KY-053 Analog Digital Converter

Der Analog-Digital-Wandler (ADC) ermöglicht es, analoge Spannungswerte auf bis zu 4 Eingängen mit hoher Präzision zu messen. Über den I2C-Bus können entsprechende Befehle gesendet werden, um diese Messungen durchzuführen. Die gemessenen Werte werden dann kodiert auf den I2C-Bus ausgegeben.

Mit einer Auflösung von bis zu 16 Bit können sehr genaue Messungen durchgeführt werden. Der ADC kann unterschiedliche Abtastraten programmieren, was ihn flexibel für verschiedene Anwendungen macht. Er arbeitet in einem Spannungsbereich von 2 V bis 5,5 V und kann Eingangsspannungen bis zur Betriebsspannung messen.

Die einfache Integration über die I2C-Schnittstelle und die Möglichkeit, mehrere ADC-Kanäle zu nutzen, machen diesen Wandler ideal für Projekte, die präzise Spannungsmessungen erfordern. Anwendungen könnten unter anderem in der Datenerfassung, Sensorüberwachung oder in verschiedenen Elektronikprojekten liegen, wo genaue analoge Messungen benötigt werden. Der geringe Betriebsstrom von typischerweise 150μA macht ihn auch für energieeffiziente Anwendungen geeignet.

Änderung der I2C Adresse

Dieser Analog zu Digital Wandler (oder in kurz ADC) besitzt nicht nur eine I2C Adresse. Hierbei handelt es sich um einen ADC welcher 4 verschiedene I2C Adressen besitzen kann. Diese können frei gewählt werden aber im weiteren verlauf wird die Standard Adresse 0x48 benutzt.

In der folgenden Tabelle können Sie alle möglichen Adressen einsehen und auch wie diese zu erreichen sind. Hierbei ist hauptsächlich zu beachten das der ADDR Pin des ADC verantwortlich ist für die Änderung der Adresse.

Anschlussbelegung

Code-Beispiel

Die Arduino-Boards verfügen bereits über einen integrierten 10 Bit-ADC mit 6 Kanälen. Werden weitere Kanäle, oder eine höhere Genauigkeit, benötigt, so kann der Arduino mit Hilfe des KY-053 Analog Digital Converter Moduls um 4 ADC Kanäle mit 16-Bit Genauigkeit erweitert werden.

Um das folgende Codebeispiel auf Ihren Arduino zu laden, empfehlen wir die Verwendung der Arduino IDE. In der IDE können Sie den passenden Port und das richtige Board für Ihr Gerät auswählen.

Es werden für das Codebeispiel auch die folgenden Bibliotheken verwendet:

Adafruit ADS1X15 von Adafruit | veröffentlicht unter der BSD-Lizenz

Diese Bibliotheken können Sie bequem über den Bibliotheken-Manager der Arduino IDE hinzufügen. Kopieren Sie anschließend den unten stehenden Code in Ihre IDE. Um den Code auf den Arduino hochzuladen, klicken Sie einfach auf den Upload-Button.

#include <Adafruit_ADS1X15.h>
#include <math.h>
 
// ADS1115-Modul ist initialisiert - alle weiteren Operationen mit
// dem ADC können mit Hilfe des "ads"-Objekts ausgeführt werden.
Adafruit_ADS1115 ads;
 
void setup() {
  // Initialisiere seriellen Monitor
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Werte der analogen Eingänge des ADS1115 (A0..A3) werden ausgelesen und ausgegeben");
  Serial.println("ADC Bereich: +/- 6.144V (1 bit = 0.1875mV)");
   
  // Dieses Modul verfügt über Signalverstärker an seinen Analogeingängen, 
  // deren Verstärkung in den unten stehenden Bereichen per Software konfiguriert werden kann.
  // Dies ist erforderlich, wenn ein bestimmter Spannungsbereich als Messergebnis 
  // erwartet wird und somit eine höhere Auflösung des Signals erhält.
  // ADS1115
  // -------
  ads.setGain(GAIN_TWOTHIRDS); // 2 / 3x gain +/- 6.144V 1 bit = 0.1875mV
  // ads.setGain(GAIN_ONE); // 1x gain +/- 4.096V 1 bit = 0.125mV
  // ads.setGain(GAIN_TWO); // 2x gain +/- 2.048V 1 bit = 0.0625mV
  // ads.setGain(GAIN_FOUR); // 4x gain +/- 1.024V 1 bit = 0.03125mV
  // ads.setGain(GAIN_EIGHT); // 8x gain +/- 0.512V 1 bit = 0.015625mV
  // ads.setGain(GAIN_SIXTEEN); // 16x gain +/- 0.256V 1 bit = 0.0078125mV
   
  ads.begin();
}
 
void loop() {
  uint16_t adc0, adc1, adc2, adc3;
  float voltage0, voltage1, voltage2, voltage3;
  float gain_conversion_factor;
   
  // Der Befehl "ads.readADC_SingleEnded (0)" ist der eigentliche Vorgang, der die Messung im ADC startet.
  // Die "0" als Variable für diese Funktion definiert den verwendeten Kanal, der gemessen werden soll.
  // Soll z.B. der dritte Kanal gemessen werden, muss die "0" durch die "3" ersetzt werden.
  adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
  adc1 = ads.readADC_SingleEnded(1);
  adc2 = ads.readADC_SingleEnded(2);
  adc3 = ads.readADC_SingleEnded(3);
   
  // Umrechnung der aufgezeichneten Werte in eine Spannung
  voltage0 = ads.computeVolts(adc0);
  voltage1 = ads.computeVolts(adc1);
  voltage2 = ads.computeVolts(adc2);
  voltage3 = ads.computeVolts(adc3);
   
  // Ausgabe der Werte auf der seriellen Schnittstelle
  Serial.print ("A0: "); Serial.print (voltage0); Serial.println (" V");
  Serial.print ("A1: "); Serial.print (voltage1); Serial.println (" V");
  Serial.print ("A2: "); Serial.print (voltage2); Serial.println (" V");
  Serial.print ("A3: "); Serial.print (voltage3); Serial.println (" V");
  Serial.println ("------------------------");
   
  delay (1000);
}