Explorant l'ADS1115: Un ADC de 16 bits per a projectes de precisió

L'ADS1115 és un dels convertidors analògics a digitals (ADC) més usats pels makers i entusiastes de l'electrònica a causa de la seva versatilitat i precisió. Aquest dispositiu de 16 bits es connecta fàcilment a plataformes com Arduino o Raspberry Pi gràcies a la seva interfície I2C. L'ADS1115 té la capacitat de mesurar fins a 4 entrades analògiques o 2 diferencials, oferint una resolució superior a la integrada a molts microcontroladors.

Gràcies al seu guany programable ia la seva capacitat per mesurar tant senyals positius com negatius, s'ha convertit en una eina imprescindible per a aquells projectes que requereixen una precisió més gran del que poden oferir els ADC interns, com sensors d'alta precisió o mesuraments de voltatges baixos.

Què és l'ADS1115?

L'ADS1115 és un convertidor analògic digital (ADC) que transforma senyals analògics en dades digitals processables per plataformes com Arduino o ESP8266. Aquest dispositiu destaca per la seva resolució de 16 bits, cosa que el fa molt més precís que els ADC interns de microcontroladors com el Arduino Uno, que només ofereix 10 bits.

Una de les característiques més útils de l'ADS1115 és la seva capacitat per realitzar mesuraments tant de senyals simples (single-ended) com diferencials.En el mode single-ended, pots connectar fins a quatre senyals independents, mentre que en el mode diferencial, pots connectar dos parells de senyals, cosa que permet el mesurament de senyals negatius.

Característiques tècniques de l'ADS1115

L'ADS1115 incorpora diverses característiques avançades que el converteixen en una excel·lent opció per a projectes on es necessita una alta resolució en els mesuraments analògics:

• 16 bits de resolució: Això vol dir que pot mesurar fins a 65,536 nivells diferents de senyal. Això ho converteix en una opció molt més precisa que els ADC de 10 bits integrats en la majoria de microcontroladors.
• Interfície I2C: Permet que el dispositiu es comuniqui de manera senzilla amb microcontroladors. A més, és possible connectar fins a quatre ADS1115 en un sol bus gràcies al seu pin de direcció configurable ADDR.
• Maneres de mesura: El dispositiu ofereix tant mesuraments single-ended (4 canals independents) com diferencials (2 canals) En el mode diferencial, el soroll és reduït i es poden mesurar senyals negatius.
• PGA programable: El amplificador de guany programable (PGA) ajusta el guany en rangs que van des de ±6.144V fins a ±0.256V, cosa que permet obtenir una major precisió en mesurar voltatges baixos. Cal destacar que, encara que el PGA permet gestionar fins a ±6.144V, no és possible mesurar més de la tensió d'alimentació del dispositiu (5V en la majoria de casos).
• Comparador de voltatge: L'ADS1115 inclou un comparador programable que pot generar una alerta mitjançant el pin ALERT quan un senyal excedeix un valor de llindar definit per programari.

Maneres d'operació

L'ADS1115 té dues maneres principals d'operació que es poden adaptar segons les necessitats del projecte:

• Conversió contínua: En aquest mode, el dispositiu continua prenent dades constantment, ideal per a aplicacions de monitoratge continu.
• Mode single-shot: El dispositiu pren una lectura i després entra en mode de baix consum fins que se us demani una altra lectura. Això és útil quan voleu minimitzar el consum d'energia en projectes alimentats per bateries.

Mode de guany programable (PGA)

L'ADS1115 té un amplificador de guany programable (PGA), el que et permet ajustar el seu rang de mesura. Això és especialment útil quan treballes amb senyals de baix voltatge, ja que pots amplificar el senyal per aprofitar al màxim la resolució de l'ADC. Els rangs suportats són des de ±6.144V fins a ±0.256V. , el que ofereix flexibilitat en una àmplia varietat d'aplicacions. és fonamental no excedir la tensió d'alimentació del dispositiu, que sol ser de 5V, ja que podries fer malbé el convertidor.

Aplicacions de l'ADS1115

• Mesura de sensors: Quan necessites llegir dades precises de sensors analògics, com ara sensors de temperatura, de llum o de pH, l'ADS1115 es converteix en una eina clau.
• Projectes de recerca: En alguns projectes on cal mesurar canvis subtils en voltatges petits, la resolució de 16 bits de l'ADS1115 proporciona la precisió necessària.
• Monitorització de bateria: Gràcies a la seva capacitat per mesurar senyals diferencials i el seu comparador intern, l'ADS1115 també es pot utilitzar per crear sistemes de monitoratge de bateries, on es pot generar una alerta quan el voltatge cau per sota d'un nivell crític.

Connexió amb Arduino

Connectar l'ADS1115 a una placa Arduino és molt senzill gràcies a la seva interfície I2C. Només cal connectar els pins SDA i SCL de l'ADC als corresponents a l'Arduino, a més d'alimentar el dispositiu amb 5V.

A continuació, us mostrem l'esquema bàsic de connexió:

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

Per seleccionar l'adreça I2C de l'ADC, cal connectar el pin ADDR a GND, VDD, SDA o SCL, obtenint les adreces 0x48, 0x49, 0x4A o 0x4B, respectivament. Depenent de quants ADS1115 vulguis fer servir al teu projecte, aquesta opció es torna molt útil.

Ús de la llibreria Adafruit per a ADS1115

Per simplificar l'ús de l'ADS1115 amb Arduino, podeu instal·lar la llibreria d'Adafruit. Aquesta llibreria proporciona exemples molt clars que us ajudaran a començar. A continuació, un exemple bàsic per a la lectura dels quatre canals en mode single-ended:

#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);
}

Aquest codi realitza la lectura dels quatre canals analògics i els converteix a voltatge, usant el multiplicador corresponent segons el guany que posem a l'ADC.

Mode diferencial

El mode diferencial de l'ADS1115 és molt útil per mesurar voltatges negatius o per minimitzar el soroll. Aquest és un exemple bàsic per fer una lectura diferencial entre els pins A0 i 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);
}

Amb aquest mode alternatiu de lectura, pots mesurar la diferència de voltatge entre dues entrades, ideal per a aplicacions on el soroll pugui ser un problema.

consideracions finals

L'ADS1115 no només brinda una precisió excel·lent per a un ADC d'aquest tipus, sinó que també és extremadament fàcil d'utilitzar. sigui que estiguis mesurant sensors amb voltatges baixos o necessitis més precisió que la que proporciona un microcontrolador típic. el seu comparador incorporat afegeix una capa extra d'utilitat en permetre la creació d'alarmes quan certs llindars són superats, cosa que ho fa perfecte per a aplicacions de monitorització. Si cerqueu precisió i funcionalitat als vostres mesuraments analògics, l'ADS1115 és una opció més que recomanable.