Entdecken Sie den ADS1115: Ein 16-Bit-ADC für Präzisionsprojekte

  • Der ADS1115 bietet mit seiner 16-Bit-Auflösung eine hohe Präzision.
  • Es ist in der Lage, sowohl einfache als auch differenzielle Signale zu messen, was es vielseitig einsetzbar macht.
  • Programmable Gain (PGA) ermöglicht die Anpassung des gemessenen Spannungsbereichs zur Verbesserung der Genauigkeit.

ads1115

Der ADS1115 ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und Präzision einer der von Herstellern und Elektronikbegeisterten am häufigsten verwendeten Analog-Digital-Wandler (ADC). Dieses 16-Bit-Gerät lässt sich dank seiner I2C-Schnittstelle problemlos mit Plattformen wie Arduino oder Raspberry Pi verbinden. Der ADS1115 kann bis zu 4 analoge oder 2 differenzielle Eingänge messen und bietet eine höhere Auflösung als die in vielen Mikrocontrollern integrierte Auflösung.

Dank seiner programmierbaren Verstärkung und seiner Fähigkeit, sowohl positive als auch negative Signale zu messen, ist er zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Projekte geworden, die eine höhere Präzision erfordern als interne ADCs bieten können, wie z. B. hochpräzise Sensoren oder Spannungsmessungen.

Was ist ADS1115?

Der ADS1115 ist ein Analog-Digital-Wandler (ADC), der analoge Signale in digitale Daten umwandelt, die von Plattformen wie verarbeitet werden können Arduino o ESP8266. Dieses Gerät zeichnet sich durch seine 16-Bit-Auflösung aus, wodurch es viel präziser ist als die internen ADCs von Mikrocontrollern wie dem Arduino Uno, das nur 10 Bit bietet.

Eine der nützlichsten Funktionen des ADS1115 ist seine Fähigkeit Führen Sie Messungen sowohl von einfachen (single-ended) als auch von Differenzsignalen durch. Im Single-Ended-Modus können Sie bis zu vier unabhängige Signale anschließen, während Sie im Differenzmodus zwei Signalpaare verbinden können, was die Messung negativer Signale ermöglicht.

Technische Eigenschaften des ADS1115

ads1115

Der ADS1115 verfügt über mehrere erweiterte Funktionen, die ihn zu einer hervorragenden Wahl für Projekte machen, bei denen hochauflösende analoge Messungen erforderlich sind:

  • 16-Bit-Auflösung: Damit können bis zu 65,536 verschiedene Signalpegel gemessen werden. Dies macht ihn zu einer viel präziseren Option als die in den meisten Mikrocontrollern integrierten 10-Bit-ADCs.
  • I2C-Schnittstelle: Dadurch kann das Gerät problemlos mit Mikrocontrollern kommunizieren. Darüber hinaus ist es dank seines ADDR-konfigurierbaren Adresspins möglich, bis zu vier ADS1115 an einem einzigen Bus anzuschließen.
  • Messmodi: Das Gerät bietet sowohl Single-Ended- (4 unabhängige Kanäle) als auch Differenzmessungen (2 Kanäle). Im Differenzmodus wird das Rauschen reduziert und negative Signale können gemessen werden.
  • Programmierbares PGA: El Verstärker mit programmierbarer Verstärkung (PGA) Passt die Verstärkung im Bereich von ±6.144 V bis ±0.256 V an und ermöglicht so eine höhere Genauigkeit bei der Messung niedriger Spannungen. Es ist zu beachten, dass der PGA zwar die Verarbeitung von bis zu ±6.144 V ermöglicht, es jedoch nicht möglich ist, mehr als die Versorgungsspannung des Geräts (in den meisten Fällen 5 V) zu messen.
  • Spannungskomparator: Der ADS1115 enthält einen programmierbaren Komparator, der über den ALERT-Pin eine Warnung generieren kann, wenn ein Signal einen softwaredefinierten Schwellenwert überschreitet.

Betriebsarten

Der ADS1115 verfügt über zwei Hauptbetriebsmodi, die je nach Projektanforderungen angepasst werden können:

  • Kontinuierliche Konvertierung: In diesem Modus erfasst das Gerät kontinuierlich Daten, ideal für kontinuierliche Überwachungsanwendungen.
  • Einzelschussmodus: Das Gerät nimmt einen Messwert vor und wechselt dann in den Energiesparmodus, bis Sie zu einem weiteren Messwert aufgefordert werden. Dies ist nützlich, wenn Sie den Stromverbrauch bei batteriebetriebenen Projekten minimieren möchten.

Programmable Gain (PGA)-Modus

Der ADS1115 verfügt über eine Verstärker mit programmierbarer Verstärkung (PGA), wodurch Sie den Messbereich anpassen können. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie mit Niederspannungssignalen arbeiten, da Sie das Signal verstärken können, um die Auflösung des ADC voll auszunutzen. Die unterstützten Bereiche reichen von ±6.144 V bis ±0.256 V und bieten Flexibilität in einer Vielzahl von Anwendungen. Jedoch, Es ist unbedingt erforderlich, die Versorgungsspannung des Geräts nicht zu überschreiten, die normalerweise 5 V beträgt, da Sie den Konverter beschädigen könnten.

ADS1115-Anwendungen

  • Sensormessung: Wenn Sie präzise Daten von analogen Sensoren wie Temperatur-, Licht- oder pH-Sensoren auslesen müssen, wird der ADS1115 zu einem wichtigen Werkzeug.
  • Forschungsprojekte: Bei einigen Projekten, bei denen subtile Änderungen bei kleinen Spannungen gemessen werden müssen, sorgt die 16-Bit-Auflösung des ADS1115 für die nötige Präzision.
  • Batterieüberwachung: Dank seiner Fähigkeit, Differenzsignale zu messen, und seines internen Komparators kann der ADS1115 auch zum Aufbau von Batterieüberwachungssystemen verwendet werden, bei denen eine Warnung generiert werden kann, wenn die Spannung unter einen kritischen Wert fällt.

Verbindung mit Arduino

Der Anschluss des ADS1115 an ein Arduino-Board ist dank seiner I2C-Schnittstelle sehr einfach. Sie müssen lediglich die SDA- und SCL-Pins des ADC mit den entsprechenden auf dem Arduino verbinden und das Gerät zusätzlich mit 5 V versorgen.

Nachfolgend zeigen wir Ihnen den grundsätzlichen Anschlussplan:

VCC (ADS1115) -> 5V (Arduino)
GND (ADS1115) -> GND (Arduino)
SCL (ADS1115) -> SCL (Arduino)
SDA (ADS1115) -> SDA (Arduino)

Um die I2C-Adresse des ADC auszuwählen, muss der ADDR-Pin mit GND, VDD, SDA oder SCL verbunden werden, um die Adressen 0x48, 0x49, 0x4A bzw. 0x4B zu erhalten. Je nachdem, wie viele ADS1115 Sie in Ihrem Projekt verwenden möchten, ist diese Option sehr nützlich.

Verwendung der Adafruit-Bibliothek für ADS1115

Um die Verwendung des ADS1115 mit Arduino zu vereinfachen, kann die Adafruit-Bibliothek installiert werden. Diese Bibliothek bietet sehr anschauliche Beispiele, die Ihnen den Einstieg erleichtern. Nachfolgend finden Sie ein einfaches Beispiel für das Auslesen der vier Kanäle im 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);
}

Dieser Code liest die vier analogen Kanäle und wandelt sie in Spannung um, wobei der entsprechende Multiplikator entsprechend der Verstärkung verwendet wird, die wir in den ADC eingegeben haben.

Differential-Modus

Der Differenzmodus des ADS1115 ist sehr nützlich, um negative Spannungen zu messen oder Rauschen zu minimieren. Dies ist ein einfaches Beispiel für eine Differenzablesung zwischen den Pins A0 und 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);
}

Mit diesem alternativen Lesemodus können Sie die Spannungsdifferenz zwischen zwei Eingängen messen, ideal für Anwendungen, bei denen Rauschen ein Problem darstellen kann.

Final Thoughts

Der ADS1115 bietet nicht nur eine für einen ADC dieses Typs herausragende Genauigkeit, sondern ist auch äußerst einfach zu bedienen. Seine I2C-Schnittstelle und die Fähigkeit, sowohl Einzel- als auch Differenzsignale zu messen, machen ihn zu einer wertvollen Komponente für jedes Elektronikprojekt, unabhängig davon, ob Sie Sensoren mit niedrigen Spannungen messen oder eine höhere Präzision benötigen, als ein typischer Mikrocontroller bietet. Außerdem, sein eingebauter Komparator fügt einen zusätzlichen Nutzen hinzu, indem es die Erstellung von Alarmen ermöglicht, wenn bestimmte Schwellenwerte überschritten werden, was es perfekt für Überwachungsanwendungen macht. Wenn Sie bei Ihren analogen Messungen Präzision und Funktionalität suchen, ist der ADS1115 eine sehr empfehlenswerte Option.


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