Construa um Voltímetro DIY com Arduino e Display Nokia 5110 – Guia Passo a Passo

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino UNO	1
Sensor de Tensão (genérico)	1
Display LCD Nokia 5110	1
Protoboard (genérica)	1
Fios jumpers (genéricos)	1

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Neste tutorial, vou mostrar como construir um Voltímetro com um grande display LCD Nokia 5110 usando Arduino.

Construir um voltímetro é uma ótima experiência de aprendizado. Ao terminar, você terá melhor compreensão de como voltímetros funcionam, revisará a Lei de Ohm e verá na prática o quão poderosa a plataforma Arduino pode ser. Com este projeto como base, você poderá facilmente construir projetos mais complexos no futuro.

Você pode usar este projeto para medir tensão DC de vários circuitos eletrônicos ou monitorar o estado da bateria de seus projetos Arduino facilmente. Com o conhecimento adquirido, você também pode construir seu próprio sensor de tensão para criar um voltímetro personalizado.

Passo 1: Obtenha Todas as Peças

As peças necessárias:

• Um Arduino Uno
• Um Sensor de Tensão
• Um Display LCD Nokia 5110
• Uma Protoboard Pequena
• Alguns Fios

O custo do projeto é muito baixo, cerca de 10$.

Passo 2: O Módulo Sensor de Tensão

Este sensor é muito simples e mede tensão DC de 0-25V. Consiste apenas em dois resistores! Você pode construir o seu facilmente ou comprar o módulo por menos de um dólar. Funciona como um divisor de tensão - um circuito comum que converte tensão mais alta em menor usando dois resistores. A fórmula baseia-se na Lei de Ohm.

Neste módulo, R1 = 30.000 Ohms, R2 = 7.500 Ohms. Com 25V na entrada, obtemos 5V na saída - o máximo que um pino analógico do Arduino suporta. Se exceder 25V, queimará o pino analógico. Com 0V na entrada, obtém 0V na saída. Qualquer tensão de 0-25V na entrada resulta em 0-5V na saída.

O Arduino Uno tem ADC de 10 bits, então a resolução é 25mV. Com Arduino Due (ADC 12 bits), consegue resolução melhor, mas precisa construir sensor próprio pois o Due usa lógica 3.3V.

Passo 3: Display LCD Nokia 5110

O Nokia 5110 é meu display favorito para projetos Arduino. É um LCD gráfico básico originalmente para celulares, usa controlador PCD8544 (baixo consumo). Consome apenas 0.4mA ligado (backlight desligado) e <0.06mA em modo sleep!

Interface serial facilita uso com Arduino. Precisa conectar 8 fios e usar a biblioteca: https://www.rinkydinkelectronics.com/library.php?id=47 (desenvolvida por Henning Karlsen).

Passo 4: Construindo o Voltímetro

Conectando o Sensor de Tensão

• Pino - → GND do Arduino
• Pino + → Desconectado
• Pino S → Pino Analógico A0

Conectando o Display Nokia 5110

• RST → Pino Digital 12
• CE → Pino Digital 11
• DC → Pino Digital 10
• DIN → Pino Digital 9
• CLK → Pino Digital 8
• VCC → 3.3V do Arduino
• LIGHT → GND do Arduino (backlight ligado)
• GND → GND do Arduino

Passo 5: O Código do Projeto

O código consiste em 2 arquivos: ui.c (gráficos) e VoltMeter.ino (programa principal).

VoltMeter.ino - Programa Principal

#include 
LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);
extern unsigned char BigNumbers[];
extern uint8_t ui[];
extern uint8_t startScreen[];

float voltage = 0.0;
int sensorPin = A0;
float sensorValue = 0.0f;
String voltageString = "0.0";
int stringLength = 0;
float vout = 0.0;
float vin = 0.0;
float R1 = 30000.0;
float R2 = 7500.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.InitLCD();
  lcd.drawBitmap(0, 0, startScreen, 84, 48);
  lcd.update();
  delay(3000);
  lcd.setFont(BigNumbers);
  delay(1000);
}

void loop() {
  lcd.clrScr();
  lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);
  voltage = readVoltage();
  Serial.println(voltage);
  voltageString = String(voltage, 1);
  stringLength = voltageString.length();
  displayVoltage(stringLength);
  lcd.update();
  delay(1000);
}

float readVoltage() {
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  vout = (sensorValue * 5.0) / 1024.0;
  vin = vout / (R2/(R1+R2));
  return vin;
}

void displayVoltage(int length) {
  switch(length) {
    case 3: lcd.print(voltageString, 14, 19); break;
    case 4: lcd.print(voltageString, 2, 19); break;
    default: lcd.print(voltageString, 2, 19); break;
  }
}

Passo 6: Testando o Projeto

Testei com bateria AA recarregável, bateria 18650 e bateria de alarme 12V. As leituras do nosso voltímetro "caseiro" ficaram muito próximas do multímetro profissional. Ótimo, não?

Este projeto demonstra o que hardware e software open source podem fazer. Em poucos minutos, constrói-se um projeto impressionante! Ideal para iniciantes e ótima experiência de aprendizado.