Купить конечно проще и дешевле, но мой мозг и руки ржавели от скуки…
На просторах интернета нашел схемку и прошивку, искал именно на микроконтроллере (в целях самообразования).
Специально для этого проекта, а может и для будущих, был прикуплен программатор:
Рубрики
Партнеры
Мультиметр на базе микрокалькулятора
Мультиметр на базе микрокалькулятора. Инструмент для математических вычислений — микрокалькулятор (МК) во взаимодействии с несложной приставкой становится универсальным электроизмерительным прибором. Сам МК требует несущественной доработки, не изменяющей его внешний вид и не влияющей на работоспособность. Для этого вскрывают калькулятор и параллельно клавише подпаивают геркон, который приклеивают внутри корпуса.
Приставка, позволяющая с помощью МК БЗ-14 измерять силу тока, напряжение, сопротивление, размещается в футляре размером 190x100x25 мм. На верхней его стороне укрепляют калькулятор, переменные резисторы, гнезда и зажимы, тумблер и кнопку. Внутри корпуса размещают монтажную плату и источник питания (рис. 42).
Отечественные калькуляторы обеспечивают качественную работу при частоте нажиманий клавиш, не превышающей 30 Гц. У различных марок она колеблется от 3 Гц (МК БЗ-21) до 30 Гц (МК БЗ-19М).
Калькулятор должен располагаться точно над катушкой I, чтобы от каждого электромагнитного импульса, посылаемого ей, полноценно срабатывал геркон.
Рассмотрим блок-схему мультиметра (рис. 43).
Преобразователь «Напряжение — частота», представляющий генератор (I), вырабатывает определенное число импульсов в зависимости от величины сопротивления. Эти импульсы поступают на вход 1 логической схемы (ключа). На входе 1 возникают импульсы только в случае одновременного поступления сигнала на вход 2.
Этот сигнал может быть подан или со ждущего мультивибратора (II), или с тумблера SA1.2.
При нажатии кнопки «Измерение» ждущий мультивибратор в течение определенного времени подает отрицательное напряжение на вход 2. Производятся измерения, поскольку импульсы поступают на катушку L1 и геркон срабатывает. При измерении других величин напряжения или тока число импульсов, вырабатываемых генератором, будет зависеть от сопротивлений входных резисторов — делителей напряжения и тока.
Рассмотрим работу устройства в режиме «Секундомер». Включим тумблер SA1.1 — генератор будет вырабатывать импульсы, поступающие на вход 1. На вход 2 подается отрицательное напряжение через контакт SA1.2, и импульсы поступают на катушку L1, калькулятор считает время.
Преобразователь «Напряжение — частота» представляет собой генератор, выполненный на транзисторах
VTl, VT2 (рис. 44).
Частота генератора зависит от емкости конденсатора С1 и суммарного сопротивления резисторов R2, R15 — R19. Резистор R2 подобран таким образом, что при подаче напряжения 1 В на соответствующий вход авометра генератор вырабатывает частоту 10 Гц. Сопротивление цепочки резисторов R15 — R 19 имеет такую величину, что генератор вырабатывает импульсы с частотой 0,2 Гц (1 импульс за 5 с). При измерении напряжения до 1 В штекеры устанавливают в соответствующие гнезда прибора и подключают к исследуемой цепи. На микрокалькуляторе набирают значение 0,02 (точность или шаг измерений). Нажимают кнопки «+» и «Измерение», положительное напряжение поступает на базу транзистора VT6, мультивибратор перейдет в другое устойчивое состояние и будет оставаться в нем, пока не произойдет полный разряд конденсатора С2. Время этого разряда выбрано в размере 5 с. В течение его отрицательное напряжение с мультивибратора поступает на вход ключа, то есть на базу транзистора VT4; импульсы, вырабатываемые генератором-преобразователем, подаются на транзистор VT3, ключ открывается, и импульсы приходят на катушку L1. Преобразователь «Напряжение — частота» вырабатывает за 5 с не более 50 импульсов, поскольку 10 • 5=50, где 10 Гц — предельная частота генератора, а 5 — число секунд (время измерения). Геркон срабатывает, микрокалькулятор считает импульсы, то есть каждый импульс увеличивает показания прибора на шаг (в данном случае на 0,02).
Перед измерениями следует произвести регулировку переменным резистором R1. Не подавая на входы аво-метра исследуемый сигнал, наберем на микрокалькуляторе число 0,2, нажмем кнопки «+» и «Измерение» (тумблер должен находиться в положении «Авометр»). Показание микрокалькулятора за 5 с должно увеличиться более чем в два раза, то есть быть 0,4 (за 5 с поступил один импульс). Если показание микрокалькулятора значительно больше, следует подстроить генератор переменным резистором R1.
При измерении напряжения до 10 В используем соответствующее гнездо для подключения прибора к исследуемой цепи. На микрокалькуляторе набираем число, указанное в скобках. Для измерения переменного напряжения в приборе предусмотрен отдельный вход «
».
Рассмотрим работу прибора в качестве омметра. Подключим исследуемый резистор. Преобразователь «Напряжение — частота» будет вырабатывать импульсы строго определенной частоты. Они поступают на ключ, выполненный на транзисторах VT3, VT4, а затем приходят на катушку L1, если транзистор VT4 открыт отрицательным напряжением, подаваемым со ждущего мультивибратора на транзисторах VT5, VT6.
Теперь ознакомимся с работой прибора в качестве секундомера. Тумблер SA1 установим в положение «Секундомер». Тогда, переведя ручку переменного резистора R3 на соответствующую отметку (0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1 с), производим отсчет времени с выбранным интервалом. Генератор на транзисторах VT1, VT2 вырабатывает импульсы с частотой, зависящей от емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R3.
С помощью прибора можно также определять промежутки времени в автоматических режимах. Для этой цели служат клеммы «Датчик». Приставку переводят в режим «Секундомер», отрицательное напряжение через контакт датчика поступает на базу транзистора VT4, а импульсы с генератора подают на транзистор VT3. На микрокалькуляторе выбираем шаг (0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1с).
При измерении тока прибор подключают к соответствующим гнездам.
Используя приставки, которыми обычно снабжают авометры, можно непосредственно на микрокалькуляторе определить токи транзисторов, коэффициент их усиления и ряд других величин. В верхней части прибора сделано отверстие для подключения внешнего питания от выпрямителя 5 В, хотя сам прибор имеет автономное питание. Приставка собрана на печатной плате размером 60×40 мм. Она изображена на рис. 45.
Конденсатор С1 не должен быть оксидный. В качестве L1 можно использовать катушку электромагнита от вы-сокоомных телефонов, удалив металлический сердечник. Настраивают приставку с помощью секундомера и промышленного авометра, сначала градуируют шкалу секундомера, затем добиваются четкой работы мультивибратора.
Оставить комментарий
Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.
- Цена: $2.35 + доставка
- Перейти в магазин
В сегодняшнем занятии мы рассмотрим вариант изготовления самодельного цифрового вольтметра для измерения напряжения на одиночном элементе питания. Пределы измерения напряжения 1-4.5 Вольт. Внешнее дополнительное питание, кроме измеряемого, не требуется.
25 лет назад у меня был кассетный плеер. Питал я его Ni-Cd аккумуляторами НКГЦ-0.45 ёмкостью 450мА/ч. Чтобы в дороге определять какие аккумуляторы уже сели, а какие ещё поработают было сделано простое устройство. 
Батарейно-аккумуляторный диагностическо-измерительный комплекс. 
Он собран по схеме преобразователя напряжения на двух транзисторах. На выход включен светодиод. Параллельно входу, подключаемому к аккумулятору включен резистор, намотанный из нихрома. Таким образом, если аккумулятор способен отдавать около 200мА, то светодиод загорается.
Из недостатков — размеры контактов жестко выгнуты на длину АА элемента, все прочие типоразмеры подключать не удобно. Ну и напряжение не видно. Поэтому в век цифровых технологий захотелось сделать более высокотехнологичное устройство. И конечно на микроконтроллере, куда без него 🙂
Итак, схема проектируемого устройства. 
Используемые детали:
1. OLED дисплей с диагональю 0.91 дюйм и разрешением 128×32 (около $3)
2. Микроконтроллер ATtiny85 в корпусе SOIC (около $1)
3. Boost DC/DC Converter LT1308 от компании Linear Technology. ($2.74 за 5 штук) LT1308 manual
4. Конденсаторы керамические, выпаяны из неисправной видеокарты.
5. Индуктивность COILTRONICS CTX5-1 или COILCRAFT DO3316-472.
6. Диод Шоттки, я использовал MBR0520 (0.5A, 20V)
Преобразователь напряжения LT1308
Характеристики из описания LT1308: 
Обещают 300мА 3.3В с одного элемента NiCd, нам подходит. Выходное напряжение устанавливается делителем, резисторы 330кОм и 120кОм, при указанных номиналах выходное напряжение преобразователя получается около 4.5В. Выходное напряжение выбиралось достаточным для питания контроллера и дисплея, чуть выше максимального измеряемого напряжения на литиевом аккумуляторе.
Для раскрытия всего потенциала преобразователя напряжения нужна индуктивность, которой у меня нет (см. пункт 5 выше), поэтому собираемый мной преобразователь имеет заведомо худшие параметры. Но и нагрузка у меня совсем небольшая. При подключении реальной нагрузки из микроконтроллера и OLED дисплея получается такая нагрузочная таблица. 
Прекрасно, идём дальше.
Особенности измерения напряжения микроконтроллером
Микроконтроллер ATtiny85 имеет АЦП разрядностью 10 бит. Поэтому считываемый уровень лежит в диапазоне 0-1023 (2^10 ). Для перевода в напряжение используется код:
Т.е. предполагается, что напряжение питания строго 5В. Если напряжение питания микроконтроллера изменится, то измеренное напряжение тоже изменится. Поэтому нам нужно узнать точное значение напряжения питания!
Многие чипы AVR включая серию ATmega и ATtiny обеспечивают средства для измерения внутреннего опорного напряжения. Путем измерения внутреннего опорного напряжения, мы можем определить значение Vcc. Вот как:
- Установить источник опорного напряжения analogReference(INTERNAL).
- Снять показания АЦП для внутреннего источника 1.1 В.
- Расчитать значение Vcc основываясь на измерении 1.1 В по формуле:
Из чего следует:
На просторах интернета была найдена функция для измерения напряжения питания контроллера:
Для вывода на экран используется библиотека Tiny4kOLED с включенным шрифтом 16х32. Из шрифта, для уменьшения размера библиотеки, удалены 2 не используемых символа (, и -) и нарисована отсутствующая буква «В». Код библиотеки соответственно изменен.
Так-же для стабилизации выводимых измерений использована функция с форума ардуино, спасибо автору dimax, работает хорошо.
Код я отлаживал на платке Digispark в среде arduino IDE. После чего ATtiny85 была выпаяна и припаяна на макетку. Собираем макетную плату, подстроечным резистором выставляем напряжение на выходе преобразователя (сначала я выставлял на выходе 5В, при этом ток на входе преобразователя был под 170мА, уменьшил напряжение до 4.5В, ток снизился до 100мА). Когда ATtiny85 припаяна на макетку код приходится заливать с помощью программатора, у меня обычный USBash ISP. 
Код программы, библиотеку OLED дисплея и печатную плату можно скачать ПО ССЫЛКЕ
