Multímetre alimentat per Arduino: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

En aquest projecte, construireu un voltímetre i un ohmímetre mitjançant la funció digitalRead d’un Arduino. Podreu obtenir una lectura gairebé cada mil·lisegon, molt més precisa que un multímetre típic.

Finalment, es pot accedir a les dades al monitor sèrie, que després es pot copiar a altres documents, p. excel, si voleu analitzar les dades.

A més, atès que els Arduinos típics es limiten a només 5 V, una adaptació del circuit divisor de potencial us permetrà canviar la tensió màxima que pot mesurar l’Arduino.

També hi ha un xip rectificador pont integrat en aquest circuit que permetrà al multímetre mesurar no només la tensió de CC, sinó també la de CA.

Subministraments

1) 1 x Arduino nano / Arduino Uno + Cable de connexió

2) Perfboard de 5cm x 5cm

3) 20 x cables o cables de pont

4) 1 x 1K resistència

5) 2x resistències del mateix valor (no importen quins siguin els valors)

6) Pantalla LCD 1 x 16x2 (opcional)

7) 1 x rectificador de pont DB107 (es pot substituir per 4 díodes)

8) 1 x 100K o 250K potenciòmetre

9) 6 clips de cocodril

10) 1 x polsador de bloqueig

11) 1 x bateria de 9V + clip de connector

Pas 1: Adquisició dels materials

La majoria dels articles es poden comprar a Amazon. Hi ha un parell de kits electrònics a Amazon que us proporcionen tots els components bàsics com ara resistències, díodes, transistors, etc.

El que he trobat per donar-me un cop de força està disponible en aquest enllaç.

Personalment, ja tenia la majoria dels components, ja que tinc molts d’aquests tipus de projectes. Per als inventors que hi ha a Singapur, la torre Sim Lim és el lloc ideal per comprar tots els components electrònics. Jo

recomana electrònica espacial, electrònica continental o electrònica Hamilton a la 3a planta.

Pas 2: entendre el circuit (1)

El circuit és en realitat una mica més complicat del que podríeu esperar. Aquest circuit fa servir divisors de potencial per mesurar la resistència i afegir la característica de tensió màxima variable per a l’aspecte del voltímetre.

De manera similar a com un multímetre pot mesurar la tensió en diverses etapes, 20V, 2000mV, 200mV, etc., el circuit permet variar la tensió màxima que pot mesurar el dispositiu.

Simplement analitzaré el propòsit dels diversos components.

Pas 3: Comprensió del circuit: finalitat dels components

1) Arduino s'utilitza per a la seva funció analogRead. Això permet a Arduino mesurar la diferència de potencial entre el pin analògic seleccionat i el pin de terra. Bàsicament la tensió al pin seleccionat.

2) El potenciòmetre s’utilitza per variar el contrast de la pantalla LCD.

3) Basant-se en això, s'utilitzarà la pantalla LCD per mostrar el voltatge.

4) Les dues resistències del mateix valor s’utilitzen per crear el divisor de potencial per al voltímetre. Això permetrà mesurar tensions superiors a només 5V.

Oneresistor es soldarà al tauler de perf mentre l’altre resistència es connecta mitjançant clips de cocodril.

Quan vulgueu més precisió i un voltatge màxim de 5V, connectareu els clips de cocodril sense que hi hagi cap resistència entremig. Quan vulgueu una tensió màxima de 10V, connectareu la segona resistència entre els clips de cocodril.

4) El rectificador de pont s'utilitza per convertir qualsevol corrent de corrent altern, potser d'una dinamo, en DC. A més, ara no us heu de preocupar dels cables positius i negatius a l’hora de mesurar el voltatge.

5) La resistència 1K s'utilitza per fer el divisor de potencial de l'ohmímetre. La caiguda de tensió, mesurada per la funció analogRead, després d’introduir 5V al divisor de potencial, indicarà el valor de la resistència R2.

6) El polsador de bloqueig s’utilitza per canviar l’Arduino entre el mode de voltímetre i el mode d’ohmetre. Quan el botó està activat, el valor és 1, l'Arduino mesura la resistència. Quan el botó està apagat, el valor és 0, l'Arduino mesura el voltatge.

7) Hi ha 6 clips de cocodril que surten del circuit. 2 són els sondes de tensió, 2 són els sondes d’ohmetre i els 2 darrers s’utilitzen per variar la tensió màxima del multímetre.

Per augmentar la tensió màxima a 10 V, afegiríeu la segona resistència del mateix valor entre els clips màxims de cocodril que varien. Per mantenir la tensió màxima a 5 V, connecteu aquests passadors de cocodril sense que hi hagi cap resistència entre ells.

Sempre que canvieu el límit de tensió mitjançant la resistència, assegureu-vos de canviar el valor de VR al codi Arduino al valor de la resistència entre els clips màxims de cocodril que varien.

Pas 4: ajuntar el circuit

Hi ha un parell d’opcions sobre com muntar el circuit.

1) Per a principiants, recomanaria fer servir la placa per construir el circuit. És molt menys desordenat que la soldadura i serà més fàcil depurar perquè els cables es poden ajustar fàcilment. Seguiu les connexions que es mostren a les fantàstiques imatges.

A la darrera imatge divertida, podeu veure 3 parells de cables taronja connectats a res. Aquests es connecten realment a les sondes de voltímetre, sondes d’ohmímetre i pins de voltatge màxim. Els dos primers són per a l’ohmímetre. Els dos mitjans són per al voltímetre (pot ser voltatge CA o CC). I els dos inferiors són per variar la tensió màxima.

2) Per a persones amb més experiència, proveu de soldar el circuit en un perfboard. Serà més permanent i durarà més temps. Llegiu i seguiu l'esquema com a guia. Es diu new-doc.

3) Finalment, també podeu demanar un PCB prefabricat a SEEED. Tot el que hauríeu de fer per soldar els components. El Gerberfile necessari s'adjunta al pas.

Aquí hi ha un enllaç a una carpeta de Google Drive amb el fitxer Gerber comprimit:

Pas 5: Codi de l'Arduino

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

flotant analogr2;

flotant analogr1;

flotació VO1; / Voltatge del divisor de potencial del circuit que mesura la resistència

Tensió flotant;

Resistència a la flotació;

VR flotant; / Aquesta és la resistència que s'utilitza per canviar el límit màxim del voltímetre. Es pot variar

flotador Co; / Aquest és el factor pel qual s'ha de multiplicar la tensió registrada per l'arduino per tenir en compte també la disminució de la tensió del divisor de potencial. És el "coeficient"

int Modepin = 8;

configuració nul·la ()

{

Serial.begin (9600);

lcd.begin (16, 2);

pinMode (Modepin, INPUT);

}

bucle buit () {

if (digitalRead (Modepin) == HIGH)

{Resistanceread (); }

en cas contrari

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

}

void Resistanceread () {

analogr2 = analogRead (A2);

VO1 = 5 * (analogr2 / 1024);

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

//Serial.println(VO1);

si (VO1> = 4,95)

{lcd.clear (); lcd.print ("No condueix"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("connectat"); retard (500); }

en cas contrari

{//Serial.println(Resistència); lcd.clear (); lcd.print ("Resistència"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print (Resistència); retard (500); }}

void Voltageread () {

analogr1 = (analogRead (A0));

//Serial.println(analogr1);

VR = 0; / Canvieu aquest valor aquí si teniu un valor de resistència diferent en lloc de VR. Una vegada més aquesta resistència hi és per canviar la tensió màxima que pot mesurar el multímetre. Com més gran sigui la resistència, més alt serà el límit de tensió per a l’Arduino.

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

//Serial.println(Co);

si (analogr1 <= 20)

{lcd.clear (); Serial.println (0,00); lcd.print ("No condueix"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("connectat"); retard (500); }

en cas contrari

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

}

Pas 6: carcassa amb impressora 3D

1. A part de la carcassa acrílica, aquestes instruccions també comptaran amb una carcassa impresa en 3D, que és una mica més duradora i estètica.

2. Hi ha un forat a la part superior perquè hi pugui cabre la pantalla LCD, i també hi ha dos forats al costat perquè hi passin les sondes i el cable Arduino.

3. A la part superior, hi ha un altre forat quadrat per inserir l’interruptor. Aquest commutador és el que canvia un cop entre l'ohmímetre i el voltímetre.

3. Hi ha una ranura a les parets interiors del fons perquè hi pugui lliscar un gruixut de manera que el circuit quedi correctament tancat fins i tot a la part inferior.

4. Per assegurar el tauler posterior, hi ha un parell de ranures a la cara del text on es pot utilitzar una goma per lligar-la.

Pas 7: Impressió de fitxers 3D

1. Es va utilitzar Ultimaker Cura com a talladora i fusion360 per dissenyar la carcassa. Ender 3 va ser la impressora 3D utilitzada per a aquest projecte.

2. Els fitxers.step i.gcode s’han adjuntat a aquest pas.

3. El fitxer.step es pot descarregar si voleu fer algunes modificacions al disseny abans d'imprimir. El fitxer.gcode es pot penjar directament a la impressora 3D.

4. La carcassa estava feta de PLA taronja i va trigar unes 14 hores a imprimir-se.

Pas 8: carcassa (sense impressió 3D)

1) Podeu tenir una funda de plàstic antiga per a la seva carcassa. Utilitzeu un ganivet calent per retallar les ranures de la pantalla LCD i del botó.

2) A més, podeu consultar el meu compte per obtenir una altra informació instructiva on us descrigui com construir una caixa amb acrílic tallat per làser. Podreu trobar un fitxer svg per al tallador làser.

3) Finalment, només podeu sortir del circuit sense carcassa. Serà fàcil de reparar i modificar.