Nagy pontosságú távoli adatnaplózás multiméter/Arduino/pfod használatával Alkalmazás: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Frissítve 2017. április 26. Átdolgozott áramkör és kártya 4000ZC USB -mérőkhöz.

Nincs szükség Android -kódolásra

Ez az oktatóanyag megmutatja, hogyan érheti el nagy pontosságú mérések széles skáláját az Arduino készülékéről, és távolról is elküldheti azokat naplózáshoz és ábrázoláshoz. A nagy sebességű adatnaplózáshoz (2000 minta/másodperc) lásd ezt az oktatható, távoli nagy sebességű adatnaplózást az Arduino/GL AR150/Android/pfodApp használatával

Az Arduino-ba épített AtoD konverter gyenge pontosságú, jellemzően +/- 10% és nagyon korlátozott tartományban, jellemzően csak 0-5 V DC feszültséggel. Egy egyszerű áramkör és könyvtár használatával nagy pontosságú automatikus tartományméréssel táplálhatja Arduino-ját egy optikailag elszigetelt RS232 csatlakozóval ellátott multiméterről. Ha a vázlathoz rendelkezésre állnak a mérések, az értékek alapján vezérelheti a kimeneteket. Ez az oktatóanyag kiterjed a mérés távoli, WiFi -n, Bluetooth -on, Bluetooth -on alacsony energiafelhasználású vagy SMS -en keresztüli küldésére Android -mobilra, hogy megjelenítse, naplózza és ábrázolja a pfodApp segítségével.

Ez az utasítás Arduino Mega2560 5V -os táblát használ, amelyet a kommunikációs pajzsok széles választékával, Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (klasszikus), Bluetooth LE vagy SMS párosíthat. Az itt bemutatott interfész hardver és könyvtár szintén használható 3.3V Arduino kompatibilis táblákkal. A Mega2560 mellett számos más táblát is használhat, mint például az UNO és Ehternet pajzs, egy ESP8266 alaplap (önállóan), integrált Bluetooth Low Energy tábla, például az Arduino 101, vagy a kommunikációhoz csatlakozó lapok az SPI-t használó alrendszer, mint például a RedBear BLE pajzs és az Adafrut Bluefruit SPI táblái. A pfodDesignerV2 támogatja ezeket a kártya kombinációkat, és létrehozza a kódot. A korlátozó feltétel az, hogy rendelkeznie kell egy szabad hardver sorozattal, hogy csatlakozzon ehhez a multiméter RS232 pajzshoz.

Az itt bemutatott áramkör és kód számos multiméterrel működik. Egy könnyen beszerezhető, olcsó, egy Tekpower TP4000ZC, más néven Digitek TD-4000ZC. Az ezzel az áramkörrel és könyvtárral működő multiméterek a következők: Digitek DT-4000ZC, Digitech QM1538, Digitech QM1537, Digitek DT-9062, Digitek INO2513, Digitech QM1462, PeakTech 3330, Tenma 72-7745, Uni-Trend UT30A, Uni-Trend UT30E, Uni -Trend UT60E, Voltcraft VC 820, Voltcraft VC 840

1. lépés:

Ez az oktatóanyag két részből áll:

Az első rész a multiméter hardver interfészét és a kódkönyvtárat ismerteti Arduino Mega segítségével. Ha csak a mérést szeretné elérni az Arduino készülékébe, akkor csak erre van szüksége.

A második rész a mérés elküldését egy távoli Android mobilra megjelenítés, naplózás és ábrázolás céljából. Ebben a példában Bluetooth pajzsot használunk, és az alapvázlatot a pfodDesignerV2 segítségével állítjuk elő, de a pfodDesignerV2 használatával létrehozhat kódot WiFi, Ethernet, Bluetooth Low Energy és SMS kapcsolatokhoz is. Ezután a multiméter könyvtár hozzáadódik az alapvázlathoz a kód befejezéséhez. Az olvasás megjelenítéséhez, naplózásához és ábrázolásához nincs szükség Android -kódolásra. Mindent az Arduino kódod vezérel.

Ez a projekt online is elérhető a www.pfod.com.au címen

A multiméter távoli head-up kijelzőjét lásd ebben az oktatható Alain Arduino adatszemüveg a multiméteremben.

2. lépés: A multiméter

Az oktatóanyagban használt multiméterek az olcsó (~ US40) Tekpower TP4000ZC (más néven Digitek DT-4000ZC) és a régebbi Digitech QM1538, amelyek már nem kaphatók. Mindkét mérő vizuálisan azonos, és ugyanazt az RS232 kódolást használja.

Itt a Tekpower TP4000ZC specifikációi: -DC feszültség: 400mV/4/40/400V ± 0,5%+5, 600V ± 0,8%AC feszültség: 4/40/400V ± 0,8%+5, 400mV/600V ± 1,2%+ 5DC áram: 400/4000μA ± 2,0%+5, 40/400mA ± 1,5%+5, 4/10A ± 2%+5AC áram: 400/4000μA ± 2,5%+3, 40/400mA ± 2%+5, 4 /10A ± 2,5%+5 Ellenállás: 400Ω/4/40/400kΩ/4MΩ ± 1%+5, 40MΩ ± 2%+5 Kapacitás: 40nF ± 3,5%+10, 400nF/4/40μF ± 3%+5, 100μF ± 3,5% +5 Frekvencia: 10Hz -10MHz ± 0,1% +5 Üzemi ciklus: 0,1%-99,9%± 2,5% +5 Hőmérséklet: 0oC - +40oC ± 3oC, -50oC - +200oC ± 0,75%± 3oC, +200oC - +750oC ± 1,5% ± 3 ° C, felbontás 0,1 ° C a mellékelt hőelem szondán keresztül.

A multiméter RS232 kapcsolata csak egy út, és a multiméter beállításait távolról nem módosíthatja, ezért manuálisan kell kiválasztania a mérés típusát. Mindazonáltal a mérő automatikus tartományú, és a feszültség és áram beállítások kezelik a váltakozó áramot és az egyenáramot is.

3. lépés: Az RS232 interfész hardvere

Két interfész van. Az újabb Digitek DT-4000ZC és Tekpower TP40000ZC mérők USB kábellel érkeznek. Míg a régebbi Digitek QM1538 RS232 9 tűs D csatlakozó kábelt kapott. A fenti áramkör (pdf verzió) bemutatja, hogyan kell csatlakoztatni a multiméter optocsatolóját az Arduino RX soros tű meghajtásához. Megjegyzés: Ezt az áramkört frissítettük, hogy egy újabb védelmi ellenállást, R2-t adjunk hozzá a Digitek DT-4000ZC és a Tekpower TP40000ZC mérőkhöz. Ez az ellenállás nem szerepelt a fent bemutatott 9 pólusú D csatlakozólapon.

Digitek DT-4000ZC és Tekpower TP40000ZC

A Digitek DT-4000ZC és a Tekpower TP40000ZC készülékekhez 3,5 mm-es hangkábel-dugó szükséges, sztereó vagy mono, valamint 3,5 mm-es aljzat.

Digitek QM1538

A régebbi Digitek QM1538 esetében 9 tűs D aljzatra van szüksége. A 9 tűs D csatlakozó eltolt tűkkel rendelkezik, amelyek nem csatlakoznak a prototípus pajzsához. Csak vágja le a 4 érintkezősort, így forraszthatja a csatlakozót a táblához, mivel az áramkör csak az 5 tűs második sorban lévő csapokat használja. A rögzítő lábak meghajlottak, hogy a csatlakozó lapos legyen, és a csatlakozót kétrészes epoxi ragasztóval („Araldite”) rögzítették a prototípus pajzsához. A csatlakozócsap elrendezése fent látható. A 10K ellenállás, amely a mellékelt RS232 kábelek csatlakozójába van szerelve (a 2 -es és 3 -as tűk közé van csatlakoztatva), nem szükséges ehhez a projekthez.

A jel csatlakoztatása Arduino RX tűhöz

Ez az áramkör mind az 5V, mind a 3,3 V -os Arduino kártyákon működik. Itt egy Mega2560 (5V) Arduino -t használunk, és az áramkört a prototípus pajzsára szereltük fel, a fentiek szerint.

Repülő vezetékkel csatlakoztatható a pajzson lévő TP1 a Mega2560 Serial1 RX, D19 érintkezőjéhez.

Megjegyzés a szoftver sorozatokkal kapcsolatban: Kezdetben ezt a pajzsot egy UNO -val párosították a Software Serial segítségével a 10, 11 -es tűkön. Ha azonban a 9600baud -os soros Bluetooth Shield -el párosítják, néhány fogadási bájt elveszett. Az RS232 hardver soros kapcsolatra való áthelyezése megoldotta ezt a problémát. Tehát a megbízható távoli megjelenítés és naplózás érdekében, ha kommunikációs pajzsot használ, amely soros kapcsolaton keresztül csatlakozik, akkor szüksége van egy táblára két vagy több hardver sorozattal, mint például a Mega2560. További alternatívák az UNO és Ehternet pajzs, az ESP8266 alaplap (önállóan), az integrált Bluetooth Low Energy-vel rendelkező tábla, mint például az Anduino 101, vagy olyan táblák, amelyek SPI használatával csatlakoznak a kommunikációs alrendszerhez, mint például a RedBear BLE pajzs és az Adafrut Bluefruit SPI táblák. A pfodDesignerV2 támogatja ezeket a táblákat, és létrehozza a kódot.

4. lépés: A PfodVC820MultimeterParser Library

A Tekpower TP4000ZC és számos más multiméter nem küldi el a mérést RS232 -n keresztül ASCII szövegként, hanem 14 bájtot küld bitekkel, attól függően, hogy az LCD kijelző mely szegmensei vannak megvilágítva. A 14 bájt kódolását ebben a pdf -ben ismertetjük. A pfodVC820MeterParser.zip könyvtár dekódolja ezeket a bájtokat szöveges karakterláncokká és úszóvá. (A VC820 az egyik kódolót használja, amely ezt a kódolást használja.) Lásd még a QtDMM for Windows, Mac és Linux számítógépes szoftvereket, amelyek a multiméterek széles skáláját kezelik.

A pfodVC820MeterParser könyvtár használatára van egy minimális példa, a MeterParserExample.ino. Csatlakoztassa a mérőt egy 2400baud soros kapcsolathoz, majd hívja a haveReading () minden hurkot a bájtok feldolgozásához. A haveReading () igaz értéket ad vissza, ha új teljes olvasmány van értelmezve. Ezután hívhatja a getAsFloat () parancsot, hogy lekérje az értéket (skálázott), vagy getAtStr (), hogy lekérje a nyomtatást és a naplózást. Más módszerek is elérhetők a mérés típusának, a getTypeAsStr () és a getTypeAsUnicode (), valamint más segédprogramok eléréséhez.

#include "pfodVC820MeterParser.h" pfodVC820MeterParser meter; // void setup () {Serial.begin (74880); Sorozat1.kezdet (2400); meter.connect (& Serial1); } lebegő olvasás; void loop () {if (meter.haveReading ()) {olvasás = meter.getAsFloat (); // ezt használja az Arduino számításaihoz Serial.print ("Olvasás egységekkel:"); Serial.print (meter.getDigits ()); Serial.print (meter.getScalingAsStr ()); Serial.print (meter.getTypeAsStr ()); Serial.print (F ("= mint úszó nyomtatva (6 számjegy):")); Sorozat.println (olvasás, 6); Serial.println ("Idő (másodperc) és Olvasás karakterláncként a naplózáshoz"); Sorozatnyomtatás ((((float) millis ())/1000.0); Serial.print (", sec,"); Serial.print (meter.getAsStr ()); Serial.print (','); Serial.println (meter.getTypeAsStr ()); }}

Ha a mérőt Deg C -ra állítja, és a hőelem szondát használja, a példavázlat ezt a kimenetet adja az Arduino IDE soros monitoron

Olvasás mértékegységekkel: 25.7C = úszóként nyomtatva (6 számjegy): 25.700000Time (mp) és Olvasás karakterláncként naplózáshoz 2.40, sec, 25.7, C

5. lépés: 2. rész - Távoli megjelenítés, naplózás és ábrázolás

Az oktatóanyag ezen része azt mutatja be, hogyan lehet távolról megjeleníteni, naplózni és ábrázolni a mérőleolvasást Android -mobilján. A pfodApp az Android -mobil kijelzőjének, naplózásának és ábrázolásának kezelésére szolgál. Nincs szükség Android programozásra. Az összes kijelzőt, naplózást és ábrázolást teljes mértékben az Arduino vázlata vezérli. Az ingyenes pfodDesignerV2 alkalmazás lehetővé teszi az Android menü és a diagram megtervezését, majd létrehozza az Arduino vázlatot az Ön számára.

A pfodApp számos csatlakozástípust támogat: Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (klasszikus), Bluetooth LE vagy SMS. Ez az oktatóanyag az Arduino 101 (alacsony energiaigényű Bluetooth) technológiát használja adatnaplózáshoz és ábrázoláshoz. Más Bluetooth Low Energy kártyák is támogatottak. Ez a bemutató SMS -t használ a pfodApp -hoz való csatlakozáshoz. A pfodDesignerV2 használatával adhat naplózást és diagramozást az SMS -példához. A pfodDesignerV2 -nek lehetősége van arra is, hogy Arduino kódot hozzon létre egy Bluetooth V2 (klasszikus) pajzshoz, hogy csatlakozzon a pfodApp -hoz.

Ebben a példában egy Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2 -t fogunk használni, amely 9600baud soros kapcsolaton keresztül csatlakozik az Arduino Mega2560 -hoz. Az ingyenes pfodDesignerV2 alkalmazást használva egy egyszerű menüt állítottunk be, amely csak egy címkét tartalmaz, amely megmutatja a mérés leolvasását, és egy gombot a diagram megnyitásához. Ezen az oldalon számos pfodDesignerV2 oktatóanyag található. Ha rendelkezünk egy alapvető vázlattal, módosítjuk azt, hogy hozzáadjuk a mérőelemzőt, és elküldjük a mérőolvasást és adatokat a naplózáshoz és a diagramokhoz.

A menü tervezése

Ebben a részben egy Android/pfodApp menüt tervezünk, amely megjeleníti a mérőórát és egy gombot a leolvasási diagram megnyitásához. A leolvasott adatokat az Android mobilon lévő fájlba is elmenti

6. lépés: Címke hozzáadása

Telepítse az ingyenes pfodDesignerV2 programot, és indítson új menüt.

Az alapértelmezett cél 9600baud soros, ez az, ami szükséges az Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2 -hez. Ha Bluetooth energiatakarékos eszközzel vagy Wifi -vel vagy SMS -sel csatlakozik, akkor kattintson a Cél lehetőségre a választás megváltoztatásához.

Címke hozzáadásához a mérőóra megjelenítéséhez kattintson a Hozzáadás menüpontra, és válassza a görgetés lefelé lehetőséget a Címke kiválasztásához.

Válassza ki a megfelelő betűméretet és színeket. Hagyja a szöveget címkeként, mivel módosítani fogjuk a generált kódot, hogy ezt később a mérőméréssel helyettesítsük. Itt a betűméretet +7 -re, a betűtípust vörösre és a hátteret ezüstre állítottuk.

Menjen vissza a Szerkesztés menü_1 képernyőre, és állítsa be a frissítési intervallumot 1 másodpercre. A pfodApp körülbelül másodpercenként újra kérni fogja a menüt, hogy megjelenjen a címke legújabb értéke.

7. lépés: Diagram gomb hozzáadása

Kattintson ismét a Menüelem hozzáadása gombra a Diagram gomb hozzáadásához.

Szerkessze a Diagram szövegét valami megfelelőre, pl. csak „Chart”, és válassza ki a betűméretet és színeket.

Ezután kattintson a „Diagram” gombra a grafikon szerkesztési képernyőjének megnyitásához. Csak egy rajz lesz, ezért kattintson a 2. ábra és a 3. ábra szerkesztése gombra, majd görgessen lefelé, és kattintson a Telek elrejtése lehetőségre.

Szerkessze a diagram címkéjét valami megfelelőre, pl. "Multiméter". Nincs szükség más nyomtatási beállítások módosítására, mivel módosítani fogjuk a vázlatot, hogy a multiméter beállításától függően különböző y tengelyű címkéket küldjünk.

Végül térjen vissza a Szerkesztési menü_1 és a Szerkesztési utasítás menüponthoz, ez beállítja a menü alján található szöveget és a menü általános háttérszínét. Itt a parancsot „Távoli multiméter” -re állítottuk, betűméret +3 és háttérszín ezüst.

Most visszatérhet a Szerkesztési menü_1 menüponthoz, és az előnézeti menüre kattintva megtekintheti a menütervet.

Ha nem tetszik a kialakítás, akkor a kód létrehozása előtt módosíthatja. Ha ki szeretné választani a címkét a gombból, akkor adjon hozzá néhány üres címkét az itt leírtak szerint. Diagram hozzáadása és naplózási adatok az Arduino adatok megjelenítéséhez/ábrázolásához Androidon egy másik oktatóanyag a pfodDesignerV2/pfodApp adatgyűjtésről és diagramokról.

8. lépés: Az Arduino vázlat létrehozása

A pfodApp -ban ezt a menüt megjelenítő Arduino -kód létrehozásához térjen vissza a Szerkesztés menü_1 képernyőhöz, görgessen lefelé, és kattintson a Kód létrehozása gombra.

Kattintson a „Kód írása fájlba” gombra, hogy az Arduino vázlatot a /pfodAppRawData/pfodDesignerV2.txt fájlba küldje a mobilján. Ezután lépjen ki a pfodDesignerV2 programból. Vigye át a pfodDesignerV2.txt fájlt a számítógépére USB -kapcsolat vagy fájlátviteli alkalmazás, például a wifi fájlátvitel pro segítségével. A létrehozott vázlat egy példánya itt található, pfodDesignerV2_meter.txt

Töltse be a vázlatot az Arduino IDE -be, és programozza be az Uno (vagy Mega) táblát. Ezután adja hozzá az Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2 -t. Telepítse a pfodApp alkalmazást Android -mobiljára, és hozzon létre egy új Bluetooth -kapcsolatot, például Multimeter. Az új kapcsolatok létrehozásáról lásd a pfodAppForAndroidGettingStarted.pdf fájlt. Amikor a pfodApp segítségével megnyitja a multiméter kapcsolatot, megjelenik a tervezett menü.

A diagram megnyitása nem mutat semmi érdekeset, mert nem adtuk hozzá a multiméteres hardvert/szoftvert.

9. lépés: A multiméter hozzáadása

Módosítjuk a generált vázlatot, hogy hozzáadjuk a multiméter -elemzőt, és elküldjük annak adatait az Android mobilra. A teljes módosított vázlat itt található: pfod_meter.ino

Ezek a módosítások hozzáadják a multiméter -elemzőt és egy 5 másodperces időzítőt. Ha ez idő alatt nincs új érvényes leolvasás, akkor a vázlat leállítja az adatok küldését, és frissíti az Android/pfodApp kijelzőt „ - - -“értékre. Mivel a mérő manuális kiválasztása megváltozik, a diagramcímkék frissülnek, de ki kell lépnie a diagramból, és újra ki kell választania az új címkék megtekintéséhez. Másrészt a mérőórák másodpercenként automatikusan frissülnek. Végül a pfodApp alapértelmezés szerint kezeli az Unicode -ot, így a mérőolvasás megjelenítésekor a getTypeAsUnicode () metódust használjuk az Unicode visszaadására ohm, Ω és degsC, ℃ esetén a mérő kijelzőjén.

A diagram gomb a leolvasott adatok frissítő diagramját jeleníti meg:-

A diagram adatait CSV formátumban egy fájlba is elmentjük az Android -mobilra a /pfodAppRawData/Mulitmeter.txt fájlban, hogy később átvigyük a számítógépre, és importáljuk egy táblázatba további számítások és diagramok készítése céljából.

10. lépés: A vázlatmódosítások részletesen

1. Töltse le a pfodVC820MeterParser.zip könyvtárat, majd nyissa meg az Arduino IDE programot, és kattintson a Vázlat → Könyvtár beillesztése →.zip hozzáadása elemre, és adja hozzá ezt a könyvtárat az IDE -hez.
2. Adja hozzá a pfodVC820MeterParser könyvtárat a vázlathoz. Kattintson a Vázlat → Könyvtár felvétele → pfodVC820MeterParser elemre. Ez hozzáadja az include utasításokat a vázlat tetejéhez.
3. PfodParser_codeGenerated parser ("V1") szerkesztése; to pfodParser_codeGenerated parser (""); Ez letiltja a menü gyorsítótárazását a pfodApp alkalmazásban, így a menüváltozások megjelennek. Visszatérhet a „V3” -hoz, ha befejezte az összes módosítást, hogy újra engedélyezze a menü gyorsítótárazását.
4. Ha hozzáadja ezeket a sorokat, létrehozza a szoftver soros és a multiméter objektumait. pfodVC820MeterParser mérő;
5. A setup () végén adja hozzá a Serial1.begin (2400); meter.connect (& Serial1);
6. A loop () fölött add alá az előjel nélküli hosszú validReadingTimer = 0; const unsigned long VALID_READINGS_TIMEOUT = 5000; // 5 mp bool haveValidReadings = true; // igaz értékre állítva, ha érvényes leolvasásaik vannak int mõõtésTípus = méter. NO_READING; és a hurok tetején () add hozzá az if (meter.haveReading ()) {if (meter.isValid ()) {validReadingTimer = millis (); haveValidReadings = igaz; } int newType = meter.getType (); if (mérésTípus! = újTípus) {// új adatgyűjtési címek kimenete parser.print (F ("sec,")); parser.println (meter.getTypeAsStr ()); } mõõtésTípus = újTípus; } if ((millis () - validReadingTimer)> VALID_READINGS_TIMEOUT) {haveValidReadings = false; // nincs új érvényes leolvasás az elmúlt 5 másodpercben}
7. Lejjebb a hurokban cserélje ki a parser.print (F ("{= Multiméter | idő (másodperc) | Plot_1 ~~~ ||}")); a parser.print (F ("{= Multiméter | idő (másodperc) | Méterolvasás ~~~")); parser.print (meter.getTypeAsStr ()); parser.print (F ("||}"));
8. A ciklus () alján cserélje ki a sendData (); if -val (haveValidReadings) {sendData (); }
9. A sendData () -ban cserélje ki a parser.print (','); parser.print (((float) (plot_1_var-plot_1_varMin)) * plot_1_scaling + plot_1_varDisplayMin); az értelmezővel.print (','); parser.print (meter.getAsStr);
10. A sendMainMenu () -ban cserélje ki a parser.print (F ("~ Label")); parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } else {parser.print (F (" - - -")); }
11. A sendMainMenuUpdate () fájlban add parser.print (F ("|! A")); parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } else {parser.print (F (" - - -")); } Az érték frissítése a menü gyorsítótárazásakor.

Következtetés

Ez az oktatóanyag megmutatta, hogyan lehet olcsó multimétert csatlakoztatni az Arduino Mega2560 -hoz RS232 -n keresztül. Sok más tábla is támogatott. A pfodVC820MeterParserlibrary a multiméter adatait úszókba elemezi az Arduino számításaihoz, és karakterláncokat a megjelenítéshez és a naplózáshoz. A pfodDesignerV2 segítségével egy alapvető vázlatot hoztak létre a multiméter leolvasásához és az értékek ábrázolásához egy Android -mobilon a pfodApp használatával. Nincs szükség Android programozásra. Ehhez az alapvető vázlathoz hozzáadták a multiméter kezelését, és a végleges vázlat megjeleníti az aktuális multiméter -leolvasást Android -mobilján, valamint ábrázolja a leolvasott értékeket és naplózza azokat egy fájlba a mobilján későbbi használatra.