Controllo stato batteria con Arduino e 3 LED

Cosa imparerai

• come leggere una tensione analogica con Arduino;
• come funziona la conversione ADC a 10 bit;
• come trasformare volt in valori 0–1023;
• come definire soglie di batteria carica, media e scarica;
• come pilotare tre LED in base alla lettura;
• perché non bisogna superare la tensione ammessa dall’ingresso analogico.

Come funziona il progetto

In questo esempio utilizziamo due batterie AA in serie, per una tensione nominale di circa 3 V. Arduino misura la tensione sul pin A0 e accende uno dei tre LED per indicare lo stato: verde quando la batteria è carica, giallo quando è a un livello intermedio e rosso quando è scarica.

Materiale necessario

Schema del circuito

Schema di collegamento per il controllo della batteria con Arduino e tre LED.

Simulazione Tinkercad

Come funziona l’ingresso analogico

Arduino Uno utilizza un convertitore analogico-digitale a 10 bit, quindi analogRead() restituisce un valore compreso tra 0 e 1023:

Da qui possiamo ricavare il valore digitale corrispondente a una tensione:

Soglie di carica usate nel progetto

Per due batterie AA in serie possiamo usare questi intervalli indicativi:

Applicando la formula otteniamo circa 614 per 3 V, 573 per 2,8 V e 450 per 2,2 V.

Collegamenti dei LED

Codice Arduino commentato

// ==========================================================
// CONTROLLO STATO BATTERIA CON ARDUINO
// Lettura su A0 + LED rosso, giallo e verde
// ==========================================================

// Ingresso analogico della batteria
const int batteriaPin = A0;

// LED di stato
const int ledRosso = 8;
const int ledGiallo = 9;
const int ledVerde = 10;

// Soglie usate nel progetto:
// 573 ≈ 2,8 V
// 450 ≈ 2,2 V
const int sogliaCarica = 573;
const int sogliaScarica = 450;

// Valore letto dal convertitore analogico-digitale
int valoreBatteria = 0;

void setup() {

  // Configura i tre LED come uscite
  pinMode(ledRosso, OUTPUT);
  pinMode(ledGiallo, OUTPUT);
  pinMode(ledVerde, OUTPUT);

  // Stato iniziale: tutti spenti
  digitalWrite(ledRosso, LOW);
  digitalWrite(ledGiallo, LOW);
  digitalWrite(ledVerde, LOW);

  // Monitor Seriale utile per calibrazione e debug
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {

  // Legge A0: il risultato va da 0 a 1023
  valoreBatteria = analogRead(batteriaPin);

  // Mostra il valore grezzo sul Monitor Seriale
  Serial.print("ADC batteria: ");
  Serial.println(valoreBatteria);

  // --------------------------------------------------------
  // BATTERIA CARICA
  // Sopra 573, corrispondente a circa 2,8 V
  // in questo esempio.
  // --------------------------------------------------------
  if (valoreBatteria > sogliaCarica) {

    digitalWrite(ledRosso, LOW);
    digitalWrite(ledGiallo, LOW);
    digitalWrite(ledVerde, HIGH);
  }

  // --------------------------------------------------------
  // BATTERIA A LIVELLO INTERMEDIO
  // Da 450 a 573 inclusi.
  // --------------------------------------------------------
  else if (valoreBatteria >= sogliaScarica) {

    digitalWrite(ledRosso, LOW);
    digitalWrite(ledGiallo, HIGH);
    digitalWrite(ledVerde, LOW);
  }

  // --------------------------------------------------------
  // BATTERIA SCARICA
  // Sotto 450, circa 2,2 V in questo esempio.
  // --------------------------------------------------------
  else {

    digitalWrite(ledRosso, HIGH);
    digitalWrite(ledGiallo, LOW);
    digitalWrite(ledVerde, LOW);
  }

  // Aggiornamento circa due volte al secondo
  delay(500);
}

Perché uso else if invece di tre if?

Per gestire i tre stati usiamo if / else if / else: le condizioni sono mutuamente esclusive e in ogni momento resta acceso un solo LED.

Convertire direttamente il valore ADC in volt

Per capire meglio cosa sta succedendo puoi trasformare la lettura in tensione:

int valore = analogRead(A0);

float tensione = valore * (5.0 / 1023.0);

Serial.print("Tensione: ");
Serial.print(tensione, 2);
Serial.println(" V");

Questa formula assume una tensione di riferimento pari a 5,0 V. In una misura reale, la precisione dipende anche dal riferimento analogico e dalla tensione effettiva di alimentazione.

La resistenza da 10 kΩ

La resistenza da 10 kΩ mantiene stabile l’ingresso analogico quando la batteria viene scollegata, evitando che A0 resti flottante e produca letture casuali.

Il suo ruolo pratico è fornire un percorso verso massa quando la sorgente viene rimossa, così l’ingresso A0 non resta flottante.

Attenzione alla tensione massima su A0

Con Arduino Uno, in questa configurazione, la tensione applicata ad A0 non deve superare il riferimento analogico usato dal circuito.

Misurare batterie sopra 5 V

Per esempio, se devi misurare una batteria da 9 V o 12 V, non basta cambiare le soglie nel codice: devi prima ridurre la tensione tramite un partitore resistivo e poi ricostruire matematicamente il valore reale.

Risultato del progetto

Esempio del circuito per il controllo dello stato della batteria.

Scarica lo sketch

Debug rapido

• verifica che la batteria sia collegata ad A0 con massa comune;
• controlla i LED sui pin D8, D9 e D10;
• verifica la polarità dei LED e le relative resistenze;
• usa il Monitor Seriale per osservare il valore ADC reale;
• se il LED cambia continuamente vicino alla soglia, aggiungi isteresi o media delle letture;
• se leggi 0 con batteria collegata, controlla cablaggio e GND;
• non superare la tensione ammessa dall’ingresso analogico.

Variante con isteresi

Se la tensione oscilla vicino a una soglia, il colore può cambiare rapidamente avanti e indietro. Una piccola isteresi evita questo effetto.

// Esempio:
// passa al verde sopra 580,
// ma torna al giallo solo sotto 565.

const int sogliaVerdeOn = 580;
const int sogliaVerdeOff = 565;

Varianti del progetto

• mostrare la tensione su LCD o OLED;
• aggiungere un buzzer quando la batteria è scarica;
• visualizzare una percentuale indicativa;
• mediare più letture per ridurre il rumore;
• aggiungere isteresi tra le soglie;
• usare un partitore per batterie con tensione maggiore;
• registrare l’andamento della tensione nel tempo.

Cosa devi ricordare

Domande frequenti