leggono 10 valori
 for (int i = 0; i <= 9; i++)   
  { 
  valR = analogRead(omm);    // Legge un valore da 0 a 1023
   
    x = x + valR;     // sommatoria letture
  }
    valR = x/10;     // media delle letture
   
   Vout = (Vin/1024.0) * float(valR);    // Si converte il valore in Volt
   Rxx = ((R_nota * Vin/Vout )- R_nota);    // Si calcola la resistenza
  
  if (Rxx > 500 ) {
  // arrotondamento del valore misurato
   Rxx = Rxx/10;
   Rxx = round(Rxx);
   Rxx = Rxx*10;
  // **************************
  }
    //  questi controlli per gestire un eventuale fuori range.
   if (Rxx < 10 ) { Rxx = -1;}
   if (Rxx > 200000) { Rxx = -1;}
  
   Resxx = Rxx;
  
  // si stampano i valori
  Serial.println(" ");                 
  Serial.print("R: ");
  Serial.println(Resxx);
 
  delay(2000);                           // attesa per lettura
 }
 //end 

Nota bene:

Questo ohmmetro presenta alcune limitazioni, si perde in precisione con resistenze oltre i 120 Kohm, ed altrettanto per resistenze sotto i 30 ohm non fornisce valori attendibili.
Il problema è nel rapporto r1/r2 , la massima sensibilità e precisione si ha con un rapporto vicino all'unità.
Si potrebbe ovviare con un commutatore che alterna r2 diverse per realizzare portate di misura in questo modo si potrebbe realizzare uno strumento più preciso.
In ogni modo con quanto esposto chiunque voglia migliorare ha gli elementi per farlo.
Ho realizzato questo esperimento per chi inzia e come me è alle prime armi.
Leggendo sul web ho trovato un commento che consigliava di effettuare la misura del tempo di scarica di un condensatore, questo approccio completamente diverso mi sembra interessante e cercherò di documentarmi meglio.

In ogni caso per valori compresi fra 50 ohm e 120 Kohm la precisione è comparabile ad uno strumento commerciale di tipo economico.

Scarica qui lo sketch ohmmetro

Sono graditi Vostri commenti.

Un saluto a tutti.

Sergio