Explorer l'ADS1115 : un CAN 16 bits pour les projets de précision

L'ADS1115 est l'un des convertisseurs analogique-numérique (ADC) les plus utilisés par les fabricants et les passionnés d'électronique en raison de sa polyvalence et de sa précision. Cet appareil 16 bits se connecte facilement aux plateformes telles que Arduino ou Raspberry Pi grâce à son interface I2C. L'ADS1115 a la capacité de mesurer jusqu'à 4 entrées analogiques ou 2 entrées différentielles, offrant une résolution supérieure à celle intégrée à de nombreux microcontrôleurs.

Grâce à son gain programmable et à sa capacité à mesurer à la fois les signaux positifs et négatifs, il est devenu un outil essentiel pour les projets qui nécessitent une plus grande précision que ce que peuvent offrir les CAN internes, comme les capteurs de haute précision ou les mesures de tension faible.

Qu’est-ce que l’ADS1115 ?

L'ADS1115 est un convertisseur analogique-numérique (ADC) qui transforme les signaux analogiques en données numériques traitables par des plateformes telles que Arduino o ESP8266. Cet appareil se distingue par sa résolution de 16 bits, ce qui le rend beaucoup plus précis que les CAN internes des microcontrôleurs tels que le Arduino Uno, qui ne propose que 10 bits.

L'une des fonctionnalités les plus utiles de l'ADS1115 est sa capacité à effectuer des mesures de signaux simples (asymétriques) et différentiels. En mode asymétrique, vous pouvez connecter jusqu'à quatre signaux indépendants, tandis qu'en mode différentiel, vous pouvez connecter deux paires de signaux, permettant ainsi la mesure de signaux négatifs.

Caractéristiques techniques de l'ADS1115

L'ADS1115 intègre plusieurs fonctionnalités avancées qui en font un excellent choix pour les projets où des mesures analogiques haute résolution sont nécessaires :

• Résolution 16 bits : Cela signifie qu’il peut mesurer jusqu’à 65,536 10 niveaux de signaux différents. Cela en fait une option beaucoup plus précise que les CAN XNUMX bits intégrés à la plupart des microcontrôleurs.
• Interface I2C : Il permet à l'appareil de communiquer facilement avec les microcontrôleurs. De plus, il est possible de connecter jusqu'à quatre ADS1115 sur un seul bus grâce à sa broche d'adresse configurable ADDR.
• Modes de mesure : L'appareil offre à la fois des mesures asymétriques (4 canaux indépendants) et différentielles (2 canaux). En mode différentiel, le bruit est réduit et les signaux négatifs peuvent être mesurés.
• PGA programmable : El amplificateur à gain programmable (PGA) Ajuste le gain dans des plages de ±6.144 V à ±0.256 V, permettant une plus grande précision lors de la mesure de basses tensions. A noter que, bien que le PGA permette de gérer jusqu'à ±6.144V, il n'est pas possible de mesurer plus que la tension d'alimentation de l'appareil (5V dans la plupart des cas).
• Comparateur de tension : L'ADS1115 comprend un comparateur programmable qui peut générer une alerte via la broche ALERT lorsqu'un signal dépasse une valeur seuil définie par logiciel.

Modes de fonctionnement

L'ADS1115 dispose de deux modes de fonctionnement principaux pouvant être adaptés en fonction des besoins du projet :

• Conversion continue : Dans ce mode, l'appareil continue de collecter des données en permanence, ce qui est idéal pour les applications de surveillance continue.
• Mode coup unique : L'appareil effectue une lecture, puis passe en mode faible consommation jusqu'à ce qu'il soit invité à effectuer une autre lecture. Ceci est utile lorsque vous souhaitez minimiser la consommation d’énergie des projets alimentés par batterie.

Mode gain programmable (PGA)

L'ADS1115 dispose d'un amplificateur à gain programmable (PGA), ce qui permet d'ajuster sa plage de mesure. Ceci est particulièrement utile lorsque vous travaillez avec des signaux basse tension, car vous pouvez amplifier le signal pour profiter pleinement de la résolution de l'ADC. Les plages prises en charge vont de ±6.144 V à ±0.256 V, offrant une flexibilité dans une grande variété d'applications. Cependant, Il est indispensable de ne pas dépasser la tension d'alimentation de l'appareil, qui est généralement de 5 V, car vous pourriez endommager le convertisseur.

Applications ADS1115

• Mesure du capteur : Lorsque vous avez besoin de lire des données précises provenant de capteurs analogiques, tels que des capteurs de température, de lumière ou de pH, l'ADS1115 devient un outil clé.
• Projets de recherche: Dans certains projets où des changements subtils à de faibles tensions doivent être mesurés, la résolution 16 bits de l'ADS1115 offre la précision nécessaire.
• Surveillance de la batterie : Grâce à sa capacité à mesurer des signaux différentiels et à son comparateur interne, l'ADS1115 peut également être utilisé pour créer des systèmes de surveillance de batterie, où une alerte peut être générée lorsque la tension descend en dessous d'un niveau critique.

Connexion avec Arduino

Connecter l'ADS1115 à une carte Arduino est très simple grâce à son interface I2C. Il vous suffit de connecter les broches SDA et SCL de l'ADC à celles correspondantes sur l'Arduino, en plus d'alimenter l'appareil en 5V.

Ci-dessous, nous vous montrons le schéma de connexion de base :

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

Pour sélectionner l'adresse I2C de l'ADC, il est nécessaire de connecter la broche ADDR à GND, VDD, SDA ou SCL, en obtenant respectivement les adresses 0x48, 0x49, 0x4A ou 0x4B. Selon le nombre d'ADS1115 que vous souhaitez utiliser dans votre projet, cette option devient très utile.

Utilisation de la bibliothèque Adafruit pour ADS1115

Pour simplifier l'utilisation de l'ADS1115 avec Arduino, la bibliothèque Adafruit peut être installée. Cette bibliothèque fournit des exemples très clairs pour vous aider à démarrer. Vous trouverez ci-dessous un exemple de base pour lire les quatre canaux en mode asymétrique :

#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);
}

Ce code lit les quatre canaux analogiques et les convertit en tension, en utilisant le multiplicateur correspondant en fonction du gain que nous mettons dans l'ADC.

Mode différentiel

Le mode différentiel de l'ADS1115 est très utile pour mesurer des tensions négatives ou minimiser le bruit. Ceci est un exemple de base pour effectuer une lecture différentielle entre les broches A0 et 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);
}

Avec ce mode de lecture alternatif, vous pouvez mesurer la différence de tension entre deux entrées, idéal pour les applications où le bruit peut poser problème.

Final Thoughts

L'ADS1115 offre non seulement une précision exceptionnelle pour un CAN de ce type, mais il est également extrêmement simple à utiliser. Son interface I2C et sa capacité à mesurer à la fois des signaux simples et différentiels en font un composant précieux pour tout projet électronique, que vous mesuriez des capteurs à basse tension ou que vous ayez besoin de plus de précision qu'un microcontrôleur classique. En plus, son comparateur intégré ajoute une couche supplémentaire d'utilité en permettant la création d'alarmes lorsque certains seuils sont dépassés, ce qui le rend parfait pour les applications de surveillance. Si vous recherchez précision et fonctionnalité dans vos mesures analogiques, l'ADS1115 est une option fortement recommandée.