Цифровой мультиметр на Arduino: универсальный измеритель 


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.

Цифровой мультиметр на Arduino

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

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Pro Micro (купить на AliExpress).
  2. Кнопка.
  3. Резисторы 1 кОм, 4,7 кОм (2 шт.), 10 кОм (купить на AliExpress).
  4. Зуммер (купить на AliExpress).
  5. OLED дисплей 128x32 с диагональю 0.91”.
  6. Переключатель.
  7. Штекер типа банан (Banana Socket ).
  8. Литиевая батарея 3.7V, 300mA - 2 шт.
  9. 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).
  10. Перфорированная плата.
  11. Соединительные провода.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

Схема проекта

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

Схема цифрового мультиметра на основе платы Arduino

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.

Далее зададим высоту и ширину дисплея и его адрес

Затем создадим объект для работы с OLED дисплеем.

После этого инициализируем все необходимые переменные.

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

Далее инициализируем OLED дисплей с помощью метода begin().

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.

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

Далее у нас есть наш mode2 — это режим омметра. В этом режиме мы считываем данные АЦП с контакта A2 Arduino и вычисляем значение резистора, используя следующий код.

Наконец, у нас есть mode3 - в нем мы проверяем функцию непрерывности цифрового мультиметра. В этом состоянии мы проверяем значение сопротивления и, если значение меньше 100, мы включаем зуммер.

Наконец, у нас есть еще одно условие if, в этом условии if мы проверяем состояние кнопки, если на ней низкий уровень, мы увеличиваем счетчик режимов.

Разработка чехла для мультиметра с помощью Fusion360

После того, как схема была завершена, мы решили сделать крышку для мультиметра, чтобы скрыть батареи и сделать его немного аккуратнее. Корпус выглядит так, как показано на рисунке ниже

Модель чехла для мультиметра

Вы можете загрузить файл STL для этого корпуса по этой ссылке. После печати он выглядит так, как показано на следующем рисунке.

Внешний вид корпуса для мультиметра

Тестирование работы цифрового мультиметра

После завершения процесса сборки мы приступили к тестированию всех функций этого проекта, и полученные нами результаты показаны ниже.

Тестирование работы цифрового мультиметра

Мы начали процесс тестирования с проверки напряжения с помощью вольтметра и обнаружили, что его необходимо немного откалибровать, поскольку в режиме измерения напряжения он показывал разницу в 200 мВ при сравнении с обычным мультиметром.

Тестирование режима вольтметра в мультиметре

Далее у нас идет режим проверки диодов/светодиодов, в этом режиме вы можете проверить падение напряжения на диоде или светодиоде.

Тестирование режима проверки диодов/светодиодов в мультиметре

На изображении выше вы можете видеть, что мы подключили белый светодиод, и вы можете видеть прямое падение напряжения на светодиоде.

Далее у нас есть режим проверки диода и на рисунке ниже можно видеть что измеритель показывает прямое падение напряжения на диоде. Тестируемый диод — это диод Шотти, поэтому падение в 0,6 В очень точное.

Тестирование падения напряжения на диоде с помощью нашего мультиметра

Наконец, у нас есть режим проверки целостности (непрерывности) цепи. В этом режиме, как вы видите, мы закоротили два зажима типа «крокодил», а мультиметр показывает значение сопротивления провода, а зуммер также издает звук.

Тестирование режима проверки целостности (непрерывности) цепи в мультиметре

Это все функции, которые может предложить этот мультиметр, но есть много возможностей для улучшений. Используя дополнительную микросхему, мы можем сократить количество гнезд типа «банан» до одной пары. Мы можем заменить Arduino на модуль ESP, чтобы добавить дополнительные беспроводные возможности. Также схема может быть выполнена на печатной плате для лучшей механической стабильности.

Исходный код программы

Видео, демонстрирующее работу мультиметра

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
1 564 просмотров

Комментарии

Цифровой мультиметр на Arduino: универсальный измеритель  — 5 комментариев

    • Эх, как то я даже и забыл про эту статью. Спасибо что напомнили, в ближайшее время постараюсь дописать

      • У меня курсовой, сделай код пожалуйста) пробую собрать но вместо про мини у меня нано

        • Я пытаюсь, но сайт с оригиналом статьи пока что то не открывается, у него бывает такое, к сожалению

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *