ADS1115 마스터하기: 특징, 핀아웃 및 아두이노 통합 가이드

자동차 전자장치, 고정밀 계측기 또는 기타 고정밀 수집 작업을 하고 계신가요? 아니면 아날로그를 디지털로 변환하여 데이터 분석, 증폭, 정확도 향상을 할 수 있는 신뢰할 수 있는 장치가 필요하신가요? 그렇다면 ADS1115가 필요합니다.

이 글은 이 저전력 장치가 처음이신 분들에게 훌륭한 출발점이 될 것입니다.

정의, 핀 구성, 동작 원리, 인터페이스 방법 등에 대해 더 알아보겠습니다.

시작해볼까요!

ADS1115 ADC 모듈이란?

ADS1115 ADC 모듈은 저전력과 16비트 정밀도 AD 컨버터를 가진 소형 장치입니다. 즉, 이 장치는 내부 기준 전압을 가진 아날로그-디지털 컨버터입니다. 따라서 이 모듈을 사용하여 아날로그를 디지털로 변환함으로써 신호를 강화하고 정확도를 높이며 데이터 분석을 수행할 수 있습니다.

ADS1115 모듈

출처: Wikimedia Commons

ADS1115 모듈은 어떻게 작동하나요?

일반적으로 이 모듈은 발진기와 온보드 기준 전압을 특징으로 합니다. 따라서 호환되는 직렬 인터페이스(I2C)를 통해 데이터를 전송합니다. 이때 장치는 4개의 I2C 슬레이브 주소를 선택합니다. 또한 2.0V~5.5V 범위의 단일 작동 전원을 사용합니다.

ADS1115는 약 860 SPS(초당 샘플 수)의 변환 속도를 실행합니다. 또한 온보드 PGA(프로그래머블 이득 증폭기)를 제공합니다. 온보드 PGA는 PSV(전원 전압)에서 ±256mV의 입력 범위를 제공합니다. 결과적으로 PSV는 크고 작은 고해상도 신호를 측정합니다.

또한 AD1115는 4개의 단일 입력 또는 2개의 차동 입력을 가진 입력 MUX(멀티플렉서)를 특징으로 합니다. 완전 변환 후 자동으로 전원이 차단되는 원샷 모드에서도 작동합니다.

ADS1115 특징

• 2 x 1.5 x 0.4mm 크기의 초소형 패키지
• 연속 및 단일 변환 동작 모드
• 두 개의 차동 입력
• 전원 공급 시 장치 초기화
• ADS1115의 기준 입력은 음/양 압력 제공
• 디지털 획득 출력 범위: 양수 0~32767, 음수 32768~65535
• 변환 속도 범위: 8~860 SPS
• 최소 소비 전력 150µA
• 동작 온도 범위: -40°C ~ +125°C

그뿐만 아닙니다. 이 장치는 세 가지 모드를 지원합니다.

• 고속 모드: 최대 3.4MHz
• 고속 모드: 최대 400kHz
• 표준 모드: 최대 100kHz

ADS1115 핀 구성

ADS1115 16비트 ADC를 아두이노와 인터페이스하는 방법

ADS1115를 아두이노에 인터페이스하는 공학도

ADS1115를 아두이노와 인터페이스하는 것은 로켓 과학이 아닙니다. 왜냐하면 외장형 디지털-아날로그 컨버터(ADC)이기 때문입니다. 의심할 여지 없이 아두이노의 아날로그 입력에 완벽한 내장 ADC들이 있습니다. 하지만 ADS1115는 12C 핀의 도움으로 4개의 16비트 ADC를 제공하여 읽기 쉽게 만듭니다.

아두이노와 ADS1115 인터페이스

여기서 ADS1115 16비트 ADC를 아두이노에 연결하는 방법을 다음 단계로 보여드리겠습니다.

이 프로젝트에 필요한 도구

• ADS1115 센서 (1개)
• 브레드보드 (1개)

• 아두이노 나노/우노 (1개)

아두이노 나노

• 점퍼 와이어 (1개)

점퍼 와이어

• I2C LCD (1개)

1단계: 회로도

먼저 아두이노 모듈을 5V와 GND에 연결합니다. 그런 다음 센서의 결과 핀을 아두이노의 SCL과 SDA 핀에 연결합니다. 흥미롭게도 아두이노의 ADDR 핀이 I2C 장치의 주소를 정의합니다.

따라서 선호되는 방법은 GND와 ADDR 핀을 함께 연결하는 것입니다. 결과적으로 0x48 주소가 됩니다.

2단계: ADC 읽기 코드 (시리얼 출력)

아두이노와 ADS1115 사이에 필요한 연결을 만든 후, 단일 종단 모드용 코드를 실행하는 것이 이상적입니다. 여기서는 시리얼 포트당 값을 확인하고 보드의 4개 채널을 읽어야 합니다. 다음으로 PGA 이득에 따라 달라지는 승수기를 사용하여 값을 전압으로 변환합니다.

이 2단계를 마무리하려면 위 코드를 실행하고 연결을 완료하세요. 그런 다음 9600 보드레이트로 시리얼 모니터를 열면 출력 결과를 볼 수 있습니다. 또는 I2C LCD를 사용하여 결과 코드를 다운로드할 수 있습니다.

3단계: ADC 읽기 코드 (LCD 결과)

이 섹션에서는 아래 코드를 업로드하고 필요한 연결을 완료합니다. 그런 다음 LCD 화면이나 9600 보드레이트 열린 시리얼 모니터에서 결과를 확인합니다.

ADS1115 16비트 ADC를 라즈베리 파이와 인터페이스하기

ADS1115와 라즈베리 파이 인터페이스

I2C 버스 덕분에 라즈베리 파이와 ADS1115 인터페이스는 매우 간단합니다.

따라서 따라야 할 빠른 단계는 다음과 같습니다.

1단계: 배선

라즈베리 파이 연결은 아두이노와 매우 유사합니다. 먼저 ADS1115의 VDD를 라즈베리 파이의 VDD에 연결합니다. 그런 다음 ADS1115와 라즈베리 파이의 GND를 함께 연결합니다. 마지막으로 라즈베리 파이의 SDA와 SCL을 ADS1115의 것과 병합합니다.

2단계: 라이브러리에서 설치

연결 후 다음 단계는 ADS1115 파이썬 라이브러리 설치를 실행하는 것입니다. 이 GitHub 소스 코드로 라이브러리 설치를 실행하는 것을 권장합니다. 다만 라즈베리 파이 라이브러리 설치 실행 전에 안정적인 인터넷 연결이 있는지 확인하세요.

3단계: 소스에서 설치

소스에서 설치를 실행하는 데 필요한 코드는 다음과 같습니다.

설치 전에 GitHub의 라즈베리 터미널에 연결되어 있는지 확인하세요.

4단계: 파이썬 패키지 설치

여기서 라즈베리 터미널을 파이썬 인덱스 패키지에 연결해야 합니다.

설치 실행에 필요한 코드는 다음과 같습니다.

참고: 파이썬 인덱스 패키지에서 직접 설치하면 라이브러리 예제 코드를 찾을 수 없습니다. 따라서 ADS1115 예제를 수동으로 라즈베리 파이에 다운로드하여 실행하는 것을 권장합니다.

ADS1115가 음전압을 읽을 수 있나요?

네, ADS1115는 단일 출력 전원이 있어도 음전압을 읽을 수 있습니다. 또한 -입력 전압을 -숫자로 변환할 수 있습니다.

맺음말

ADS1115 모듈은 입력 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신뢰할 수 있는 장치입니다. 또한 작은 아날로그 신호 값을 변수로 곱하는 프로그래머블 이득 증폭기가 있습니다. 결과적으로 더 높은 신호 값을 얻을 수 있습니다. 따라서 이 장치는 배터리 모니터링 시스템이나 비교기에 효과적입니다.

주제에 대한 질문이나 제안이 있으신가요? 아니면 프로젝트에 모듈이 필요하신가요? 부담 없이 연락 주시면 기꺼이 도와드리겠습니다.