基于STM32和电阻分压模块的电压测量

最近从我之前买的模块里拿了个电压传感器,今天来驱动一下

这个模块是真的不好用,误差感觉比较大,其实原理简单,但是可能也因为这个小蓝板不太行。


1. 模块工作原理

市面上常见的电压检测模块结构简单:在输入端串联两个电阻(如100kΩ和20kΩ)构成分压网络,分压比为5:1。被测电压 VinVin​ 经分压后变为 Vout=Vin/5Vout​=Vin​/5,再通过输出端子"S"连接到单片机的ADC引脚。模块还引出"+"、"-"端子用于给内部电路供电(通常接3.3V或5V)。

由于分压电阻存在误差,实际分压比并不严格等于5,且STM32的ADC参考电压(VDDA)也可能偏离3.3V,这是测量误差的主要来源。


2. STM32 HAL库驱动要点

使用STM32CubeMX配置工程时,需注意:

  • ADC配置:选择合适的通道(如PA0),单次转换模式,右对齐,软件触发。采样时间建议设为239.5周期,以减少输入阻抗影响。

  • 串口配置:用于打印电压值,便于调试。

  • 引脚模式:ADC引脚必须设为"模拟输入",禁止上下拉。

驱动代码的核心是读取ADC值并换算成实际电压。若忽略硬件误差,理论公式为:

Vin=ADC值4096×3.3×5Vin​=4096ADC值​×3.3×5

但实际测试中,输入3.3V时打印值只有2.85V,偏差明显。


3. 校准过程:从理论到实用

3.1 单点校准

首先通过万用表测量模块输出端(S引脚)电压,确认分压后电压与输入成比例。例如输入3.3V时,S引脚实测0.660V,但ADC读取值为729(理论应为819),说明参考电压或分压比存在偏差。

单点校准只需测量一个已知电压点 Vknown​ 和对应的ADC值 ADCknown​,计算校准系数:

实际电压:

校准后,3.3V输入显示为3.30V,但测量5V时又偏高至5.23V,说明线性度仍有问题。

3.2 两点校准

单点校准只能保证校准点附近准确,全量程的线性偏差需要通过两点校准来修正。方法如下:

  1. 测量0V点:将模块输入端短接,记录ADC值 ADC0ADC0​。

  2. 测量5V点:输入精确5V(用万用表确认实际电压 V5​),记录ADC值 ADC5​。

  3. 计算线性系数:

  4. 实际电压:


4. 空载读数的处理

模块输入端悬空时,ADC引脚处于高阻态,易受周围电磁干扰,通常会显示0.1~0.5V的虚电压。这是正常现象,一旦接入被测电压,测量值会立刻准确跟随。若需消除空载显示,可以在软件中添加阈值判断(如电压小于0.5V时强制显示0V),但这样会牺牲小电压的测量能力,需根据实际应用权衡。


5. 硬件连接与注意事项

  • 供电:模块"+"、"-"接STM32的3.3V和GND。

  • 信号:模块"S"接ADC引脚。

  • 输入:模块端子"VCC"、"GND"接被测电压(注意极性)。

  • 安全:被测电压不能超过25V(3.3V供电时上限16.5V),以免损坏模块。


6. 总结

使用电阻分压模块时,务必通过校准消除分压电阻和ADC参考电压的误差。

相关推荐
NYFEA14 小时前
徕飞 FCA系列全面上新,一站式I/O扩展国产替代方案
单片机·嵌入式硬件
XiHongShi201615 小时前
STM32H7 FLASH和SRAM标准例程
stm32·单片机·嵌入式硬件
单片机杂货铺16 小时前
【单片机毕业设计选题】基于单片机的智能牛奶保鲜箱设计
人工智能·stm32·单片机·物联网·毕业设计·课程设计
捷瑞电子工坊1 天前
FreeRTOS任务管理:从入门到实践(标准库版)
stm32·嵌入式·freertos·实时操作系统·任务管理·标准外设库·任务挂起与恢复
莫浅子1 天前
day01-USB架构与枚举
c++·单片机·嵌入式驱动
恒锐丰科技韩生1 天前
SS8844T|8.2‑40V 四通道独立半桥驱动 ETSSOP28 带散热焊盘 工业自动化机器人专用
嵌入式硬件·硬件工程
Hello_Damon_Nikola1 天前
INMP441从入门到精通
单片机·嵌入式硬件·物联网
恒锐丰小瑞1 天前
率能SS6810H 32V/1A/双通道H桥驱动芯片,PWM电流控制与混合衰减模式,用于POS打印机/安防相机/机器人
嵌入式硬件·数码相机·机器人·硬件工程
恒锐丰科技林技术员1 天前
SS8812T 双通道 H 桥电机驱动芯片应用解析
经验分享·嵌入式硬件·硬件工程
ye150127774551 天前
12V转3V-5V2A电位器无极调光调速WT7027
stm32·单片机·嵌入式硬件