Как подключить мультиметр к ардуино

Есть плата микроконтроллера Ардуино и хочется знать параметры деталей – собираем умный тестер

Как-то надумал собрать на базе микроконтроллера Arduino мультиметр. Полезная, скажу вам, вещица, особенно, если вам то и дело доводится проверять на работоспособность и определять параметры различных электронных компонентов. Помнится, завалялись в моём хозяйстве парочка подобных плат. А нет-нет, да появлялась нужда проверить какой-нибудь конденсатор, катушку, а обычным тестером ёмкость и индуктивность не измеришь. Можно, конечно, подобный тестер купить и в магазине. Возможно, он и лучше будет, но, ведь смастерить самому гораздо интереснее, приятнее, и, опять же, – затрат меньше.

Подобный мультимер позволяет автоматически определять что это за деталька, её параметры, тип проводимости, а так же распиновку. Прибор легко справляется с: транзисторами, диодами, резисторами, катушками индуктивности, а также обычными и электролитическими конденсаторами. Причём, прибор позволит определять у них эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Что немаловажно знать, при работе с высокочастотными цепями. Например, с импульсными блоками питания. А в их нестабильной работе или полном отказе запускаться может быть виновен именно какой-нибудь электролитический конденсатор с большим значением ESR.

Создать подобный прибор не так и сложно даже для неискушенного новичка в электронике. И не обращайте внимание, если в интернете вы наткнётесь на заявление, что без полной прошивки микроконтроллеру как оперативной, так и долговременной памяти это невозможно, а, если и возможно, то из-за ограниченной памяти не будет проверять конденсаторы и транзисторы. Враки всё это. Может успешно работать обычная плата Ардуино, без каких либо механических модернизаций и сносно проверять параметры не только резисторов, но и конденсаторов, катушек индуктивности, транзисторов, диодов, а также определять распиновку их контактов. Так что первичные параметры вы получите тут же, без нудных поисков в интернете по наименованию детали. Можете убедиться в этом по сделанным мной фотографиям работы прибора. Для заинтересовавшихся ниже описано: что и как делать.

Список необходимых деталей:

  1. Плата микроконтроллера Ардуино (UNO, Nano V.3, Pro mini).
  2. Двухрядный жидкокристаллический (LCD) дисплей WH1602A базе контролера HD44780 (совершенно не обязательно, чтобы ваш дисплей поддерживал кириллицу).
  3. Резисторы 680 Ом, желательно его подобрать с точностью плюс-минус 1% – 3 шт.
  4. Резисторы 470 кОм, также подбираются с точность плюс-минус 1% – 3 шт.
  5. Резистор 470 Ом – 1 шт.
  6. Потенциометр 10 кОм – 1 шт.
  7. Кнопка без фиксации – 1 шт.
  8. Монтажная плата.
  9. Провода, три зажима для подключения проверяемого элемента.
  10. Батарея питания прибора на 9В.

Для записи исполняемого кода мультитестера в память микроконтроллера потребуется компьютер с заранее установленной на него редактором программного кода для Ардуино. Бесплатно скачать эту программу можно здесь: http://arduino.ru

В данном проекте использован код от Karl-Heinz Kubbeler (https://yadi.sk/d/OzvzMutbruUss ) с некоторыми изменениями).

Обычно в подобных проектах используется только сам контроллер. В нём прошивается как оперативная память, так и независимая, энергонезависимая, проектируется отдельная схема стабильного питания и ещё некоторые дополнительные схемные обвязки. Мы же упростим не только схему устройства, но способ программирования тем, что нам не нужно будет иметь отдельный программатор и программировать как загрузчик контроллера, так и его рабочий код. Задачу программирования контроллера выполнит сама плата Ардуино при помощи вышеназванного редактора кода. Программапозволит нам легко подготовить плату Ардуино к необходимой работе.

После установки программы редактирования кода lkz ардуино из архива tt10800.zip загрузите в неё файл tt108001.ino.

А потом, запустите процесс компиляции файла в машинный код.

Через некоторое время откомпилированная программа загрузится в микроконтроллер и он будет готов к работе в качестве «мозгов» для нашего универсального тестера. Останется только подключить к плате Ардуино дисплей и ещё несколько деталей.

Вот фотографии процесса тестирования мультиметра на макетной плате. Измеряются параметры электролитического конденсатора, полевого транзистора, сопротивления, катушки индуктивности.

Как видно на фотографии, использована плата Android Uno. Работает устройство очень просто. Подсоединяем испытуемый компонент к контрольным разъёмам «123», включаем прибор и нажимаем кнопку старта. На макетной плате она жёлтая. Через мгновение мультитестер автоматически определит тип испытуемой детали и на дисплее можно будет прочитать основные её параметры.

Для удобства расположения в корпусе схема смонтирована на двух платах. На первой: дисплей, контактная панель для проверяемых деталей, кнопки перезапуска и старта проверки, а также регулятор яркости дисплея. На второй: переходные разъёмы для соединения с платой Андруино и резисторы — делители напряжений для тестирования.деталей.

Вся конструкция уместилось в том, что под рукой оказалось — коробке из под старого тонометра. Осталось фальшпанель ему сделать.

Это схема этого мультиметра..

В данной конструкции минимум деталей, ибо основную работу выполняет плата микроконтроллера и «зашитая» в него программа. Главное – это внимательно и точно соединить все компоненты проводами, тогда всё должно заработать после первого же включения. Если вам необходимы более точные измерения, то на плате Ардуино можно отпаять светодиод от 13 пина платы, ибо отсюда берётся опорное напряжение для проверки деталей. А так оно будет немного подсаживаться на одном из тестовых контактов прибора, что внесёт определённую погрешность в измерении, но, на мой взгляд , погрешность не столь и слишком существенная и в любительской практике прибор обеспечивает вполне приемлемую точность измерения.

Напоследок, таблица максимально возможных значений ESR для различных электролитических конденсаторов. Необходимо не превышать эти цифры, особенно, если конденсатор работает в высокочастотных цепях.

Ниже приводятся технические характеристики собранного нами мультитестера:

1. Работает он с микроконтроллерами ATmega8, ATmega168 или ATmega328. Также возможно использовать ATmega1280 или ATmega2560.

2. Отображение результатов на LCD-дисплее 2×16, совместимом с HD44780U (KS0076) и с ST7036 (тип DOG-M).

3. Запуск — однократное нажатие кнопки TEST с автоотключением.

4. Возможна работа от автономного источника, т.к. ток потребления в выключенном состоянии не превышает 20

Источник

Мультиметр

Для измерения силы ток, напряжения, сопротивления и прочих действий используется универсальный прибор — мультиметр. Основные приёмы работы с мультиметром совпадают у всех моделей. Я буду рассказывать на примере очень распространённой модели среди начинающих — DT838. Рассматривать его будем в качестве ардуинщика.

К мультиметру прилагаются два щупа с красным и чёрным проводом. Чёрный провод всегда вставляется в гнездо COM, а красный в один из двух (или трёх) гнёзд. Как правило, одно из таких гнёзд служит для измерения больших токов и имеет обозначение 10A и нам вряд ли пригодится. Второе гнездо по соседству с COM позволяет измерять сопротивление, малый ток, напряжение. Поэтому используем два соседних гнезда в своих экспериментах.

Для выбора диапазона измерений используется дисковый переключатель. Каждая позиция переключателя соответствует определённому числу, которое означает «не больше чем». Смотри описание измерения напряжения. Если вы выбрали неправильный диапазон, то тестер отобразит сообщение об ошибке. Измените положение переключателя и выполните измерение снова.

Прозвонка

Для прозвонки или простой проверки работы мультиметра достаточно установить режим прозвонки и соединить два щупа. При этом раздаётся звук на некоторых моделях. У меня никаких звуков не было из-за слабых значений. Второй вариант — установите на макетной плате светодиод с резистором и соедините его с батареей. Теперь уберите провода от батареи и приставьте красный щуп к ножке резистора, а чёрный щуп к ножке светодиода — светодиод должен загореться, так как мультиметр работает как источник тока.

Измеряем напряжение

Измерять можно напряжение постоянного и переменного тока. Не путайте эти настройки. Для переменного тока обычно доступны значения 200 и 750 В. У постоянного тока значений больше: 200m (0.2В), 2000m (2В), 20, 200, 1000. Для Arduino как правило достаточно значения 20В.

Измерим напряжение у батарейки. Установите регулятор в значение 20 В (наиболее близкое значение к стандартным 9-вольтовым батарейкам типа Крона) и присоедините щупы к полюсам в любом порядке. Если вы присоедините неправильно, то перед показаниями будет стоять знак минуса. Так вы можете быстро определить полярность у батареек.

Попробуем измерить напряжение в собранной схеме. Сделаем простую схему со светодиодом и резистором, питание будем подавать из вывода 5 V. В этом случае нам не придётся писать скетч, светодиод загорится и так из-за наличия тока.

Установите регулятор снова на положение 20 В и щупы вставьте в отверстия макетной платы (на рисунке показаны красной и чёрной точками). Должно показать 5 В. Переставьте провод на 3.3 В и снова измерьте напряжение. Возможны небольшие погрешности, но в целом должно показывать правильно.

Мы измерили общее напряжение цепи. Теперь приставьте щупы к разным ножкам резистора и снимите показания. Затем присоедините щупы к ножкам светодиода и снова снимите показания. Значения будут отличаться на разных участках цепи. У меня показало 2.15 и 2.85 соответственно, что в сумме даёт тоже 5 Вольт.

Измеряем сопротивление

Для измерения сопротивления у резисторов установите подходящее значение, например, 20К и приложите щупы к концам резистора. Проверьте, совпадает ли значение с вашими показаниями.

После всех измерений не забывайте выключать его, чтобы не разряжать батарею.

Измеряем силу тока

Ардуинщикам почти не приходится измерять силу тока. Но если придётся, то используйте значок A. Подключается в разрыв цепи.

Отрицательный кабель чёрного цвета остаётся всегда в гнезде с подписью «COM». Кабель красного цвета вставляется в гнездо, предназначенное для измерения тока. Как правило, для измерения тока есть два гнезда, одно обозначено «10 А» (или «20 А»), другое обозначено «мА» (или «мА/μA»). Вначале необходимо решить, какой диапазон измерений выбрать. Каким будет ток в цепи? Начинают с самого высокого диапазона измерений и после этого, по возможности, переходят к меньшим (и более точным) диапазонам.

Как правило, максимально допустимая сила тока для бытового мультиметра составляет 10 ампер (реже – 20 А), и для измерения тока силой до 10 А есть гнездо с обозначением «10 A». Вставьте в него красный кабель. Выберите диапазон измерения постоянного тока до 10 А. Если позднее понадобится измерить более низкие диапазоны измерений, то необходимо ещё раз переключить провод и вставить его в гнездо «мА/μA».

Даже опытные электронщики иногда забывают переключать провода, когда переходят от измерения напряжения к измерению силы тока (или наоборот). Если число на дисплее выглядит бессмыслицей, то это сразу бросается в глаза. Как правило, мультиметр не выходит из строя. Гораздо хуже измерять на диапазоне мА и через разъём мА силу тока, существенно большую. В этом случае зачастую перегорает внутренний плавкий предохранитель мультиметра.

Инструкция

1.Общие положения

Данный инструмент является портативным, с батарейным питанием цифровым мультиметром с 3 1/2 — разрядным индикатором для измерения постоянного и переменного напряжения, температуры, проверки диодов, транзисторов и прозвонки цепей.

2.Технические характеристики

Постоянное напряжение

ПРЕДЕЛ РАЗРЕШЕНИЕ ТОЧНОСТЬ
200 мВ 100 мкВ ±0,25%±2 ед счета
2000 мВ 1 мВ ±0,5%±2 ед счета
20 В 10 мВ ±0,5%±2 ед счета
200 В 100 мВ ±0,5%±2 ед счета
1000 В 1 В ±0,5%±2 ед счета

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗОК: 200 В эфф. на пределе 200 мВ и 1000 В

пост. или 750 В эфф. переменного тока на остальных пределах.

Переменное напряжение

ПРЕДЕЛ РАЗРЕШЕНИЕ ТОЧНОСТЬ
200 В 100 мВ ±1,2%±10 ед счета
750 В 1 В ±1,2%±10 ед счета

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗОК: 1000 В пост. или 750 В эфф. переменного тока на всех пределах.

КАЛИБРОВКА: Среднее, калиброванное в эфф. значениях синусоидального сигнала.

ДИАПАЗОН: 45 Гц — 450 Гц.

Постоянный ток

ПРЕДЕЛ РАЗРЕШЕНИЕ ТОЧНОСТЬ
2 мА 1 мкА ±1%±2 ед счета
20 мА 10 мкА ±1%±2 ед счета
200 мА 100 мкА ±1,2%±2 ед счета
10 А 10 мА ±2%±2 ед счета

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗОК: 200 мА 250 В — плавкий предохранитель, предел 10 А без предохранителя.

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ :200 мВ

Сопротивление

ПРЕДЕЛ РАЗРЕШЕНИЕ ТОЧНОСТЬ
200 Ом 0,1 Ом ±0,8%±2 ед счета
2000Ом 1 Ом ±0,8%±2 ед счета
20 КОм 10 Ом ±0,8%±2 ед счета
200 КОм 100 Ом ±0,8%±2 ед счета
2000 КОм 1 КОм ±1%±2 ед счета

МАКС. НАПРЯЖ. НА РАЗОМКН. ЩУПАХ: 2,8 В.

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗОК: 15 сек. максимум 220В на всех пределах.

Звуковая прозвонка

ПРЕДЕЛ ОПИСАНИЕ
o))) Встроенный зуммер звучит, если сопротивление менее 1кОм

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗОК: 15 сек. 220В максимум, звучит сигнал.

Измерение температуры

ПРЕДЕЛ РАЗРЕШЕНИЕ ТОЧНОСТЬ
от -20 1°С ±3°С±2 ед сч (до150°С)
до +1370°С

Тестовый сигнал частотой 50 Герц и амплитудой 5 вольт

2. Комплектация

  • Измерительные щупы
  • Коробка
  • Термопара типа К

3. Руководство по работе с мультиметром

1. Проверьте 9В батарею путем включения прибора. Если батарея разряжена, на дисплее возникнет знак [- +]. Если необходимо заменить батарею смотрите раздел «Уход за прибором»

2. Знак ! Рядом с гнездами прибора предупреждает о том, что входные токи и напряжения не должны превышать указанных величин. Это сделано для предотвращения повреждения схемы прибора.

3. Перед измерением необходимо переключатель установить на требуемый диапазон измерений.

4. Если предел измеряемого тока или напряжения заранее неизвестен , установите переключатель пределов на максимум и затем переключайте вниз по мере необходимости.

5. При возникновении на дисплее «1»(перегрузка) необходимо переключиться на верхний предел измерений.

3.1 Измерение постоянного напряжения

1.Вставьте красный щуп в гнездо «V,W,A» черный — в гнездо «СОМ»

2.Установите переключатель в положение V= и подсоедините концы щупов к измеряемому источнику напряжений. Полярность напряжения на дисплее при этом будет соответствовать полярности напряжения на красном щупе.

Замечание! Не подключайте прибор к напряжению более 1000В. Индикация возможна и на больших напряжениях, но при этом есть опасность повреждения схемы прибора.

3.2 Измерение переменного напряжения

1.Вставьте красный щуп в гнездо «V,W,A» черный — в гнездо «СОМ»

2.Установите переключатель в положение V= и подсоедините концы щупов к измеряемому источнику напряжений.

Замечание! Не подключайте прибор к напряжению более 700В. Индикация возможна и на больших напряжениях, но при этом есть опасность повреждения схемы прибора.

3.3 Измерение постоянного тока

1.Подключите черный провод к разъему CОМ, а красный к разъему mA для токов до 200мА. Для токов максимум до 20А подключить красный щуп к гнезду 20А

2.Установите переключатель пределов в положение А= и подсоедините концы щупов последовательно с нагрузкой. Полярность тока на дисплее при этом будет соответствовать полярности на красном щупе.

Замечание! Максимальный входной ток равен 200mA или 20А в зависимости от используемого гнезда. Превышение предельных значений вызовет выгорание предохранителя, что потребует его замены. Заменять предохранитель следует аналогичным на ток не более 200мА. Несоблюдение этих требований может привести к повреждению схемы. Вход 20А не защищен. Максимальное падение напряжения 200мВ.

3.4 Измерение сопротивлений

1.Вставьте красный щуп в гнездо «V, W,A» черный — в гнездо «СОМ».

2. Установите переключатель на требуемый диапазон и подсоедините концы щупов к измеряемому сопротивлению.

1. Если величина измеряемого сопротивления превышает максимальное значение диапазонов, на котором производиться измерение, индикатор высветит «1». Выберите больший предел измерений. Для сопротивлений 1МОм и выше время установления показаний составляет несколько секунд. Это нормально для измерения больших сопротивлений.

2. Когда цепь разомкнута, на дисплее будет выводиться «1»

3. При изменении сопротивлений в схеме убедитесь, что схема обесточена и все конденсаторы полностью разряжены.

4. Напряжение разомкнутой цепи на пределе 200М равно 3В. При замкнутых накоротко, концах на этом пределе дисплей показывает 1,0+-0,1МОм, это нормально. При измерении сопротивления в 10МОм дисплей будет показывать 11Мом, при изменении сопротивления в 100МОм дисплей будет показывать 101МОм. 1,0 (+-0,1) является константой, которая должна вычитаться из показаний.

3.5 Проверка диодов и звуковая прозвонка

1.Подключите красный провод к разъему «V, W» черный — к разъему «СОМ». (Полярность красного при этом будет «+».

2. Установите переключатель на предел«—|>|—» и подсоедините щупы к измеряемому диоду, дисплей покажет прямое падение напряжения на диоде.

3. Подсоедините щупы к двум точкам исследуемой цепи. Если сопротивление будет менее 5Ом зазвучит сигнал.

3.6 Измерение транзистора

1.Установите переключатель функций на диапазонh FE.

2. Определите тип транзистора: «NPN» или «PNP» и найти выводы эмиттера, базы и коллектора.

Вставьте выводы в соответствующие отверстия на передней панели.

3. На дисплее будет значение h FE при токе базы 10 мкА и напряжении коллектор-эмиттер 2,8В.

3.7 Измерение температуры

1.Установите переключатель функций на диапазон ТЕМР и воткните вилку термопары в разъем прибора.

2. Измерение внутренней температуры без термопары: установите переключатель функций на диапазон ТЕМП и считайте показания дисплея.

4.Уход за прибором

Замена батареи и предохранителя производится при выключенном питании и отсоединении концов от прибора.

4.1 Замена батареи

При необходимости замены батареи откройте заднюю крышку, выньте старую и поставьте аналогичную новую батарею.

4.2 Замена предохранителя

Если необходимо заменить предохранитель, используйте только предохранитель на 200мА, идентичных размеров.

Работаем с мультиметром

В комплект к мультиметру входят два щупа — с красным и чёрным проводом. Вилка чёрного щупа вставляется в гнездо с отметкой «COM» (от Common, общий). Вилка красного провода вставляется в соседнее гнездо с отметкой «V». Рядом может находиться ещё одно гнездо, которое тоже предназначено для красного щупа, но для измерения больших токов.

Щуп имеет острую иглу-наконечник, которым нужно касаться компонентов при выполнении электрических измерений. Наконечники не являются источником большого заряда, и не могут нанести вам травму (только не пораньтесь острым концом).

Каждая позиция переключателя соответствует определённому числу, которое означает «не больше чем». Например, при измерении напряжения батарейки номиналом 6 В, нужно использовать позицию 20, а не 2. Если вы выберете неправильную позицию, то мультиметр покажет ошибку, например, «E» (error), «L» (lapse), «1» (изучите документацию к вашему устройству). Измените положение переключателя и выполните измерение снова.

Сопротивление

Международным обозначением сопротивления является греческая буква Омега — Ω, в России используется «Ом». Соотвественно, таблица различных значений выглядит следующим образом.

Количество Произносится Международное Русское
1000 ом 1 килоом 1KΩ или 1K 1 кОм
10 000 ом 10 килоом 10KΩ или 10K 10 кОм
100 000 ом 100 килоом 100KΩ или 100K 100 кОм
1 000 000 ом 1 мегаом 1MΩ или 1М 1 МОм
10 000 000 10 мегаом 10MΩ или 10М 10 Мом

Для измерения сопротивления нужно установить переключатель в позицию не меньше 100 КОм. А затем переключать в меньшие значения.

Напряжение

Международным обозначением напряжения является буква V, в России используется «В». Соотвественно, таблица различных значений выглядит следующим образом.

Количество Произносится Международное Русское
0.001 вольта 1 милливольт 1 mV 1 мВ
0.01 вольта 10 милливольт 10 mV 10 мВ
0.1 вольта 100 милливольт 100 mV 100 мВ
1 вольт 1000 милливольт 1 V 1 В

Сила тока

Международным обозначением силы тока является буква A, в России используется также «А». Соотвественно, таблица различных значений выглядит следующим образом.

Количество Произносится Международное Русское
0.001 ампера 1 миллиампер 1 mA 1 мА
0.01 ампера 10 миллиампер 10 mA 10 мА
0.1 ампера 100 миллиампер 100 mA 100 мА
1 ампер 1000 миллиампер 1 A 1 А

Электрический ток в батарейках называется постоянным током (DC, direct current).

В домах в розетках переменный ток (AC, alternating current).

Источник

Adblock
detector