De ADS1115 is een van de meest gebruikte analoog naar digitaal converters (ADC) door makers en elektronicaliefhebbers vanwege zijn veelzijdigheid en precisie. Dit 16-bits apparaat maakt dankzij de I2C-interface eenvoudig verbinding met platforms zoals Arduino of Raspberry Pi. De ADS1115 heeft de mogelijkheid om maximaal 4 analoge of 2 differentiële ingangen te meten, waardoor een hogere resolutie wordt geboden dan die in veel microcontrollers is ingebouwd.
Dankzij de programmeerbare versterking en het vermogen om zowel positieve als negatieve signalen te meten, is het een essentieel hulpmiddel geworden voor projecten die een grotere nauwkeurigheid vereisen dan wat interne ADC's kunnen bieden, zoals uiterst nauwkeurige sensoren of lage spanningsmetingen.
Wat is ADS1115?
De ADS1115 is een analoog digitaal converter (ADC) die analoge signalen omzet in digitale gegevens die kunnen worden verwerkt door platforms zoals Arduino o ESP8266. Dit apparaat valt op door zijn 16-bits resolutie, waardoor het veel nauwkeuriger is dan de interne ADC's van microcontrollers zoals de Arduino Uno, die slechts 10 bits biedt.
Een van de handigste kenmerken van de ADS1115 is de mogelijkheid om metingen uitvoeren van zowel eenvoudige (single-ended) als differentiële signalen. In de single-ended-modus kunt u maximaal vier onafhankelijke signalen aansluiten, terwijl u in de differentiële modus twee paar signalen kunt aansluiten, waardoor negatieve signalen kunnen worden gemeten.
Technische kenmerken van de ADS1115
De ADS1115 bevat verschillende geavanceerde functies die hem een uitstekende keuze maken voor projecten waarbij analoge metingen met hoge resolutie nodig zijn:
- 16-bits resolutie: Dit betekent dat hij tot 65,536 verschillende signaalniveaus kan meten. Dit maakt het een veel nauwkeurigere optie dan de 10-bits ADC's die in de meeste microcontrollers zijn ingebouwd.
- I2C-interface: Hierdoor kan het apparaat eenvoudig communiceren met microcontrollers. Bovendien is het mogelijk om maximaal vier ADS1115 op één enkele bus aan te sluiten dankzij de ADDR-configureerbare adrespin.
- Meetmodi: Het apparaat biedt zowel single-ended (4 onafhankelijke kanalen) als differentiële (2 kanalen) metingen. In de differentiële modus wordt ruis verminderd en kunnen negatieve signalen worden gemeten.
- Programmeerbare PGA: El programmeerbare versterkingsversterker (PGA) Past de versterking aan in het bereik van ±6.144V tot ±0.256V, waardoor een grotere nauwkeurigheid mogelijk is bij het meten van lage spanningen. Opgemerkt moet worden dat, hoewel de PGA verwerking tot ±6.144 V mogelijk maakt, het niet mogelijk is om meer te meten dan de voedingsspanning van het apparaat (in de meeste gevallen 5 V).
- Spanningsvergelijker: De ADS1115 bevat een programmeerbare comparator die via de ALERT-pin een waarschuwing kan genereren wanneer een signaal een softwaregedefinieerde drempelwaarde overschrijdt.
Werkingsmodi
De ADS1115 heeft twee hoofdmodi die kunnen worden aangepast aan de behoeften van het project:
- Continue conversie: In deze modus blijft het apparaat voortdurend gegevens verzamelen, ideaal voor continue monitoringtoepassingen.
- Single-shot-modus: Het apparaat voert een meting uit en gaat vervolgens naar de energiebesparende modus totdat er om een nieuwe meting wordt gevraagd. Dit is handig als u het stroomverbruik bij projecten op batterijen wilt minimaliseren.
Programmeerbare versterkingsmodus (PGA).
De ADS1115 heeft een programmeerbare versterkingsversterker (PGA), waarmee u het meetbereik kunt aanpassen. Dit is vooral handig bij het werken met laagspanningssignalen, omdat u het signaal kunt versterken om optimaal te profiteren van de resolutie van de ADC. Ondersteunde bereiken variëren van ±6.144V tot ±0.256V, wat flexibiliteit biedt in een grote verscheidenheid aan toepassingen. Echter, Het is essentieel dat u de voedingsspanning van het apparaat niet overschrijdt, wat meestal 5V is, omdat u de omvormer zou kunnen beschadigen.
ADS1115-toepassingen
- Sensormeting: Wanneer u nauwkeurige gegevens van analoge sensoren, zoals temperatuur-, licht- of pH-sensoren, moet lezen, wordt de ADS1115 een belangrijk hulpmiddel.
- Onderzoeksprojecten: In sommige projecten waar subtiele veranderingen bij kleine spanningen moeten worden gemeten, zorgt de 16-bits resolutie van de ADS1115 voor de nodige precisie.
- Batterijbewaking: Dankzij de mogelijkheid om differentiële signalen te meten en de interne comparator kan de ADS1115 ook worden gebruikt om batterijbewakingssystemen te creëren, waarbij een waarschuwing kan worden gegenereerd wanneer de spanning onder een kritisch niveau daalt.
Verbinding met Arduino
Het aansluiten van de ADS1115 op een Arduino-bord is heel eenvoudig dankzij de I2C-interface. Je hoeft alleen de SDA- en SCL-pinnen van de ADC aan te sluiten op de overeenkomstige op de Arduino, naast het voeden van het apparaat met 5V.
Hieronder laten wij u het basisaansluitschema zien:
VCC (ADS1115) -> 5V (Arduino)
GND (ADS1115) -> GND (Arduino)
SCL (ADS1115) -> SCL (Arduino)
SDA (ADS1115) -> SDA (Arduino)Om het I2C-adres van de ADC te selecteren, is het noodzakelijk om de ADDR-pin aan te sluiten op GND, VDD, SDA of SCL, waardoor respectievelijk de adressen 0x48, 0x49, 0x4A of 0x4B worden verkregen. Afhankelijk van hoeveel ADS1115's u in uw project wilt gebruiken, wordt deze optie erg handig.
Gebruik van de Adafruit-bibliotheek voor ADS1115
Om het gebruik van de ADS1115 met Arduino te vereenvoudigen, kan de Adafruit-bibliotheek worden geïnstalleerd. Deze bibliotheek biedt zeer duidelijke voorbeelden om u op weg te helpen. Hieronder ziet u een basisvoorbeeld voor het lezen van de vier kanalen in de single-ended-modus:
#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);
}Deze code leest de vier analoge kanalen en converteert ze naar spanning, met behulp van de overeenkomstige vermenigvuldiger volgens de versterking die we in de ADC stoppen.
Differentiële modus
De differentiële modus van de ADS1115 is erg handig voor het meten van negatieve spanningen of het minimaliseren van ruis. Dit is een eenvoudig voorbeeld van een differentiële uitlezing tussen pin A0 en 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);
}Met deze alternatieve leesmodus kunt u het spanningsverschil tussen twee ingangen meten, ideaal voor toepassingen waarbij ruis een probleem kan zijn.
Consideraciones finales
De ADS1115 levert niet alleen een uitstekende nauwkeurigheid voor een ADC van dit type, maar is ook uiterst eenvoudig te gebruiken. De I2C-interface en de mogelijkheid om zowel enkele als differentiële signalen te meten, maken het tot een waardevol onderdeel voor elk elektronicaproject, of u nu sensoren meet met lage spanningen of meer precisie nodig heeft dan een typische microcontroller biedt. Daarnaast, de ingebouwde vergelijker voegt een extra laag functionaliteit toe door het mogelijk te maken alarmen te genereren wanneer bepaalde drempels worden overschreden, waardoor het perfect is voor monitoringtoepassingen. Als u op zoek bent naar precisie en functionaliteit bij uw analoge metingen, dan is de ADS1115 een echte aanrader.