Multimetro alimentato da Arduino: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

In questo progetto, costruirai un voltmetro e un ohmmetro usando la funzione digitalRead di un Arduino. Sarai in grado di ottenere una lettura quasi ogni millisecondo, molto più precisa di un normale multimetro.

Infine, è possibile accedere ai dati sul monitor seriale, che poi possono essere copiati su altri documenti, ad es. excel, se vuoi analizzare i dati.

Inoltre, poiché i tipici Arduino sono limitati a soli 5 V, un adattamento del circuito divisore di potenziale consentirà di modificare la tensione massima che l'Arduino può misurare.

C'è anche un chip raddrizzatore a ponte incorporato in questo circuito che consentirà al multimetro di misurare non solo la tensione CC ma anche la tensione CA.

Forniture

1) 1 x Arduino nano/Arduino Uno + cavo di collegamento

2) Tavola Perf 5 cm x 5 cm

3) 20 x cavi jumper o fili

4) 1 x 1K resistore

5) 2x resistori dello stesso valore (non importa quali siano i valori)

6) Schermo LCD 1 x 16x2 (opzionale)

7) 1 x raddrizzatore a ponte DB107 (può essere sostituito con 4 diodi)

8) 1 x potenziometro da 100K o 250K

9) 6 mollette a coccodrillo

10) 1 x interruttore a scatto a scatto

11) 1 x batteria 9V + clip connettore

Passaggio 1: acquisizione dei materiali

La maggior parte degli articoli può essere acquistata su Amazon. Ci sono un paio di kit di elettronica su Amazon che ti forniscono tutti i componenti di base come resistori, diodi, transistor, ecc.

Quello che ho trovato per darmi un buon rapporto qualità-prezzo è disponibile su questo link.

Personalmente avevo già la maggior parte dei componenti poiché faccio molti di questi tipi di progetti. Per gli inventori di Singapore, Sim Lim Tower è il posto dove andare per acquistare tutti i componenti elettronici. io

consiglia l'elettronica Space, l'elettronica Continental o l'elettronica Hamilton al 3° piano.

Passaggio 2: comprensione del circuito (1)

Il circuito è in realtà leggermente più complicato di quanto ci si potrebbe aspettare. Questo circuito utilizza divisori di potenziale per misurare la resistenza e aggiungere la caratteristica di tensione massima variabile per l'aspetto del voltmetro.

Simile a come un multimetro può misurare la tensione a vari stadi, 20V, 2000mV, 200mV e così via, il circuito consente di variare la tensione massima che il dispositivo può misurare.

Esaminerò solo lo scopo dei vari componenti.

Passaggio 3: comprensione del circuito: scopo dei componenti

1) Arduino è usato per la sua funzione analogRead. Ciò consente ad Arduino di misurare la differenza di potenziale tra il pin analogico selezionato e il suo pin di terra. Essenzialmente la tensione al pin selezionato.

2) Il potenziometro serve per variare il contrasto dello schermo LCD.

3) Basandosi su questo, lo schermo LCD verrà utilizzato per visualizzare la tensione.

4) I due resistori dello stesso valore vengono utilizzati per creare il divisore di potenziale per il voltmetro. Ciò consentirà di misurare tensioni superiori a soli 5V.

Una resistenza sarà saldata sulla scheda perforata mentre l'altra resistenza è collegata tramite clip a coccodrillo.

Quando si desidera una maggiore precisione e una tensione massima di 5 V, collegare le clip a coccodrillo insieme senza alcuna resistenza in mezzo. Quando si desidera una tensione massima di 10 V, collegare il secondo resistore tra i morsetti a coccodrillo.

4) Il raddrizzatore a ponte viene utilizzato per trasformare qualsiasi corrente alternata, magari da una dinamo, in corrente continua. Inoltre, ora non devi preoccuparti dei fili positivi e negativi durante la misurazione della tensione.

5) Il resistore da 1K viene utilizzato per realizzare il divisore di potenziale per l'ohmmetro. La caduta di tensione, misurata dalla funzione analogRead, dopo l'immissione di 5V nel partitore di potenziale indicherà il valore del resistore R2.

6) L'interruttore a scatto viene utilizzato per commutare l'Arduino tra la modalità Voltmetro e la modalità Ohmmetro. Quando il pulsante è acceso, il valore è 1, Arduino sta misurando la resistenza. Quando il pulsante è spento, il valore è 0, Arduino sta misurando la tensione.

7) Dal circuito escono 6 coccodrilli. 2 sono le sonde di tensione, 2 sono le sonde dell'ohmmetro e le ultime 2 servono per variare la tensione massima del multimetro.

Per aumentare la tensione massima a 10V, aggiungeresti il secondo resistore dello stesso valore tra le diverse clip a coccodrillo massime. Per mantenere la tensione massima a 5V, collega insieme quei pin a coccodrillo senza alcun resistore tra di loro.

Ogni volta che si modifica il limite di tensione utilizzando il resistore, assicurarsi di modificare il valore di VR nel codice Arduino con il valore del resistore tra le clip a coccodrillo massime variabili.

Passaggio 4: mettere insieme il circuito

Ci sono un paio di opzioni su come mettere insieme il circuito.

1) Per i principianti, consiglierei di utilizzare la breadboard per costruire il circuito. È molto meno disordinato della saldatura e sarà più facile eseguire il debug perché i fili possono essere regolati facilmente. Segui i collegamenti mostrati nelle immagini fritzing.

Nell'ultima immagine fritzing, puoi vedere 3 coppie di fili arancioni collegati a nulla. Questi si collegano effettivamente alle sonde del voltmetro, alle sonde dell'ohmmetro e ai pin di variazione della tensione massima. I primi due sono per l'ohmmetro. I due centrali sono per il voltmetro (può essere tensione CA o CC). E i due in basso servono per variare la tensione massima.

2) Per le persone più esperte, prova a saldare il circuito su una perfboard. Sarà più permanente e durerà più a lungo. Leggere e seguire lo schema come guida. Si chiama new-doc.

3) Infine, puoi anche ordinare un PCB prefabbricato da SEEED. Tutto quello che dovresti fare è saldare i componenti. Il Gerberfile necessario è allegato al passaggio.

Ecco un collegamento a una cartella di Google Drive con il file Gerber zippato:

Passaggio 5: codice per Arduino

#include LCD a cristalli liquidi (12, 11, 5, 4, 3, 2);

galleggiante analogr2;

galleggiante analogr1;

galleggiante VO1; \Tensione attraverso il divisore di potenziale per il circuito che misura la resistenza

galleggiante Tensione;

resistenza al galleggiamento;

galleggiante VR; \Questo è il resistore utilizzato per modificare il limite massimo del voltmetro. Può essere variato

galleggiante Co; \Questo è il fattore per il quale deve essere moltiplicata la tensione registrata dall'arduino per tenere conto anche della diminuzione di tensione dal partitore di potenziale. è il "coefficiente"

int Modepin = 8;

configurazione nulla()

{

Serial.begin(9600);

lcd.begin(16, 2);

pinMode (Modepin, INPUT);

}

ciclo vuoto() {

if(digitalRead(Modepin) == HIGH)

{ Resistanceread(); }

altro

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

}

void Resistanceread() {

analogr2 = analogRead(A2);

VO1 = 5*(analog2/1024);

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

//Serial.println(VO1);

se (VO1 >=4.95)

{ lcd.clear(); lcd.print("Non conduce"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("connesso"); ritardo (500); }

altro

{ //Serial.println(Resistenza); lcd.clear(); lcd.print("Resistenza:"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(Resistenza); ritardo (500); } }

void Voltageread() {

analogr1 = (analogRead(A0));

//Serial.println(analogr1);

VR = 0; \Cambia questo valore qui se hai un valore di resistenza diverso al posto di VR. Ancora una volta questo resistore è lì per cambiare la tensione massima che il tuo multimetro può misurare. Maggiore è la resistenza qui, maggiore è il limite di tensione per Arduino.

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

//Serial.println(Co);

if (analog1 <=20)

{ lcd.clear(); Serial.println(0.00); lcd.print("Non conduce"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("connesso"); ritardo (500); }

altro

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

}

Passaggio 6: involucro con stampante 3D

1. Oltre all'alloggiamento in acrilico, questo Instructables presenterà anche un alloggiamento stampato in 3D, che è leggermente più resistente ed estetico.

2. Sulla parte superiore è presente un foro per l'inserimento dell'LCD e sul lato ci sono anche due fori per il passaggio delle sonde e del cavo Arduino.

3. In alto, c'è un altro foro quadrato in cui inserire l'interruttore. Questo interruttore è la volta che cambia tra l'ohmmetro e il voltmetro.

3. C'è una scanalatura sulle pareti interne del fondo per far scivolare un pezzo di carta spessa in modo che il circuito sia correttamente racchiuso anche nella parte inferiore.

4. Per fissare il pannello posteriore, sono presenti un paio di scanalature sulla superficie del testo in cui è possibile utilizzare un elastico per fissarlo.

Passaggio 7: file di stampa 3D

1. Ultimaker Cura è stato utilizzato come affettatrice e fusion360 è stato utilizzato per progettare l'involucro. Ender 3 è stata la stampante 3D utilizzata per questo progetto.

2. I file.step e.gcode sono stati entrambi allegati a questo passaggio.

3. Il file.step può essere scaricato se si desidera apportare alcune modifiche al disegno prima della stampa. Il file.gcode può essere caricato direttamente sulla tua stampante 3D.

4. L'involucro è stato realizzato in PLA arancione e la stampa ha richiesto circa 14 ore.

Passaggio 8: involucro (senza stampa 3D)

1) Puoi qualsiasi vecchia custodia in plastica per il suo involucro. Usando un coltello caldo per ritagliare le fessure per il display LCD e il pulsante.

2) Inoltre, puoi controllare il mio account per un'altra istruzione in cui descrivo come costruire una scatola con acrilico tagliato al laser. Sarai in grado di trovare un file svg per il taglio laser.

3) Infine, puoi semplicemente lasciare il circuito senza rivestimento. Sarà facile da riparare e modificare.