Arduino-betriebenes Multimeter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

In diesem Projekt bauen Sie ein Voltmeter und ein Ohmmeter mit der digitalRead-Funktion eines Arduino. Sie können fast jede Millisekunde einen Messwert erhalten, der viel genauer ist als bei einem typischen Multimeter.

Schließlich kann auf dem Serial Monitor auf die Daten zugegriffen werden, die dann auf andere Dokumente kopiert werden können, z. B. Excel, wenn Sie die Daten analysieren möchten.

Da typische Arduinos auf nur 5 V begrenzt sind, können Sie durch eine Anpassung der Potenzialteilerschaltung die maximale Spannung ändern, die der Arduino messen kann.

In diese Schaltung ist auch ein Brückengleichrichterchip integriert, mit dem das Multimeter nicht nur die Gleichspannung, sondern auch die Wechselspannung messen kann.

Lieferungen

1) 1 x Arduino nano/Arduino Uno + Verbindungskabel

2) 5cm x 5cm Perfboard

3) 20 x Überbrückungskabel oder Drähte

4) 1 x 1K Widerstand

5) 2x Widerstände mit gleichem Wert (egal wie die Werte sind)

6) 1 x 16x2 LCD-Bildschirm (optional)

7) 1 x DB107 Brückengleichrichter (kann durch 4 Dioden ersetzt werden)

8) 1 x 100K oder 250K Potentiometer

9) 6 Krokodilklemmen

10) 1 x Einrastender Druckschalter

11) 1 x 9V Batterie + Anschlussklemme

Schritt 1: Beschaffung der Materialien

Die meisten Artikel können bei Amazon gekauft werden. Auf Amazon gibt es einige Elektronik-Kits, die Ihnen alle grundlegenden Komponenten wie Widerstände, Dioden, Transistoren usw.

Diejenige, die ich gefunden habe, um mir ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis zu bieten, ist unter diesem Link verfügbar.

Ich persönlich hatte die meisten Komponenten bereits, da ich viele dieser Arten von Projekten mache. Für die Erfinder da draußen in Singapur ist der Sim Lim Tower der richtige Ort, um alle elektronischen Komponenten zu kaufen. ich

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Schritt 2: Verstehen der Schaltung (1)

Die Schaltung ist tatsächlich etwas komplizierter als Sie vielleicht erwarten. Diese Schaltung verwendet Potentialteiler, um den Widerstand zu messen und das Merkmal der variablen Maximalspannung für den Voltmeteraspekt hinzuzufügen.

Ähnlich wie ein Multimeter die Spannung in verschiedenen Stufen messen kann, 20 V, 2000 mV, 200 mV usw., können Sie mit der Schaltung die maximale Spannung variieren, die das Gerät messen kann.

Ich werde nur auf den Zweck der verschiedenen Komponenten eingehen.

Schritt 3: Verstehen der Schaltung: Zweck der Komponenten

1) Arduino wird für seine analogRead-Funktion verwendet. Dadurch kann der Arduino die Potenzialdifferenz zwischen dem ausgewählten analogen Pin und seinem Massepin messen. Im Wesentlichen die Spannung am ausgewählten Pin.

2) Das Potentiometer wird verwendet, um den Kontrast des LCD-Bildschirms zu variieren.

3) Darauf aufbauend wird der LCD-Bildschirm zur Anzeige der Spannung verwendet.

4) Die beiden Widerstände mit gleichem Wert werden verwendet, um den Potenzialteiler für das Voltmeter zu bilden. Dadurch ist es möglich, Spannungen über nur 5 V zu messen.

Ein Widerstand wird auf das Perfboard gelötet, während der andere Widerstand mit Krokodilklemmen verbunden wird.

Wenn Sie mehr Präzision und eine maximale Spannung von 5 V wünschen, würden Sie die Krokodilklemmen ohne Zwischenwiderstand miteinander verbinden. Wenn Sie eine maximale Spannung von 10 V wünschen, würden Sie den zweiten Widerstand zwischen den Krokodilklemmen anschließen.

4) Der Brückengleichrichter wird verwendet, um jeden Wechselstrom, möglicherweise von einem Dynamo, in Gleichstrom umzuwandeln. Darüber hinaus müssen Sie sich beim Messen der Spannung jetzt nicht mehr um positive und negative Drähte kümmern.

5) Der 1K-Widerstand wird verwendet, um den Potenzialteiler für das Ohmmeter zu bilden. Der Spannungsabfall, gemessen von der analogRead-Funktion, nachdem 5 V in den Potenzialteiler eingegeben wurden, zeigt den Wert des R2-Widerstands an.

6) Der einrastende Druckschalter wird verwendet, um den Arduino zwischen dem Voltmeter-Modus und dem Ohmmeter-Modus umzuschalten. Wenn die Taste eingeschaltet ist, ist der Wert 1, der Arduino misst den Widerstand. Wenn die Taste ausgeschaltet ist, ist der Wert 0, der Arduino misst die Spannung.

7) Es kommen 6 Krokodilklemmen aus der Schaltung. 2 sind die Spannungssonden, 2 sind die Ohmmeter-Sonden und die letzten 2 werden verwendet, um die maximale Spannung des Multimeters zu variieren.

Um die maximale Spannung auf 10 V zu erhöhen, würden Sie den zweiten Widerstand mit dem gleichen Wert zwischen den unterschiedlichen maximalen Krokodilklemmen hinzufügen. Um die maximale Spannung bei 5 V zu halten, verbinden Sie diese Krokodilstifte ohne Widerstand zwischen ihnen.

Wenn Sie die Spannungsgrenze mit dem Widerstand ändern, stellen Sie sicher, dass der Wert von VR im Arduino-Code auf den Widerstandswert zwischen den unterschiedlichen maximalen Krokodilklemmen geändert wird.

Schritt 4: Zusammenbau der Schaltung

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Schaltung zusammenzustellen.

1) Für Anfänger würde ich empfehlen, das Steckbrett zum Aufbau der Schaltung zu verwenden. Es ist viel weniger chaotisch als Löten und es ist einfacher zu debuggen, da die Drähte leicht angepasst werden können. Folgen Sie den auf den Fritzing-Bildern gezeigten Verbindungen.

Im letzten Fritzing-Bild sehen Sie 3 Paare orangefarbener Drähte, die mit nichts verbunden sind. Diese sind tatsächlich mit den Voltmeter-Sonden, Ohmmeter-Sonden und den Pins mit maximaler Spannung verbunden. Die oberen beiden sind für das Ohmmeter. Die mittleren beiden sind für das Voltmeter (kann Wechsel- oder Gleichspannung sein). Und die unteren beiden dienen zum Variieren der maximalen Spannung.

2) Für erfahrenere Personen versuchen Sie, die Schaltung auf ein Perfboard zu löten. Es wird dauerhafter sein und länger dauern. Lesen und befolgen Sie das Schema zur Anleitung. Es heißt new-doc.

3) Schließlich können Sie bei SEEED auch eine vorgefertigte Leiterplatte bestellen. Alles, was Sie tun müssen, um die Komponenten anzulöten. Das notwendige Gerberfile wird im Schritt angehängt.

Hier ist ein Link zu einem Google Drive-Ordner mit der gezippten Gerber-Datei:

Schritt 5: Code für den Arduino

#include LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

Schwimmer analogr2;

Schwimmer analogr1;

Schwimmer VO1; \Spannung über dem Potenzialteiler für die Schaltung, die den Widerstand misst

Schwimmer Spannung;

Schwimmer Widerstand;

schweben VR; \Dies ist der Widerstand, der verwendet wird, um die maximale Grenze des Voltmeters zu ändern. Es kann variiert werden

Schwimmer Co; / Dies ist der Faktor, mit dem die vom Arduino aufgezeichnete Spannung multipliziert werden muss, um auch den Spannungsabfall vom Potenzialteiler zu berücksichtigen. Es ist der "Koeffizient"

int-Modepin = 8;

Void-Setup ()

{

Serial.begin (9600);

lcd.begin(16, 2);

pinMode (Modepin, INPUT);

}

Leere Schleife () {

if (digitalRead (Modepin) == HIGH)

{ Resistanceread(); }

anders

{ lcd.clear(); Spannungsablesung(); }

}

void Resistanceread() {

analogr2 = analogRead(A2);

VO1 = 5*(analogr2/1024);

Widerstand = (2000*VO1)/(1-(VO1/5));

//Seriell.println (VO1);

wenn (VO1 >=4,95)

{ lcd.clear(); lcd.print("Führt nicht"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("verbunden"); Verzögerung (500); }

anders

{//Seriell.println (Widerstand); lcd.clear(); lcd.print("Widerstand:"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print (Widerstand); Verzögerung (500); } }

Void Voltageread () {

analogr1 = (analogRead(A0));

//Seriell.println (analogr1);

VR = 0; \Ändern Sie diesen Wert hier, wenn Sie einen anderen Widerstandswert anstelle von VR haben. Auch hier ist dieser Widerstand dazu da, die maximale Spannung zu ändern, die Ihr Multimeter messen kann. Je höher der Widerstand hier ist, desto höher ist die Spannungsgrenze für den Arduino.

Co = 5/(1000/(1000+VR));

//Seriell.println(Co);

if (analogr1 <=20)

{ lcd.clear(); Serial.println (0.00); lcd.print("Führt nicht"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("verbunden"); Verzögerung (500); }

anders

{Spannung = (Co * (analogr1/1023)); Serial.println (Spannung); lcd.clear(); lcd.print("Spannung:"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print (Spannung); Verzögerung (500); }

}

Schritt 6: Gehäuse mit 3D-Drucker

1. Abgesehen vom Acrylgehäuse verfügt dieses Instructables auch über ein 3D-gedrucktes Gehäuse, das etwas haltbarer und ästhetischer ist.

2. Oben befindet sich ein Loch, in das das LCD passt, und an der Seite befinden sich zwei Löcher für die Sonden und das Arduino-Kabel.

3. Oben befindet sich ein weiteres quadratisches Loch, in das der Schalter passt. Dieser Schalter ist der einmalige Wechsel zwischen Ohmmeter und Voltmeter.

3. An den Innenwänden des Bodens befindet sich eine Nut, in die ein dickes Stück Karte geschoben werden kann, damit der Stromkreis auch unten richtig umschlossen ist.

4. Um die Rückwand zu befestigen, befinden sich auf der Textfläche einige Rillen, in denen ein Gummiband verwendet werden kann, um sie festzubinden.

Schritt 7: 3D-Druckdateien

1. Ultimaker Cura wurde als Slicer verwendet und fusion360 wurde verwendet, um die Hülle zu entwerfen. Ender 3 war der 3D-Drucker, der für dieses Projekt verwendet wurde.

2. Die.step- und.gcode-Dateien wurden beide an diesen Schritt angehängt.

3. Die.step-Datei kann heruntergeladen werden, wenn Sie vor dem Drucken einige Änderungen am Design vornehmen möchten. Die.gcode-Datei kann direkt auf Ihren 3D-Drucker hochgeladen werden.

4. Das Gehäuse wurde aus orangefarbenem PLA hergestellt und das Drucken dauerte etwa 14 Stunden.

Schritt 8: Gehäuse (ohne 3D-Druck)

1) Sie können jedes alte Plastikgehäuse für sein Gehäuse verwenden. Mit einem heißen Messer die Schlitze für das LCD und die Taste ausschneiden.

2) Darüber hinaus können Sie mein Konto für ein anderes anweisbares überprüfen, in dem ich beschreibe, wie man eine Box aus lasergeschnittenem Acryl baut. Sie finden eine SVG-Datei für den Laserschneider.

3) Schließlich können Sie die Schaltung einfach ohne Gehäuse verlassen. Es wird leicht zu reparieren und zu ändern sein.