Цифровой мультиметр на Arduino: схема и программа

Мультиметр — обязательный инструмент в арсенале любого радиоинженера, и всегда, когда речь идет о создании или разработке электрических схем, обойтись без него практически невозможно. В данной статье мы рассмотрим создание недорогого мультиметра на основе платы Arduino, с помощью которого можно будет измерять напряжение до 24 В, а также диоды, сопротивление и падение напряжения на светодиоде. Он также включает функцию наличия соединения (обрыва) в сети с зуммером, поэтому вы можете использовать его для выявления коротких замыканий в схеме.

Ранее на нашем сайты мы также рассматривали проекты других измерительных устройств на основе плат Arduino:

Необходимые компоненты

Плата Arduino Pro Micro (купить на AliExpress).
Кнопка.
Резисторы 1 кОм, 4,7 кОм (2 шт.), 10 кОм (купить на AliExpress).
Зуммер (купить на AliExpress).
OLED дисплей 128x32 с диагональю 0.91”.
Переключатель.
Штекер типа банан (Banana Socket ).
Литиевая батарея 3.7V, 300mA - 2 шт.
Регулятор напряжения 5V AMS1117 (купить на AliExpress - можно купить не в виде модуля, а в виде отдельной микросхемы (от 5 до 7 рублей за штуку), но на момент публикации данной статьи не нашел на алиэкспрессе магазина с дешевой доставкой данной микросхемы).
Перфорированная плата.
Соединительные провода.

Схема проекта

Схема цифрового мультиметра на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Работа схемы достаточно проста: у нас есть плата Arduino, работающая как "мозг" нашего проекта. В схеме мы использовали две пары штекерных разъемов типа «банан» для подключения внешнего входа. Как вы можете видеть на приведенной схеме, у нас также есть резистор 10K и два резистора 4,7K, соединенные параллельно, чтобы сформировать делитель напряжения. С этой конфигурацией делителя напряжения и Arduino мы можем измерять входное напряжение максимум до 24 В. Обратите внимание на то, что входное напряжение более 24 В может повредить наше устройство. Затем у нас есть еще одна пара разъемов типа «банан», которые предназначены для проверки диодов и светодиодов. Эти тесты выполняются путем измерения определенного падения напряжения на тестовом устройстве. Мы также подключили 0,91-дюймовый OLED-дисплей для отображения всех данных, обрабатываемых Arduino, и у нас есть кнопочный переключатель для переключения между всеми функциями нашего мультиметра. Наконец, у нас есть две литиевых батареи 3.7V соединенных последовательно и регулятор напряжения AMS1117 на 5V для питания всей схемы нашего проекта.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Первым делом в программе подключим все необходимые библиотеки - SPI.h, Wire.h, Adafruit_GFX.h, Adafruit_SSD1306.h.

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#include <SPI.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

Далее зададим высоту и ширину дисплея и его адрес

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 32 // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET     -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3C ///< See datasheet for Address; 0x3D for 128x64, 0x3C for 128x32

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

#define SCREEN_HEIGHT 32 // OLED display height, in pixels

#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)

#define SCREEN_ADDRESS 0x3C ///< See datasheet for Address; 0x3D for 128x64, 0x3C for 128x32

Затем создадим объект для работы с OLED дисплеем.

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

1	Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

После этого инициализируем все необходимые переменные.

int analogInput = 0;
float vout = 0.0;
float vin = 0.0;
float R1 = 10000.0; // resistance of R1 (100K) -see text!
float R2 = 2200.0; // resistance of R2 (2.2K) - see text!
int value = 0;
int mode = 0;
int interval = 300;
unsigned long previousMillis = 0;
int raw = 0;
int Vin = 5;
float Vout = 0;
float R11 = 1000;
float R22 = 0;
float buffer = 0;

int analogInput = 0;

float vout = 0.0;

float vin = 0.0;

float R1 = 10000.0; // resistance of R1 (100K) -see text!

float R2 = 2200.0; // resistance of R2 (2.2K) - see text!

int value = 0;

int mode = 0;

int interval = 300;

unsigned long previousMillis = 0;

int raw = 0;

int Vin = 5;

float Vout = 0;

float R11 = 1000;

float R22 = 0;

float buffer = 0;

Затем, в функции setup, инициализируем последовательную связь и зададим режимы работы используемых контактов.

  Serial.begin(9600);
  pinMode(analogInput, INPUT);
  pinMode(9, OUTPUT);
  pinMode(7, INPUT_PULLUP);
  digitalWrite(9, HIGH);
  delay(40);
  digitalWrite(9, LOW);
  pinMode(13, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

pinMode(analogInput, INPUT);

pinMode(9, OUTPUT);

pinMode(7, INPUT_PULLUP);

digitalWrite(9, HIGH);

delay(40);

digitalWrite(9, LOW);

pinMode(13, OUTPUT);

Далее инициализируем OLED дисплей с помощью метода begin().

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS)) {
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for (;;); // Don't proceed, loop forever
  }
}

if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS)) {

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for (;;); // Don't proceed, loop forever

}

Затем, в функции void loop() мы запрограммируем 4 режима работы нашего устройства, они будут переключаться с помощью переключателя. mode0 - для измерения напряжения, mode1 - для измерения диодов, mode2 - для режима OHM и, наконец, режим для измерения обрыва в цепи.

В режиме mode0 мы будем считывать значение с аналогового контакта A0 и сохранять его в переменной. Затем мы будем рассчитывать измеренное значение напряжение (поскольку у нас делитель напряжения) и сохранять его в переменной vin. И потом мы будем отображать это значение на экране OLED дисплея.

if (mode == 0) {
      // Measure Voltage
      value = analogRead(A0);
      vout = (value * 5.0) / 1024.0;
      vin = vout / (R2 / (R1 + R2));
      if (vin < 0.09) {
        vin = 0.0; //statement to quash undesired reading !
      }
      display.clearDisplay();
      display.setTextSize(1);
      display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
      display.setCursor(0, 0);
      display.println("Voltmeter Mode");
      display.setTextSize(2);
      display.setCursor(10, 12);
      display.print((vin));
      display.print("V");
      display.display();
    }

if (mode == 0) {

// Measure Voltage

value = analogRead(A0);

vout = (value * 5.0) / 1024.0;

vin = vout / (R2 / (R1 + R2));

if (vin < 0.09) {

vin = 0.0; //statement to quash undesired reading !

}

display.clearDisplay();

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

display.setCursor(0, 0);

display.println("Voltmeter Mode");

display.setTextSize(2);

display.setCursor(10, 12);

display.print((vin));

display.print("V");

display.display();

}

В режиме mode1 мы будем считывать значение с контакта A2 и рассчитывать падение напряжения на резисторе и диоде.

if (mode == 1) {
      // Diode Test
      value = analogRead(A2);
      vout = (value * 5.0) / 1024.0; // see text
      vout = 5 - vout;
      display.clearDisplay();
      display.setTextSize(1);
      display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
      display.setCursor(0, 0);
      display.println("Diode/LED Test");
      display.setTextSize(2);
      display.setCursor(10, 12);
      display.print((vout));
      display.print(" V");
      display.display();
    }

if (mode == 1) {

// Diode Test

value = analogRead(A2);

vout = (value * 5.0) / 1024.0; // see text

vout = 5 - vout;

display.clearDisplay();

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

display.setCursor(0, 0);

display.println("Diode/LED Test");

display.setTextSize(2);

display.setCursor(10, 12);

display.print((vout));

display.print(" V");

display.display();

}

Статья в разработке

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

215 просмотров

Цифровой мультиметр на Arduino: универсальный измеритель

Необходимые компоненты

Схема проекта

Объяснение программы для Arduino

Добавить комментарий Отменить ответ

Необходимые компоненты

Схема проекта

Объяснение программы для Arduino

Похожие статьи

Добавить комментарий Отменить ответ