Multímetro com Arduino: 8 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Neste projeto, você construirá um voltímetro e ohmímetro usando a função digitalRead de um Arduino. Você será capaz de obter uma leitura quase a cada milissegundo, muito mais precisa do que um multímetro típico.

Finalmente, os dados podem ser acessados no monitor serial, que então podem ser copiados para outros documentos, por exemplo, excel, se você deseja analisar os dados.

Além disso, como os Arduinos típicos são limitados a apenas 5 V, uma adaptação do circuito divisor de potencial permitirá que você altere a tensão máxima que o Arduino pode medir.

Há também um chip retificador de ponte incorporado neste circuito que permitirá ao multímetro medir não apenas a tensão CC, mas também a tensão CA.

Suprimentos

1) 1 x Arduino nano / Arduino Uno + cabo de conexão

2) 5cm x 5cm Perfboard

3) 20 cabos ou fios de jumper

4) 1 x resistor 1K

5) 2 resistências do mesmo valor (não importa quais sejam os valores)

6) Tela LCD de 1 x 16x2 (opcional)

7) 1 x retificador de ponte DB107 (pode ser substituído por 4 diodos)

8) 1 x potenciômetro de 100K ou 250K

9) 6 clipes de crocodilo

10) 1 x interruptor de travamento

11) 1 x bateria de 9V + clipe de conector

Etapa 1: Adquirindo os materiais

A maioria dos itens pode ser comprada na Amazon. Existem alguns kits eletrônicos na Amazon que fornecem todos os componentes básicos, como resistores, diodos, transistores, etc.

Aquele que encontrei para me dar um bom retorno está disponível neste link.

Eu pessoalmente já tinha a maioria dos componentes, pois faço muitos desses tipos de projetos. Para os inventores de Cingapura, a Sim Lim Tower é o lugar para comprar todos os componentes eletrônicos. eu

recomendo a eletrônica espacial, a eletrônica Continental ou a eletrônica Hamilton no terceiro andar.

Etapa 2: Compreendendo o circuito (1)

O circuito é um pouco mais complicado do que você pode esperar. Este circuito faz uso de divisores de potencial para medir a resistência e adicionar o recurso de tensão máxima variável para o aspecto do voltímetro.

Semelhante a como um multímetro pode medir a tensão em vários estágios, 20V, 2000mV, 200mV e assim por diante, o circuito permite que você varie a tensão máxima que o dispositivo pode medir.

Vou apenas examinar o propósito dos vários componentes.

Etapa 3: Compreendendo o circuito: Objetivo dos componentes

1) Arduino é usado para sua função analogRead. Isso permite que o Arduino meça a diferença de potencial entre o pino analógico selecionado e seu pino terra. Essencialmente, a tensão no pino selecionado.

2) O potenciômetro é usado para variar o contraste da tela LCD.

3) Com base nisso, a tela LCD será usada para exibir a tensão.

4) Os dois resistores do mesmo valor são usados para criar o divisor de potencial para o voltímetro. Isso tornará possível medir tensões acima de apenas 5V.

Um resistor será soldado na placa de perf enquanto o outro resistor é conectado usando clipes de crocodilo.

Quando você deseja mais precisão e uma tensão máxima de 5 V, conecte os clipes crocodilo sem nenhum resistor entre eles. Quando você deseja uma tensão máxima de 10 V, você deve conectar o segundo resistor entre os clipes de crocodilo.

4) O retificador de ponte é usado para transformar qualquer corrente CA, talvez de um dínamo, em CC. Além disso, agora você não precisa se preocupar com fios positivos e negativos ao medir a tensão.

5) O resistor de 1K é usado para fazer o divisor de potencial para o ohmímetro. A queda na tensão, medida pela função analogRead, após 5 V ser inserido no divisor de potencial, indicará o valor do resistor R2.

6) O interruptor de travamento é usado para alternar o Arduino entre o modo Voltímetro e o modo Ohmímetro. Quando o botão está ligado, o valor é 1, o Arduino está medindo a resistência. Quando o botão está desligado, o valor é 0, o Arduino está medindo a tensão.

7) Existem 6 clipes de crocodilo saindo do circuito. 2 são as sondas de tensão, 2 são as sondas do ohmímetro e as 2 últimas são usadas para variar a tensão máxima do multímetro.

Para aumentar a tensão máxima para 10 V, você adicionaria o segundo resistor de mesmo valor entre os clipes de crocodilo máximos variados. Para manter a tensão máxima em 5 V, conecte esses pinos crocodilo sem nenhum resistor entre eles.

Sempre que alterar o limite de tensão usando o resistor, certifique-se de alterar o valor de VR no código do Arduino para o valor do resistor entre os clipes de crocodilo máximos variados.

Etapa 4: Montando o circuito

Existem algumas opções de como montar o circuito.

1) Para iniciantes, eu recomendaria usar a placa de ensaio para construir o circuito. É muito menos complicado do que soldar e será mais fácil de depurar porque os fios podem ser ajustados facilmente. Siga as conexões mostradas nas imagens franzidas.

Na última imagem congelada, você pode ver 3 pares de fios laranja conectados a nada. Na verdade, eles se conectam às sondas de voltímetro, sondas de ohmímetro e pinos de variação de tensão máxima. Os dois primeiros são para o ohmímetro. Os dois do meio são para o voltímetro (pode ser tensão CA ou CC). E os dois últimos são para variar a tensão máxima.

2) Para indivíduos mais experientes, experimente soldar o circuito em um perfboard. Será mais permanente e durará mais tempo. Leia e siga o esquema para orientação. É denominado new-doc.

3) Por fim, você também pode solicitar um PCB pré-fabricado da SEEED. Tudo o que você precisa fazer é soldar os componentes. O Gerberfile necessário está anexado na etapa.

Aqui está um link para uma pasta do Google Drive com o arquivo Gerber compactado:

Etapa 5: código para o Arduino

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

float analogr2;

float analogr1;

float VO1; / Tensão através do divisor de potencial para o circuito que mede a resistência

float Voltage;

resistência à flutuação;

float VR; / Este é o resistor que é usado para alterar o limite máximo do voltímetro. Pode ser variado

float Co; / Este é o fator pelo qual a tensão registrada pelo arduino deve ser multiplicada para também contabilizar a diminuição da tensão do divisor de potencial. É o "coeficiente"

int Modepin = 8;

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

lcd.begin (16, 2);

pinMode (Modepin, INPUT);

}

void loop () {

if (digitalRead (Modepin) == HIGH)

{Resistanceread (); }

outro

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

}

void Resistanceread () {

analogr2 = leitura analógica (A2);

VO1 = 5 * (analogr2 / 1024);

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

//Serial.println(VO1);

if (VO1> = 4,95)

{lcd.clear (); lcd.print ("Não leva"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("conectado"); atraso (500); }

outro

{//Serial.println(Resistance); lcd.clear (); lcd.print ("Resistência:"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print (resistência); atraso (500); }}

void Voltageread () {

analogr1 = (analogRead (A0));

//Serial.println(analogr1);

VR = 0; / Altere este valor aqui se você tiver um valor de resistor diferente no lugar de VR. Mais uma vez, esse resistor está lá para alterar a tensão máxima que seu multímetro pode medir. Quanto maior a resistência aqui, maior o limite de tensão do Arduino.

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

//Serial.println(Co);

if (analogr1 <= 20)

{lcd.clear (); Serial.println (0,00); lcd.print ("Não leva"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("conectado"); atraso (500); }

outro

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

}

Etapa 6: Revestimento com impressora 3D

1. Além da caixa de acrílico, este Instructables também terá uma caixa impressa em 3D, que é um pouco mais durável e estética.

2. Há um orifício na parte superior para o LCD se encaixar e também dois orifícios na lateral para as sondas e o cabo do Arduino passarem.

3. Na parte superior, há outro orifício quadrado para encaixar a chave. Essa opção é a única mudança entre o ohmímetro e o voltímetro.

3. Há uma ranhura nas paredes internas da parte inferior para que um pedaço grosso de cartão deslize para que o circuito fique devidamente fechado mesmo na parte inferior.

4. Para prender o painel traseiro, há algumas ranhuras na face do texto onde um elástico pode ser usado para amarrá-lo.

Etapa 7: Arquivos de impressão 3D

1. Ultimaker Cura foi usado como o fatiador e fusion360 foi usado para projetar o invólucro. Ender 3 foi a impressora 3D usada para este projeto.

2. Os arquivos.step e.gcode foram ambos anexados a esta etapa.

3. O arquivo.step pode ser baixado se você quiser fazer algumas edições no design antes de imprimir. O arquivo.gcode pode ser carregado diretamente para sua impressora 3D.

4. O invólucro foi feito de PLA laranja e levou cerca de 14 horas para imprimir.

Etapa 8: Caixa (sem impressão 3D)

1) Você pode usar qualquer caixa de plástico velha para o seu invólucro. Usando uma faca quente para cortar as ranhuras do LCD e do botão.

2) Além disso, você pode verificar minha conta para outro instrutível onde descrevo como construir uma caixa de acrílico cortado a laser. Você poderá encontrar um arquivo SVG para o cortador a laser.

3) Finalmente, você pode simplesmente deixar o circuito sem um invólucro. Será fácil de consertar e modificar.