01 - PWM und Mittelspannungsmessung

Arbeitsmaterial


Versuchsaufbau
1. Das linke, rote Kabel (Klemme 30 = 5 V) vom Arduino abziehen. 2. Die Arduino-Konsole mit dem blauen USB-Kabel an den PC anschließen. 3. Versuch wie unten dargestellt mit grünen und schwarzen Kabeln und 1kOhm-Widerstand aufbauen. 4. Grünes Kabel am Arduino auf PIN 3 einstecken. .
Arbeitsauftrag
Ziel: Wir wollen ein PWM-Signal auf PIN 3 des Arduino UNO geben. Dann berechnen wir den zu erwartenden "Mittleren Spannungswert" und vergleichen mit dem Messwert des Multimeters. Erklärung: Der Befehl "analogWrite" legt ein PWM-Signals an einen PIN (PWM_Pin) des Arduino: analogWrite(PWM_Pin, Pulsweite); Für die Variable "Pulsweite" sind bei 8 bit erlaubt. Mit 8 bit sind 2 hoch 8 = 256 Werte möglich, also der Wert kann zwischen 0 ... 255 sein. Dabei bedeutet: 0 = 0 V und 255 = 5 V Ein Schritt ist folglich 5 V geteilt durch 255 = 0,0196 V, wir rechnen mit 0,02 V Beispiel 1: An PIN 3 soll eine mittlere Spannung von 2,5 V anliegen: Rechnung: 2,5 V / 0,02 = 125, genau gerechnet 2,5 V / 0,0196 = 128 analogWrite(3, 128); Beispiel 2: An PIN 3 soll eine mittlere Spannung von 1,1 V anliegen 1,1 V / 0,02 = 55 analogWrite(3, 55); Versuch: Prüfung, ob das angeschlossene Arduino UNO R3 vom PC erkannt wird: 1. Schließen Sie das Arduino R3 mit dem blauen USB-Kabel an den Computer an. 2. Starten SIe die Programmierumgebung für das Arduino = IDE 3. Wählen Sie das Menü Werkzeuge - Port. 4. Setzen Sie den Haken an den COM-Port, an dem das Arduino angeschlossen ist. 5. Klicken Sie auf das Menü Werkzeuge - Boardinformationen holen. Wenn das Board richtig angeschlossen ist, wird eine Meldung ausgegeben. Programmcode in das EEPROM des UNO R3 übertragen (flashen) 1. Kopieren Sie mit "Cut and Paste" das nachfolgende Programmlisting in die IDE. 2. Wählen SIe einen Wert für die Pulsweite, z.B. 128 int pulsweite = 128; 3. Berechnen Sie den zu erwartenden Spannungswert mit dem Taschenrechner. 4. Kompilieren Sie die SW und laden Sie diese in den Mikrocontroller. (Mit einem beliebigen Namen abspeichern) 5. Vergleichen Sie den Rechenwert mit dem Wert auf dem angezeigten Wert auf dem Multimeter.
Programmlisting
// Pulsweitenmodulation und Spannungsmessung // Erstellt von Bernhard Pfab 18-10-2016/30-01-2019 // // Die Pulsweite kann Werte zwischen 0 ... 255 annehmen (8 bit) // Dabei bedeutet 0 = 0 V und 255 = 5 V // Ein Schritt ist 5 V / 255 = 0,0196 V also etwa 0,02 V int PWM_Pin = 3; // Die Variable "PWM_Pin" wird mit 3 belegt. int Pulsweite = 128; // Festlegung der Pulsweite 0 ... 255 void setup() { pinMode(PWM_Pin, OUTPUT); // Pin 3 wird als Spannungsausgang (OUTPUT) definiert } void loop() // Anafng der Schleife { analogWrite(PWM_Pin, Pulsweite); // Es wird ein pulsweitenmoduliertes Siganl auf Pin 3 gelegt } // lop end