Arduino -driven multimeter: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

I detta projekt kommer du att bygga en voltmeter och ohmmeter med digitalRead -funktionen hos en Arduino. Du kommer att kunna få en avläsning nästan varje millisekund, mycket mer exakt än en typisk multimeter.

Slutligen kan data nås på seriemonitorn, som sedan kan kopieras till andra dokument, t.ex. excel, om du vill analysera data.

Dessutom, eftersom typiska Arduinos är begränsade till endast 5V, kommer en anpassning av den potentiella delarkretsen att låta dig ändra den maximala spänningen som Arduino kan mäta.

Det finns också ett brygglikriktarchip i denna krets som gör att multimetern inte bara kan mäta likspänning utan också växelspänning.

Tillbehör

1) 1 x Arduino nano/Arduino Uno + Anslutningskabel

2) 5 cm x 5 cm Perfboard

3) 20 x bygelkablar eller ledningar

4) 1 x 1K motstånd

5) 2x motstånd med samma värde (spelar ingen roll vad värdena är)

6) 1 x 16x2 LCD -skärm (tillval)

7) 1 x DB107 brygglikriktare (kan ersättas med 4 dioder)

8) 1 x 100K eller 250K potentiometer

9) 6 krokodilklämmor

10) 1 x Spärrknapp

11) 1 x 9V batteri + kontaktklämma

Steg 1: Skaffa materialet

De flesta artiklar kan köpas från Amazon. Det finns ett par elektronik -kit på Amazon som ger dig alla grundläggande komponenter som motstånd, dioder, transistorer, etc.

Den jag har hittat för att ge mig en pang för pengarna finns på den här länken.

Jag hade personligen de flesta komponenterna redan eftersom jag gör många av den här typen av projekt. För uppfinnarna där ute i Singapore är Sim Lim Tower rätt plats att köpa alla elektroniska komponenter. I

rekommendera rymdelektronik, kontinental elektronik eller Hamilton elektronik på 3: e våningen.

Steg 2: Förstå kretsen (1)

Kretsen är faktiskt något mer komplicerad än du kan förvänta dig. Denna krets använder potentiella avdelare för att mäta motståndet och lägga till funktionen med variabel maximal spänning för voltmeteraspekten.

I likhet med hur en multimeter kan mäta spänningen i olika steg, 20V, 2000mV, 200mV och så vidare, låter kretsen dig variera den maximala spänningen som enheten kan mäta.

Jag kommer bara att gå igenom syftet med de olika komponenterna.

Steg 3: Förstå kretsen: Syftet med komponenter

1) Arduino används för sin analogRead -funktion. Detta gör att Arduino kan mäta potentialskillnaden mellan den valda analoga stiftet och dess jordstift. I huvudsak spänningen vid den valda stiftet.

2) Potentiometern används för att variera kontrasten på LCD -skärmen.

3) Bygg vidare på att LCD -skärmen kommer att användas för att visa spänningen.

4) De två motstånden med samma värde används för att skapa potentialdelaren för voltmätaren. Detta gör det möjligt att mäta spänningar över bara 5V.

Oneresistor löds på perf -kortet medan den andra motstånden är ansluten med krokodilklämmor.

När du vill ha mer precision och en maxspänning på 5V, skulle du ansluta krokodilklämmorna ihop utan något motstånd däremellan. När du vill ha en maxspänning på 10V skulle du ansluta det andra motståndet mellan krokodilklämmorna.

4) Brygglikriktaren används för att göra valfri växelström, kanske från en dynamo, till DC. Dessutom behöver du nu inte oroa dig för positiva och negativa ledningar när du mäter spänningen.

5) 1K -motståndet används för att göra den potentiella avdelaren för ohmmetern. Spänningsfallet, mätt med analogRead -funktionen, efter att 5V matats in i potentialdelaren indikerar värdet på R2 -motståndet.

6) Den spärrande tryckknappen används för att växla Arduino mellan Voltmeter -läget och Ohmmeter -läget. När knappen är på är värdet 1, Arduino mäter motståndet. När knappen är avstängd är värdet 0, Arduino mäter spänningen.

7) Det kommer 6 krokodilklämmor från kretsen. 2 är spänningsgivarna, 2 är ohmmeterprobesna och de sista 2 används för att variera multimetrarnas maxspänning.

För att öka den maximala spänningen till 10V, skulle du lägga till det andra samma värde motståndet mellan de varierande maximala krokodilklämmorna. För att hålla den maximala spänningen vid 5V, anslut dessa krokodilpinnar ihop utan något motstånd mellan dem.

När du ändrar spänningsgränsen med hjälp av motståndet, se till att ändra värdet på VR i Arduino -koden till motståndsvärdet mellan de varierande maximala krokodilklämmorna.

Steg 4: Sätta ihop kretsen

Det finns ett par alternativ för hur man sätter ihop kretsen.

1) För nybörjare rekommenderar jag att du använder panelen för att bygga kretsen. Det är mycket mindre rörigt än lödning, och det blir lättare att felsöka eftersom ledningarna enkelt kan justeras. Följ anslutningarna som visas på fritzing -bilderna.

I den sista fritz -bilden kan du se 3 par orange ledningar anslutna till ingenting. De ansluter faktiskt till voltmeterproberna, ohmmeterproberna och de maximala spänningsvarierande stiften. De två översta är för ohmmeter. De två mellersta är för voltmetern (kan vara AC- eller DC -spänning). Och de två nedersta är för att variera den maximala spänningen.

2) För mer erfarna individer, prova på att löda kretsen på en perfboard. Det kommer att bli mer permanent och hålla längre. Läs och följ schemat för vägledning. Det heter new-doc.

3) Slutligen kan du också beställa ett färdigt kretskort från SEEED. Allt du behöver göra för att lödda komponenterna. Den nödvändiga Gerberfilen bifogas i steget.

Här är en länk till en Google Drive-mapp med den zippade Gerber-filen:

Steg 5: Kod för Arduino

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

flyta analogr2;

flyta analogr1;

flyta VO1; / Spänning över potentialdelaren för kretsen som mäter motstånd

flottör Spänning;

flyta Motstånd;

float VR; / Detta är motståndet som används för att ändra voltmätarens maximala gräns. Det kan varieras

flyta Co; / Detta är den faktor med vilken spänningen som registreras av arduino måste multipliceras med för att också ta hänsyn till minskningen av spänningen från potentialdelaren. Det är "koefficienten"

int Modepin = 8;

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

lcd.begin (16, 2);

pinMode (Modepin, INPUT);

}

void loop () {

if (digitalRead (Modepin) == HIGH)

{Resistanceread (); }

annan

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

}

void Resistancer läs () {

analogr2 = analogRead (A2);

VO1 = 5*(analogr2/1024);

Motstånd = (2000*VO1)/(1- (VO1/5));

//Serial.println(VO1);

om (VO1> = 4,95)

{lcd.clear (); lcd.print ("Leads not"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("ansluten"); fördröjning (500); }

annan

{//Serial.println(Resistance); lcd.clear (); lcd.print ("Motstånd:"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print (motstånd); fördröjning (500); }}

void Voltageread () {

analogr1 = (analogRead (A0));

//Serial.println(analogr1);

VR = 0; / Ändra det här värdet här om du har ett annat motståndsvärde i stället för VR. Återigen är detta motstånd där för att ändra den maximala spänning som din multimeter kan mäta. Ju högre motstånd här, desto högre spänningsgräns för Arduino.

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

//Serial.println(Co);

om (analogr1 <= 20)

{lcd.clear (); Serial.println (0,00); lcd.print ("Leads not"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("ansluten"); fördröjning (500); }

annan

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

}

Steg 6: Hölje med 3D -skrivare

1. Bortsett från akrylhöljet kommer denna Instructables också att ha ett 3D -tryckt hus, som är något mer hållbart och estetiskt.

2. Det finns ett hål på toppen för att LCD -skärmen ska passa in, och det finns också två hål på sidan för att sonderna och Arduino -kabeln ska komma igenom.

3. På toppen finns ytterligare ett fyrkantigt hål för omkopplaren att passa in. Denna omkopplare är en gång växling mellan ohmmeter och voltmeter.

3. Det finns ett spår på botten på insidan av väggarna för ett tjockt kort att glida in i så att kretsen är ordentligt innesluten även i botten.

4. För att säkra bakpanelen finns det ett par spår på textytan där ett gummiband kan användas för att binda upp det.

Steg 7: 3D -utskriftsfiler

1. Ultimaker Cura användes som skärmaskin och fusion360 användes för att utforma höljet. Ender 3 var den 3D -skrivare som användes för detta projekt.

2..step- och.gcode -filerna har båda bifogats detta steg.

3..step -filen kan laddas ner om du vill göra några ändringar i motivet innan du skriver ut.. Gcode -filen kan laddas upp direkt till din 3D -skrivare.

4. Höljet var tillverkat av orange PLA och tog cirka 14 timmar att skriva ut.

Steg 8: Hölje (utan 3D -utskrift)

1) Du kan använda ett gammalt plastfodral för höljet. Använd en het kniv för att klippa ut facken för LCD -skärmen och knappen.

2) Dessutom kan du kolla in mitt konto för en annan instruerbar där jag beskriver hur man bygger en låda av laserskuren akryl. Du kommer att kunna hitta en svg -fil för laserskäraren.

3) Slutligen kan du bara lämna kretsen utan hölje. Det blir lätt att reparera och modifiera.