ADS1115 16-bit ADC: Handleiding voor Arduino & Raspberry Pi

Wat is de ADS1115?

De ADS1115 (Texas Instruments) is een 16-bit, 4-kanaals analoge-naar-digitale converter (ADC) met I2C-interface. Het biedt programmeerbare winst (PGA), differentiële ingangen, lage stroomverbruik en hoge precisie – ideaal voor batterijmonitoring, sensoren, meetapparatuur en audio. Veel gebruikt op breakout-borden (Adafruit, Waveshare, generiek).

Kenmerken

• Resolutie: 16 bit (65536 stappen)
• Kanalen: 4 single-ended (A0-A3) OF 2 differentieel (A0-A1, A2-A3)
• PGA (Programmeerbare Winst): 2/3×, 1×, 2×, 4×, 8×, 16× → invoerbereik ±6,144 V tot ±0,256 V
• Sample rate: 8 – 860 SPS (instelbaar)
• I2C: Standaard (100 kHz), Fast (400 kHz), High-speed (3,4 MHz)
• Adressen: 0x48 (ADDR→GND), 0x49 (ADDR→VDD), 0x4A (ADDR→SDA), 0x4B (ADDR→SCL)
• Voeding: 2,0 – 5,5 V (I/O tolerant tot VDD+0,3V)
• Stroom: ~150 µA actief, 0,5 µA power-down
• Temperatuur: -40 °C tot +125 °C

Pinout (Breakout Bord)

Aansluiten op Arduino (UNO/Nano/ESP32)

ADS1115      Arduino (5V logica)
VDD    →     5V
GND    →     GND
SCL    →     A5 (UNO/Nano) / GPIO22 (ESP32)
SDA    →     A4 (UNO/Nano) / GPIO21 (ESP32)
ADDR   →     GND (adres 0x48)
A0     →     Sensor signaal (bijv. spanningssensor)

Let op: ADS1115 is 5V tolerant op I2C pinnen als VDD=5V. Bij 3,3V MCU (ESP32): voed ADS1115 met 3,3V of gebruik level shifter op SDA/SCL.

Arduino Bibliotheek & Basis Code

Bibliotheek: Adafruit ADS1X15 (Arduino IDE → Bibliotheken beheren → Zoek "ADS1X15" → Installeer Adafruit versie).

#include 
#include 

Adafruit_ADS1115 ads(0x48);  // ADDR → GND

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin();
  if (!ads.begin()) {
    Serial.println("ADS1115 niet gevonden! Check aansluiting/adres.");
    while (1);
  }
  // Optioneel: PGA instellen (default = 1x, ±4.096V)
  // ads.setGain(GAIN_TWOTHIRDS); // ±6.144V (1 bit = 0.1875 mV)
  // ads.setGain(GAIN_ONE);       // ±4.096V (1 bit = 0.125 mV)  DEFAULT
  // ads.setGain(GAIN_TWO);       // ±2.048V (1 bit = 0.0625 mV)
  // ads.setGain(GAIN_FOUR);      // ±1.024V (1 bit = 0.03125 mV)
  // ads.setGain(GAIN_EIGHT);     // ±0.512V (1 bit = 0.015625 mV)
  // ads.setGain(GAIN_SIXTEEN);   // ±0.256V (1 bit = 0.0078125 mV)
  
  // Optioneel: Sample rate
  // ads.setDataRate(RATE_ADS1115_860SPS); // Default 128 SPS
}

void loop() {
  // Single-ended lezing kanaal 0
  int16_t raw = ads.readADC_SingleEnded(0); // 0-3 voor A0-A3
  float voltage = ads.computeVolts(raw);    // Rekening houdend met gain
  
  Serial.print("Raw: "); Serial.print(raw);
  Serial.print("  Spanning: "); Serial.print(voltage, 4); Serial.println(" V");
  
  // Differentieel lezen (A0 - A1)
  // int16_t diff = ads.readADC_Differential_0_1();
  // float diffV = ads.computeVolts(diff);
  
  delay(500);
}

Spanningsdeler voor Hogere Spanningen (Bijv. 0-24V Batterij)

ADS1115 max invoer = VDD + 0,3V. Voor 24V meting: spanningsdeler naar ±4,096V bereik (GAIN_ONE).

Batterij + ──→ [R1 = 47kΩ] ──→ [R2 = 10kΩ] ──→ GND
                    │
                    └──→ A0 (ADS1115)

Uitgang = Vin × (R2 / (R1+R2)) = Vin × 10/57 ≈ Vin × 0,175. 24V → 4,2V (binnen ±4,096V bereik, maar dichtbij limiet). Beter: R1=56k, R2=10k → factor 0,151. 24V → 3,6V. Meetbereik 0-24V, resolutie ≈ 3,6V/32767 ≈ 0,11 mV per bit.

Raspberry Pi Interfacing (Python)

Hardware

ADS1115      Raspberry Pi (3,3V I2C)
VDD    →     3,3V (Pin 1)
GND    →     GND (Pin 6/9/14/20/25/30/34/39)
SCL    →     GPIO 3 (Pin 5, I2C1 SCL)
SDA    →     GPIO 2 (Pin 3, I2C1 SDA)
ADDR   →     GND (0x48)

Activeer I2C: `sudo raspi-config` → Interface Options → I2C → Yes. Reboot.

Python Installatie

sudo apt update && sudo apt install python3-pip git
pip3 install adafruit-circuitpython-ads1x15
# Of systeembreed:
sudo pip3 install adafruit-circuitpython-ads1x15

Python Script

import time
import board
import busio
import adafruit_ads1x15.ads1115 as ADS
from adafruit_ads1x15.analog_in import AnalogIn

i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
ads = ADS.ADS1115(i2c, address=0x48)
# ads.gain = 1  # ±4.096V (default)
# ads.data_rate = 860  # SPS

chan0 = AnalogIn(ads, ADS.P0)  # Single-ended A0
# chan_diff = AnalogIn(ads, ADS.P0, ADS.P1)  # Differentieel A0-A1

while True:
    print(f"Kanaal 0: {chan0.value:>5} raw  {chan0.voltage:.4f} V")
    # print(f"Diff 0-1: {chan_diff.value:>5} raw  {chan_diff.voltage:.4f} V")
    time.sleep(0.5)

Negatieve Spanning Meten

JA, de ADS1115 kan negatieve spanningen meten in differentiële modus (bijv. A0 - A1). Verbind de negatieve bron met A1, positieve met A0, GND gemeenschappelijk. De uitwaarde is dan een signed 16-bit integer (negatief = twee's complement). In single-ended modus is de ingang gerefereerd aan GND → alleen positief ten opzichte van GND.

Veelvoorkomende Toepassingen

• Batterijmonitoring (spanning, stroom via shunt)
• Precisie temperatuursensoren (PT100/PT1000 met Wheatstone brug)
• Lastcel / krachtmeting (HX711 alternatief met hogere resolutie)
• Audio niveau meting (met AC-koppeling)
• Industriële 4-20 mA sensoren (shunt weerstand 250Ω → 1-5V)
• Zonnepaneel monitoring (spanning + stroom)

Tips & Troubleshooting

Conclusie

De ADS1115 is een uitstekende, lage-kost 16-bit ADC voor Arduino en Raspberry Pi. Zijn PGA, differentiële ingangen en I2C-interface maken het veelzijdig voor precisiemeting. De Adafruit bibliotheek maakt integratie trivial. Let op: common-mode spanning blijft binnen 0-VDD, gebruik spanningsdelers voor hogere spanningen, en decoupleer de voeding goed voor optimale ruisprestaties.