Construire un voltmètre DIY avec Arduino et écran Nokia 5110

Composants nécessaires

• 1 × Arduino UNO
• 1 × Capteur de tension (module diviseur de tension 0-25V)
• 1 × Écran LCD Nokia 5110
• 1 × Plaque d'essai (breadboard)
• Fils de connexion

Coût total : environ 10 €.

Applications

• Arduino IDE

À propos du projet

Dans ce tutoriel, je vous montre comment construire un voltmètre avec un grand écran LCD Nokia 5110 en utilisant Arduino. C'est une excellente expérience d'apprentissage : vous comprendrez le fonctionnement d'un voltmètre, réviserez la loi d'Ohm et découvrirez la puissance de la plateforme Arduino. Ce projet sert de base pour des projets plus complexes.

Étape 1 : Le module capteur de tension

Ce capteur simple mesure la tension continue de 0 à 25V. Il ne contient que deux résistances (R1 = 30 kΩ, R2 = 7,5 kΩ) formant un diviseur de tension. La formule de sortie est basée sur la loi d'Ohm. Avec 25V en entrée, on obtient 5V en sortie, soit la tension maximale admissible sur une broche analogique de l'Arduino Uno. La résolution avec l'ADC 10 bits de l'Uno est de 25 mV.

Étape 2 : L'écran Nokia 5110

L'écran Nokia 5110 (contrôleur PCD8544) est mon favori pour les projets Arduino. Faible consommation (0,4 mA sans rétroéclairage, < 0,06 mA en veille), interface série simple (8 fils), bibliothèque excellente de Henning Karlsen (lien).

Étape 3 : Câblage

Capteur de tension

• Pin - → GND Arduino
• Pin + → non connecté
• Pin S → Broche analogique A0

Écran Nokia 5110

• RST → Broche numérique 12
• CE → Broche numérique 11
• DC → Broche numérique 10
• DIN → Broche numérique 9
• CLK → Broche numérique 8
• VCC → 3,3V Arduino
• LIGHT → GND (rétroéclairage allumé)
• GND → GND Arduino

Étape 4 : Le code

Le code se compose de deux fichiers : ui.c (graphismes pour l'écran) et VoltMeter.ino (programme principal).

VoltMeter.ino

#include 
LCD5110 lcd(8,9,10,12,11);

extern unsigned char BigNumbers[];
extern uint8_t ui[];
extern uint8_t startScreen[];

float voltage = 0.0;
int sensorPin = A0;
float sensorValue = 0.0f;
String voltageString = "0.0";
int stringLength = 0;
float vout = 0.0;
float vin = 0.0;
float R1 = 30000.0;
float R2 = 7500.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.InitLCD();
  lcd.drawBitmap(0, 0, startScreen, 84, 48);
  lcd.update();
  delay(3000);
  lcd.setFont(BigNumbers);
  delay(1000);
}

void loop() {
  lcd.clrScr();
  lcd.drawBitmap(0, 0, ui, 84, 48);
  voltage = readVoltage();
  Serial.println(voltage);
  voltageString = String(voltage, 1);
  stringLength = voltageString.length();
  displayVoltage(stringLength);
  lcd.update();
  delay(1000);
}

float readVoltage() {
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  vout = (sensorValue * 5.0) / 1024.0;
  vin = vout / (R2/(R1+R2));
  return vin;
}

void displayVoltage(int length) {
  switch(length) {
    case 3: lcd.print(voltageString, 14, 19); break;
    case 4: lcd.print(voltageString, 2, 19); break;
    default: lcd.print(voltageString, 2, 19); break;
  }
}

ui.c (extrait - données graphiques)

#include 
const unsigned char ui[] PROGMEM = { 
  0xFF, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x11, 0x31, 0xF1, 0xD1, 0x01, 0x01,
  0x81, 0xF1, 0x11, 0x11, 0xC1, 0xE1, 0x11, 0x11, 0x11, 0x31, 0xE1, 0xC1, 0x01, 0x01, 0x11, 0xF1,
  // ... (données tronquées pour la lisibilité)
};
const unsigned char startScreen[] PROGMEM = { 
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0xF0, 0xFC, 0xFC, 0xFC, 0xFC,
  // ... (données tronquées)
};

Étape 5 : Test

Testez avec des piles : AA rechargeable, 18650, batterie 12V d'alarme. Les lectures sont très proches d'un multimètre professionnel. Un excellent projet pour débutants démontrant les capacités du matériel et logiciel open source.