Multímetro alimentado por Arduino: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

En este proyecto, construirás un voltímetro y un ohmímetro usando la función digitalRead de un Arduino. Podrá obtener una lectura casi cada milisegundo, mucho más precisa que un multímetro típico.

Finalmente, se puede acceder a los datos en el monitor serial, que luego se pueden copiar en otros documentos, p. Ej. excel, si desea analizar los datos.

Además, dado que los Arduino típicos están limitados a solo 5V, una adaptación del circuito divisor de potencial le permitirá cambiar el voltaje máximo que el Arduino puede medir.

También hay un chip rectificador de puente incorporado en este circuito que permitirá que el multímetro mida no solo el voltaje de CC sino también el voltaje de CA.

Suministros

1) 1 x Arduino nano / Arduino Uno + cable de conexión

2) Tablero perfilado de 5 cm x 5 cm

3) 20 x cables de puente o alambres

4) 1 resistencia de 1 K

5) 2x resistencias del mismo valor (no importa cuáles sean los valores)

6) 1 x pantalla LCD 16x2 (opcional)

7) 1 puente rectificador DB107 (se puede reemplazar con 4 diodos)

8) 1 potenciómetro de 100K o 250K

9) 6 pinzas de cocodrilo

10) 1 x pulsador de enclavamiento

11) 1 batería de 9V + clip conector

Paso 1: Adquirir los materiales

La mayoría de los artículos se pueden comprar en Amazon. Hay un par de kits de electrónica en Amazon que le proporcionan todos los componentes básicos, como resistencias, diodos, transistores, etc.

El que he encontrado para darme una buena inversión está disponible en este enlace.

Personalmente, ya tenía la mayoría de los componentes, ya que hago muchos de estos tipos de proyectos. Para los inventores de Singapur, Sim Lim Tower es el lugar para comprar todos los componentes electrónicos. I

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Paso 2: Comprensión del circuito (1)

En realidad, el circuito es un poco más complicado de lo que cabría esperar. Este circuito hace uso de divisores de potencial para medir la resistencia y agregar la característica de voltaje máximo variable para el aspecto del voltímetro.

De manera similar a cómo un multímetro puede medir el voltaje en varias etapas, 20 V, 2000 mV, 200 mV, etc., el circuito le permite variar el voltaje máximo que puede medir el dispositivo.

Voy a repasar el propósito de los distintos componentes.

Paso 3: Comprensión del circuito: propósito de los componentes

1) Arduino se utiliza para su función analogRead. Esto permite que Arduino mida la diferencia de potencial entre el pin analógico seleccionado y su pin de tierra. Esencialmente el voltaje en el pin seleccionado.

2) El potenciómetro se usa para variar el contraste de la pantalla LCD.

3) Basándose en eso, la pantalla LCD se utilizará para mostrar el voltaje.

4) Las dos resistencias del mismo valor se utilizan para crear el divisor de potencial para el voltímetro. Esto permitirá medir voltajes por encima de solo 5V.

Una resistencia se soldará a la placa de perforación mientras que la otra resistencia se conectará mediante pinzas de cocodrilo.

Cuando desee más precisión y un voltaje máximo de 5 V, debe conectar las pinzas de cocodrilo juntas sin ninguna resistencia en el medio. Cuando desee un voltaje máximo de 10 V, debe conectar la segunda resistencia entre las pinzas de cocodrilo.

4) El puente rectificador se utiliza para convertir cualquier corriente CA, tal vez de una dinamo, en CC. Además, ahora no tiene que preocuparse por los cables positivos y negativos al medir el voltaje.

5) La resistencia de 1K se usa para hacer el divisor de potencial para el ohmímetro. La caída de voltaje, medida por la función analogRead, después de que se ingresan 5V en el divisor de potencial indicará el valor de la resistencia R2.

6) El pulsador de enclavamiento se utiliza para cambiar el Arduino entre el modo de voltímetro y el modo de ohmímetro. Cuando el botón está encendido, el valor es 1, el Arduino está midiendo la Resistencia. Cuando el botón está apagado, el valor es 0, el Arduino está midiendo el voltaje.

7) Hay 6 pinzas de cocodrilo que salen del circuito. 2 son las sondas de voltaje, 2 son las sondas del ohmímetro y las 2 últimas se utilizan para variar el voltaje máximo del multímetro.

Para aumentar el voltaje máximo a 10 V, debe agregar la segunda resistencia del mismo valor entre las pinzas de cocodrilo máximas variables. Para mantener el voltaje máximo en 5 V, conecte esos pines de cocodrilo juntos sin ninguna resistencia entre ellos.

Siempre que cambie el límite de voltaje usando la resistencia, asegúrese de cambiar el valor de VR en el código Arduino al valor de la resistencia entre los diferentes clips de cocodrilo máximos.

Paso 4: armar el circuito

Hay un par de opciones sobre cómo armar el circuito.

1) Para los principiantes, recomendaría usar la placa de pruebas para construir el circuito. Es mucho menos complicado que soldar y será más fácil de depurar porque los cables se pueden ajustar fácilmente. Siga las conexiones que se muestran en las imágenes fritzing.

En la última imagen fritzing, puedes ver 3 pares de cables naranjas conectados a nada. Esos realmente se conectan a las sondas del voltímetro, las sondas del ohmímetro y los pines de variación de voltaje máximo. Los dos superiores son para el ohmímetro. Los dos del medio son para el voltímetro (puede ser voltaje CA o CC). Y los dos de abajo son para variar el voltaje máximo.

2) Para personas más experimentadas, intente soldar el circuito en una placa perfilada. Será más permanente y durará más. Lea y siga el esquema como guía. Se llama new-doc.

3) Por último, también puede solicitar un PCB prefabricado de SEEED. Todo lo que tendrías que hacer es soldar los componentes. El Gerberfile necesario se adjunta en el paso.

Aquí hay un enlace a una carpeta de Google Drive con el archivo Gerber comprimido:

Paso 5: Código para Arduino

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

flotador analogr2;

flotador analogr1;

flotar VO1; / Voltaje a través del divisor de potencial para el circuito que mide la resistencia

Voltaje de flotación;

Resistencia al flotador;

flotar VR; / Esta es la resistencia que se usa para cambiar el límite máximo del voltímetro. Puede ser variado

float Co; / Este es el factor por el cual se debe multiplicar el voltaje registrado por el arduino para tener en cuenta también la disminución de voltaje del divisor de potencial. Es el "coeficiente"

int Modepin = 8;

configuración vacía ()

{

Serial.begin (9600);

lcd. comienzo (16, 2);

pinMode (Modepin, ENTRADA);

}

bucle vacío () {

if (digitalRead (Modepin) == HIGH)

{Resistanceread (); }

demás

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

}

vacío Resistanceread () {

analogr2 = analogRead (A2);

VO1 = 5 * (analogr2 / 1024);

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

//Serial.println(VO1);

si (VO1> = 4,95)

{lcd.clear (); lcd.print ("No conduce"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("conectado"); retraso (500); }

demás

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

Void Voltageread () {

analogr1 = (analogRead (A0));

//Serial.println(analogr1);

VR = 0; / Cambie este valor aquí si tiene un valor de resistencia diferente en lugar de VR. Una vez más, esta resistencia está ahí para cambiar el voltaje máximo que puede medir su multímetro. Cuanto mayor sea la resistencia aquí, mayor será el límite de voltaje para el Arduino.

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

//Serial.println(Co);

si (analogr1 <= 20)

{lcd.clear (); Serial.println (0.00); lcd.print ("No conduce"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("conectado"); retraso (500); }

demás

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

}

Paso 6: Carcasa con impresora 3D

1. Además de la carcasa acrílica, este Instructables también contará con una carcasa impresa en 3D, que es un poco más duradera y estética.

2. Hay un orificio en la parte superior para que encaje la pantalla LCD, y también hay dos orificios en el costado para que pasen las sondas y el cable Arduino.

3. En la parte superior, hay otro orificio cuadrado para que encaje el interruptor. Este interruptor es el que cambia una vez entre el ohmímetro y el voltímetro.

3. Hay una ranura en las paredes interiores de la parte inferior para que se deslice una tarjeta gruesa para que el circuito quede bien cerrado incluso en la parte inferior.

4. Para asegurar el panel posterior, hay un par de ranuras en la cara del texto donde se puede usar una goma elástica para atarlo.

Paso 7: archivos de impresión 3D

1. Se utilizó Ultimaker Cura como cortadora y fusion360 para diseñar la carcasa. Ender 3 fue la impresora 3D utilizada para este proyecto.

2. Los archivos.step y.gcode se han adjuntado a este paso.

3. El archivo.step se puede descargar si desea realizar algunas modificaciones en el diseño antes de imprimir. El archivo.gcode se puede cargar directamente en su impresora 3D.

4. La carcasa estaba hecha de PLA naranja y tardó aproximadamente 14 horas en imprimirse.

Paso 8: Carcasa (sin impresión 3D)

1) Puede usar cualquier estuche de plástico viejo para su carcasa. Usando un cuchillo caliente para cortar las ranuras para la pantalla LCD y el botón.

2) Además, puede consultar mi cuenta para ver otro instructivo donde describo cómo construir una caja de acrílico cortado con láser. Podrá encontrar un archivo svg para la cortadora láser.

3) Finalmente, puede dejar el circuito sin carcasa. Será fácil de reparar y modificar.