يعد ADS1115 واحدًا من أكثر المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADC) استخدامًا من قبل المصنعين وعشاق الإلكترونيات نظرًا لتعدد استخداماته ودقته. يتصل هذا الجهاز ذو 16 بت بسهولة بمنصات مثل Arduino أو Raspberry Pi بفضل واجهة I2C الخاصة به. يتمتع ADS1115 بالقدرة على قياس ما يصل إلى 4 مدخلات تناظرية أو 2 مدخلات تفاضلية، مما يوفر دقة أعلى من تلك المدمجة في العديد من وحدات التحكم الدقيقة.
بفضل مكاسبها القابلة للبرمجة وقدرتها على قياس كل من الإشارات الإيجابية والسلبية، فقد أصبحت أداة أساسية لتلك المشاريع التي تتطلب دقة أكبر مما يمكن أن تقدمه ADCs الداخلية، مثل أجهزة الاستشعار عالية الدقة أو قياسات الجهد المنخفض.
ما هو ADS1115؟
ADS1115 عبارة عن محول رقمي تمثيلي (ADC) يقوم بتحويل الإشارات التناظرية إلى بيانات رقمية قابلة للمعالجة بواسطة منصات مثل اردوينو o ESP8266. يتميز هذا الجهاز بدقة 16 بت، مما يجعله أكثر دقة بكثير من ADCs الداخلية لوحدات التحكم الدقيقة مثل Arduino Uno، والذي يقدم 10 بتات فقط.
واحدة من أكثر الميزات المفيدة في ADS1115 هي قدرته على ذلك إجراء قياسات لكل من الإشارات البسيطة (أحادية العضوية) والإشارات التفاضلية. في الوضع أحادي الطرف، يمكنك توصيل ما يصل إلى أربع إشارات مستقلة، بينما في الوضع التفاضلي، يمكنك توصيل زوجين من الإشارات، مما يسمح بقياس الإشارات السلبية.
الخصائص التقنية للADS1115
يتضمن ADS1115 العديد من الميزات المتقدمة التي تجعله اختيارًا ممتازًا للمشاريع التي تتطلب قياسات تناظرية عالية الدقة:
- دقة 16 بت: وهذا يعني أنه يمكنه قياس ما يصل إلى 65,536 مستوى إشارة مختلف. وهذا يجعله خيارًا أكثر دقة من معالجات ADC ذات 10 بت المضمنة في معظم وحدات التحكم الدقيقة.
- واجهة I2C: يسمح للجهاز بالتواصل بسهولة مع وحدات التحكم الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن توصيل ما يصل إلى أربعة ADS1115 على ناقل واحد بفضل دبوس العنوان القابل للتكوين ADDR الخاص به.
- أوضاع القياس: يقدم الجهاز قياسات أحادية (4 قنوات مستقلة) وقياسات تفاضلية (قناتان). في الوضع التفاضلي، يتم تقليل الضوضاء ويمكن قياس الإشارات السلبية.
- برمجة PGA: El مضخم الكسب القابل للبرمجة (PGA) يضبط الكسب في النطاقات من ±6.144 فولت إلى ±0.256 فولت، مما يسمح بدقة أكبر عند قياس الفولتية المنخفضة. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن PGA يسمح بمعالجة ما يصل إلى ±6.144 فولت، إلا أنه لا يمكن قياس أكثر من جهد مصدر الجهاز (5 فولت في معظم الحالات).
- مقارنة الجهد: يشتمل ADS1115 على مقارنة قابلة للبرمجة يمكنها إنشاء تنبيه عبر دبوس ALERT عندما تتجاوز الإشارة قيمة العتبة المحددة بواسطة البرنامج.
أوضاع التشغيل
يحتوي ADS1115 على وضعين رئيسيين للتشغيل يمكن تكييفهما وفقًا لاحتياجات المشروع:
- التحويل المستمر: في هذا الوضع، يستمر الجهاز في أخذ البيانات باستمرار، وهو مثالي لتطبيقات المراقبة المستمرة.
- وضع اللقطة الواحدة: يأخذ الجهاز القراءة ثم ينتقل إلى وضع الطاقة المنخفضة حتى تتم مطالبته بقراءة أخرى. يعد هذا مفيدًا عندما تريد تقليل استهلاك الطاقة في المشروعات التي تعمل بالبطارية.
وضع الكسب القابل للبرمجة (PGA).
يحتوي ADS1115 على مضخم الكسب القابل للبرمجة (PGA)، مما يسمح لك بضبط نطاق القياس الخاص به. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص عند العمل مع إشارات الجهد المنخفض، حيث يمكنك تضخيم الإشارة لتحقيق الاستفادة الكاملة من دقة ADC. تتراوح النطاقات المدعومة من ±6.144 فولت إلى ±0.256 فولت، مما يوفر المرونة في مجموعة واسعة من التطبيقات. لكن، من الضروري عدم تجاوز جهد مصدر الطاقة للجهاز، والذي عادة ما يكون 5 فولت، حيث قد يؤدي ذلك إلى إتلاف المحول.
تطبيقات ADS1115
- قياس الاستشعار: عندما تحتاج إلى قراءة بيانات دقيقة من أجهزة الاستشعار التناظرية، مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة أو الضوء أو الرقم الهيدروجيني، يصبح ADS1115 أداة رئيسية.
- المشاريع البحثية: في بعض المشاريع التي تحتاج إلى قياس التغيرات الطفيفة عند الفولتية الصغيرة، توفر دقة ADS16 ذات 1115 بت الدقة اللازمة.
- مراقبة البطارية: بفضل قدرته على قياس الإشارات التفاضلية ومقارنته الداخلية، يمكن أيضًا استخدام ADS1115 لإنشاء أنظمة مراقبة البطارية، حيث يمكن إنشاء تنبيه عندما ينخفض الجهد إلى ما دون المستوى الحرج.
الاتصال مع اردوينو
يعد توصيل ADS1115 بلوحة Arduino أمرًا بسيطًا للغاية بفضل واجهة I2C الخاصة به. كل ما عليك فعله هو توصيل أطراف SDA وSCL الخاصة بـ ADC مع تلك المقابلة في Arduino، بالإضافة إلى تزويد الجهاز بالطاقة بجهد 5 فولت.
نعرض لك أدناه مخطط الاتصال الأساسي:
VCC (ADS1115) -> 5V (Arduino)
GND (ADS1115) -> GND (Arduino)
SCL (ADS1115) -> SCL (Arduino)
SDA (ADS1115) -> SDA (Arduino)لتحديد عنوان I2C الخاص بـ ADC، من الضروري توصيل دبوس ADDR بـ GND أو VDD أو SDA أو SCL، للحصول على العناوين 0x48 أو 0x49 أو 0x4A أو 0x4B، على التوالي. اعتمادا على عدد ADS1115s الذي تريد استخدامه في مشروعك، يصبح هذا الخيار مفيدا للغاية.
استخدام مكتبة Adafruit لـ ADS1115
لتبسيط استخدام ADS1115 مع Arduino، يمكن تثبيت مكتبة Adafruit. توفر هذه المكتبة أمثلة واضحة جدًا لمساعدتك على البدء. فيما يلي مثال أساسي لقراءة القنوات الأربع في الوضع الفردي:
#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);
}يقرأ هذا الكود القنوات التناظرية الأربع ويحولها إلى جهد، باستخدام المضاعف المقابل وفقًا للكسب الذي نضعه في ADC.
وضع التفاضلية
يعد الوضع التفاضلي لـ ADS1115 مفيدًا جدًا لقياس الفولتية السلبية أو تقليل الضوضاء. هذا مثال أساسي لإجراء قراءة تفاضلية بين الأطراف A0 وA1:
#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);
}باستخدام وضع القراءة البديل هذا، يمكنك قياس فرق الجهد بين مدخلين، وهو مثالي للتطبيقات التي قد تشكل فيها الضوضاء مشكلة.
خاطرة النهائي
لا يوفر ADS1115 دقة فائقة لمحول ADC من هذا النوع فحسب، بل إنه أيضًا سهل الاستخدام للغاية. واجهة I2C الخاصة به وقدرته على قياس كل من الإشارات الفردية والتفاضلية تجعله مكونًا قيمًا لأي مشروع إلكترونيات، سواء كنت تقيس أجهزة استشعار ذات جهد منخفض أو تحتاج إلى دقة أكثر مما يوفره جهاز التحكم الدقيق النموذجي. بجانب، المقارنة المضمنة فيه يضيف طبقة إضافية من المنفعة من خلال السماح بإنشاء إنذارات عند تجاوز حدود معينة، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات المراقبة. إذا كنت تبحث عن الدقة والأداء الوظيفي في قياساتك التناظرية، فإن ADS1115 هو خيار موصى به للغاية.