Arduino Powered Multimeter: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ในโครงการนี้ คุณจะต้องสร้างโวลต์มิเตอร์และโอห์มมิเตอร์โดยใช้ฟังก์ชัน digitalRead ของ Arduino คุณจะสามารถอ่านค่าได้เกือบทุกมิลลิวินาที ซึ่งแม่นยำกว่ามัลติมิเตอร์ทั่วไปมาก

สุดท้าย ข้อมูลสามารถเข้าถึงได้บนจอภาพแบบอนุกรม ซึ่งสามารถคัดลอกไปยังเอกสารอื่นได้ เช่น เอกสารข้อมูล excel หากคุณต้องการวิเคราะห์ข้อมูล

นอกจากนี้ เนื่องจาก Arduinos ทั่วไปถูกจำกัดไว้ที่ 5V เท่านั้น การปรับวงจรตัวแบ่งศักย์ไฟฟ้าจะทำให้คุณสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ Arduino สามารถวัดได้

นอกจากนี้ยังมีชิปวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ที่รวมอยู่ในวงจรนี้ ซึ่งจะช่วยให้มัลติมิเตอร์สามารถวัดไม่เพียงแต่แรงดันไฟ DC แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟ AC ด้วย

เสบียง

1) 1 x Arduino nano/Arduino Uno + สายต่อ

2) 5cm x 5cm Perfboard

3) สายหรือสายจัมเปอร์ 20 เส้น

4) ตัวต้านทาน 1 x 1K

5) ตัวต้านทาน 2x ที่มีค่าเท่ากัน (ไม่สำคัญว่าค่าจะเป็นเท่าใด)

6) หน้าจอ LCD 1 x 16x2 (อุปกรณ์เสริม)

7) 1 x DB107 วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ (สามารถเปลี่ยนได้ 4 ไดโอด)

8) 1 x 100K หรือ 250K โพเทนชิออมิเตอร์

9) คลิปจระเข้ 6 ตัว

10) 1 x สวิตช์กดล็อค

11) แบตเตอรี่ 1 x 9V + คลิปต่อ

ขั้นตอนที่ 1: การรับวัสดุ

สินค้าส่วนใหญ่สามารถซื้อได้จาก Amazon มีชุดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สองสามชุดใน Amazon ซึ่งให้ส่วนประกอบพื้นฐานทั้งหมดแก่คุณ เช่น ตัวต้านทาน ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ

คนที่ฉันพบว่าทำให้ฉันได้รับผลตอบแทนจากเงินของฉันมีอยู่ในลิงค์นี้

โดยส่วนตัวแล้วฉันมีส่วนประกอบส่วนใหญ่อยู่แล้วในขณะที่ฉันทำโปรเจ็กต์ประเภทนี้อยู่มากมาย สำหรับนักประดิษฐ์ในสิงคโปร์ Sim Lim Tower เป็นสถานที่สำหรับซื้อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด ผม

แนะนำ Space electronics, Continental electronics หรือ Hamilton electronics ที่ชั้น 3

ขั้นตอนที่ 2: ทำความเข้าใจวงจร (1)

วงจรนี้ซับซ้อนกว่าที่คุณคาดไว้เล็กน้อย วงจรนี้ใช้ตัวแบ่งศักย์เพื่อวัดความต้านทานและเพิ่มคุณสมบัติของแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่แปรผันได้สำหรับด้านโวลต์มิเตอร์

คล้ายกับที่มัลติมิเตอร์สามารถวัดแรงดันไฟในขั้นตอนต่างๆ 20V, 2000mV, 200mV เป็นต้น วงจรนี้ให้คุณปรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อุปกรณ์สามารถวัดได้

ฉันจะพูดถึงจุดประสงค์ของส่วนประกอบต่างๆ

ขั้นตอนที่ 3: ทำความเข้าใจวงจร: วัตถุประสงค์ของส่วนประกอบ

1) Arduino ใช้สำหรับฟังก์ชั่น analogRead ซึ่งช่วยให้ Arduino สามารถวัดความต่างศักย์ระหว่างพินอะนาล็อกที่เลือกกับพินกราวด์ได้ โดยพื้นฐานแล้วแรงดันไฟฟ้าที่พินที่เลือก

2) โพเทนชิออมิเตอร์ใช้เพื่อปรับความคมชัดของหน้าจอ LCD

3) การสร้างบนจอ LCD นั้นจะใช้แสดงแรงดันไฟ

4) ใช้ตัวต้านทานสองตัวที่มีค่าเท่ากันเพื่อสร้างตัวแบ่งศักย์ไฟฟ้าสำหรับโวลต์มิเตอร์ ซึ่งจะทำให้สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าเพียง 5V ได้

Oneresistor จะถูกบัดกรีบนบอร์ด perf ในขณะที่ตัวเชื่อมต่ออื่น ๆ เชื่อมต่อโดยใช้คลิปจระเข้

เมื่อคุณต้องการความแม่นยำมากขึ้นและแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 5V คุณจะต้องเชื่อมต่อคลิปจระเข้เข้าด้วยกันโดยไม่มีตัวต้านทานใดๆ เมื่อคุณต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 10V คุณจะต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานตัวที่สองระหว่างคลิปจระเข้

4) วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ใช้เพื่อเปลี่ยนกระแสไฟ AC ที่อาจมาจากไดนาโมให้เป็น DC นอกจากนี้ ตอนนี้คุณไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับสายไฟบวกและลบเมื่อทำการวัดแรงดันไฟฟ้า

5) ตัวต้านทาน 1K ใช้เพื่อสร้างตัวแบ่งศักย์สำหรับโอห์มมิเตอร์ แรงดันตกคร่อมที่วัดโดยฟังก์ชัน analogRead หลังจากป้อน 5V ลงในตัวแบ่งศักย์ไฟฟ้าจะระบุค่าของตัวต้านทาน R2

6) สวิตช์กดสลักใช้สำหรับสลับ Arduino ระหว่างโหมดโวลต์มิเตอร์และโหมดโอห์มมิเตอร์ เมื่อเปิดปุ่ม ค่าคือ 1 Arduino กำลังวัดความต้านทาน เมื่อปิดปุ่ม ค่าเป็น 0 Arduino กำลังวัดแรงดันไฟ

7) มีคลิปจระเข้ 6 ตัวออกมาจากวงจร 2 คือโพรบแรงดันไฟฟ้า 2 คือโพรบโอห์มมิเตอร์ และ 2 อันสุดท้ายใช้เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของมัลติมิเตอร์

ในการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเป็น 10V คุณจะต้องเพิ่มตัวต้านทานค่าตัวที่สองระหว่างคลิปจระเข้สูงสุดที่แตกต่างกัน เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าสูงสุดไว้ที่ 5V ให้ต่อหมุดจระเข้เหล่านั้นเข้าด้วยกันโดยไม่มีตัวต้านทานใดๆ ระหว่างกัน

เมื่อใดก็ตามที่เปลี่ยนขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ตัวต้านทาน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เปลี่ยนค่าของ VR ในโค้ด Arduino เป็นค่าตัวต้านทานระหว่างคลิปจระเข้สูงสุดที่แตกต่างกัน

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบวงจร

มีสองทางเลือกในการประกอบวงจร

1) สำหรับผู้เริ่มต้น ฉันขอแนะนำให้ใช้เขียงหั่นขนมเพื่อสร้างวงจร มีความยุ่งเหยิงน้อยกว่าการบัดกรีมาก และจะแก้จุดบกพร่องได้ง่ายกว่าเพราะสามารถปรับสายไฟได้ง่าย ทำตามการเชื่อมต่อที่แสดงบนภาพที่คมชัด

ในภาพสุดท้าย คุณจะเห็นสายไฟสีส้ม 3 คู่เชื่อมต่อกันไม่มีอะไร สิ่งเหล่านี้เชื่อมต่อกับโพรบโวลต์มิเตอร์, โพรบโอห์มมิเตอร์และพินที่แตกต่างกันของแรงดันไฟฟ้าสูงสุด สองตัวบนสำหรับโอห์มมิเตอร์ ตัวกลางสองตัวใช้สำหรับโวลต์มิเตอร์ (อาจเป็นแรงดันไฟ AC หรือ DC) และสองตัวล่างนั้นใช้สำหรับเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าสูงสุด

2) สำหรับบุคคลที่มีประสบการณ์มากขึ้น ให้ลองบัดกรีวงจรบนแผ่นไม้อัด จะคงอยู่และยาวนานขึ้น อ่านและปฏิบัติตามแผนผังเพื่อเป็นแนวทาง มีชื่อว่า new-doc

3) สุดท้าย คุณยังสามารถสั่งซื้อ PCB ที่ทำไว้ล่วงหน้าได้จาก SEEED สิ่งที่คุณต้องทำก็คือประสานส่วนประกอบเข้าด้วยกัน Gerberfile ที่จำเป็นถูกแนบมาในขั้นตอน

นี่คือลิงค์ไปยังโฟลเดอร์ Google ไดรฟ์ที่มีไฟล์ Gerber ซิป:

ขั้นตอนที่ 5: รหัสสำหรับ Arduino

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

ลอย analogr2;

ลอย analogr1;

ลอย VO1; \แรงดันข้ามตัวแบ่งศักย์สำหรับวงจรที่วัดความต้านทาน

แรงดันลอย;

ต้านทานลอย;

โฟลต VR; \นี่คือตัวต้านทานที่ใช้ในการเปลี่ยนขีด จำกัด สูงสุดของโวลต์มิเตอร์ สามารถปรับเปลี่ยนได้

บริษัท โฟลต; \นี่คือปัจจัยที่แรงดันไฟฟ้าที่บันทึกโดย Arduino จะต้องคูณด้วยเพื่อพิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงจากตัวแบ่งที่อาจเกิดขึ้น มันคือ "สัมประสิทธิ์"

int Modepin = 8;

การตั้งค่าเป็นโมฆะ ()

{

Serial.begin(9600);

lcd.begin(16, 2);

pinMode (Modepin, INPUT);

}

วงเป็นโมฆะ () {

if(digitalRead(Modepin) == สูง)

{ ความต้านทานอ่าน (); }

อื่น

{ จอแอลซีดีชัดเจน (); แรงดันไฟฟ้าอ่าน (); }

}

โมฆะต้านทานอ่าน () {

analogr2 = analogRead (A2);

VO1 = 5*(แอนะล็อก2/1024);

แนวต้าน = (2000*VO1)/(1-(VO1/5));

// Serial.println (VO1);

ถ้า (VO1 >=4.95)

{ จอแอลซีดีชัดเจน (); lcd.print("ไม่นำไปสู่"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("เชื่อมต่อ"); ล่าช้า (500); }

อื่น

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

โมฆะ Voltageread() {

analogr1 = (อ่านแบบแอนะล็อก (A0));

//Serial.println(แอนะล็อก1);

วีอาร์ = 0; \เปลี่ยนค่านี้ที่นี่หากคุณมีค่าความต้านทานต่างจาก VR อีกครั้งที่ตัวต้านทานนี้จะมีไว้เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่มัลติมิเตอร์ของคุณสามารถวัดได้ ยิ่งมีความต้านทานสูงเท่าใด ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าสำหรับ Arduino ก็จะยิ่งสูงขึ้น

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

//Serial.println(Co);

ถ้า (แอนะล็อก1 <=20)

{ จอแอลซีดีชัดเจน (); Serial.println(0.00); lcd.print("ไม่นำไปสู่"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("เชื่อมต่อ"); ล่าช้า (500); }

อื่น

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

}

ขั้นตอนที่ 6: ปลอกด้วยเครื่องพิมพ์ 3D

1. นอกเหนือจากตัวเรือนอะคริลิกแล้ว Instructables นี้ยังมีตัวเรือนที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งมีความทนทานและสวยงามกว่าเล็กน้อย

2. ด้านบนมีช่องสำหรับใส่ LCD และมีช่องด้านข้างสองรูสำหรับโพรบและสายเคเบิล Arduino ที่จะผ่านเข้ามา

3. ด้านบนมีรูสี่เหลี่ยมอีกช่องสำหรับสวิตซ์ให้พอดี สวิตช์นี้เป็นสวิตช์ครั้งเดียวที่เปลี่ยนระหว่างโอห์มมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์

3. มีร่องที่ผนังด้านในของด้านล่างสำหรับแผ่นหนาเพื่อเลื่อนเข้าไปเพื่อให้วงจรปิดอย่างเหมาะสมแม้ที่ด้านล่าง

4. เพื่อยึดแผงด้านหลังให้แน่น มีร่องสองสามร่องบนหน้าข้อความซึ่งสามารถใช้ยางรัดเพื่อมัดได้

ขั้นตอนที่ 7: ไฟล์การพิมพ์ 3 มิติ

1. Ultimaker Cura ถูกใช้เป็นตัวแบ่งส่วนข้อมูล และใช้ fusion360 ในการออกแบบเคส Ender 3 เป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้สำหรับโครงการนี้

2. ไฟล์.step และ.gcode ถูกแนบมากับขั้นตอนนี้

3. สามารถดาวน์โหลดไฟล์.step หากคุณต้องการแก้ไขการออกแบบก่อนพิมพ์ คุณสามารถอัปโหลดไฟล์.gcode ไปยังเครื่องพิมพ์ 3 มิติของคุณได้โดยตรง

4. ตัวเคสทำจาก PLA สีส้ม และใช้เวลาพิมพ์ประมาณ 14 ชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 8: ปลอก (ไม่มีการพิมพ์ 3 มิติ)

1) คุณสามารถใช้กล่องพลาสติกเก่าสำหรับปลอกหุ้มได้ ใช้มีดร้อนตัดช่องสำหรับ LCD และปุ่มออก

2) นอกจากนี้ คุณสามารถตรวจสอบบัญชีของฉันสำหรับคำแนะนำอื่นที่ฉันอธิบายวิธีสร้างกล่องจากอะครีลิคตัดด้วยเลเซอร์ คุณจะสามารถค้นหาไฟล์ svg สำหรับเครื่องตัดเลเซอร์ได้

3) สุดท้าย คุณก็สามารถออกจากวงจรได้โดยไม่ต้องมีปลอกหุ้ม จะง่ายต่อการซ่อมแซมและปรับเปลี่ยน