Vysoká presnosť vzdialeného záznamu údajov pomocou multimetra/Arduino/pfodApp: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Aktualizované 26. apríla 2017 Revidovaný obvod a doska na použitie s meračmi USB 4000ZC.

Nevyžaduje sa žiadne kódovanie systému Android

Tento návod vám ukáže, ako máte zo svojho Arduina prístup k širokému spektru vysoko presných meraní a tiež ich vzdialene odosielate na protokolovanie a vykresľovanie. Informácie o vysokorýchlostnom zaznamenávaní údajov (2 000 vzoriek/s) nájdete v tomto návode na vzdialený vysokorýchlostný záznam údajov pomocou Arduino/GL AR150/Android/pfodApp

Prevodník AtoD zabudovaný do Arduina má slabú presnosť, typicky +/- 10% a veľmi obmedzený rozsah, typicky iba 0 až 5 V jednosmerného napätia. Pomocou jednoduchého obvodu a knižnice môžete napájať svoje Arduino pomocou vysoko presných automatických meraní z multimetra s opticky izolovaným pripojením RS232. Keď sú k dispozícii náčrty v náčrte, môžete ovládať výstupy na základe hodnôt. Tento tutoriál sa zaoberá aj odosielaním meraní na diaľku, prostredníctvom WiFi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy alebo SMS, na mobilný telefón s Androidom na zobrazenie, zaznamenávanie a vykresľovanie pomocou pfodApp.

Tento návod používa 5V dosku Arduino Mega2560, ktorú môžete spárovať so širokou škálou komunikačných štítov, ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (klasický), Bluetooth LE alebo SMS. Hardvér rozhrania a knižnica tu uvedené môžu byť tiež použité s doskami kompatibilnými s Arduino 3.3V. Okrem Mega2560 môžete používať aj rôzne ďalšie dosky, ako napríklad UNO with a Ehternet shield, základnú dosku ESP8266 (samostatnú), dosku s integrovanou technológiou Bluetooth Low Energy, ako Arduino 101, alebo dosky, ktoré sa pripájajú ku komunikácii subsystém využívajúci SPI ako RedBear BLE štít a Adafrut Bluefruit SPI dosky. pfodDesignerV2 podporuje všetky tieto kombinácie dosiek a vygeneruje pre ne kód. Limitujúcou podmienkou je, že na pripojenie k tomuto štítu multimetra RS232 musíte mať bezplatný hardvér.

Tu uvedený obvod a kód funguje s niekoľkými multimetrami. Ľahko dostupný, lacný, je Tekpower TP4000ZC, známy tiež ako Digitek TD-4000ZC. Multimetre, ktoré pracujú s týmto obvodom a knižnicou, zahŕňajú 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

Krok 1:

Tento návod má dve časti:

Prvá časť pokrýva hardvérové rozhranie multimetra a knižnice kódov pomocou Arduino Mega. Ak chcete iba dostať meranie do svojho Arduina, je to všetko, čo potrebujete.

Druhá časť pokrýva odoslanie merania na vzdialený mobilný telefón s Androidom na zobrazenie, zaznamenávanie a vykresľovanie. V tomto prípade použijeme štít Bluetooth a vygenerujeme základný náčrt pomocou pfodDesignerV2, ale pomocou pfodDesignerV2 môžete tiež vygenerovať kód pre pripojenia WiFi, Ethernet, Bluetooth s nízkou spotrebou energie a SMS. Knižnica multimetrov sa potom pridá k základnému náčrtu na dokončenie kódu. Na zobrazenie, zaznamenanie a vykreslenie čítania nie je potrebné žiadne kódovanie Android. Všetko je riadené z vášho kódu Arduino.

Tento projekt je dostupný aj online na www.pfod.com.au

Vzdialený head-up displej multimetra nájdete v tomto návode na obsluhu, Arduino Data Glasses For My Multimeter od Alaina.

Krok 2: Multimetr

Multimetre použité v tomto návode sú lacné (~ US40) Tekpower TP4000ZC (známy aj ako Digitek DT-4000ZC) a starší Digitech QM1538, ktorý sa už nepredáva. Oba tieto merače sú vizuálne rovnaké a používajú rovnaké kódovanie RS232 merania.

Tu sú špecifikácie pre Tekpower TP4000ZC: -DC napätie: 400mV/4/40/400V ± 0,5%+5, 600V ± 0,8%striedavé napätie: 4/40/400V ± 0,8%+5, 400mV/600V ± 1,2%+ 5DC prúd: 400/4000μA ± 2,0%+5, 40/400mA ± 1,5%+5, 4/10A ± 2%+5AC prúd: 400/4000μA ± 2,5%+3, 40/400mA ± 2%+5, 4 /10A ± 2,5%+5 Odpor: 400Ω/4/40/400kΩ/4MΩ ± 1%+5, 40MΩ ± 2%+5 Kapacita: 40nF ± 3,5%+10, 400nF/4/40μF ± 3%+5, 100μF ± 3,5% +5 Frekvencia: 10Hz -10MHz ± 0,1% +5 Pracovný cyklus: 0,1%-99,9%± 2,5% +5 Teplota: 0oC - +40oC ± 3oC, -50oC - +200oC ± 0,75%± 3oC, +200oC - +750oC ± 1,5% ± 3 ° C, rozlíšenie 0,1 ° C pomocou priloženej termočlánkovej sondy.

Pripojenie RS232 multimetra je len jednosmerné a nastavenia multimetra nemôžete meniť na diaľku, takže typ merania musíte vybrať ručne. Merač však automaticky nastavuje rozsah a nastavenia napätia a prúdu zvládajú striedavé aj jednosmerné napätie.

Krok 3: Hardvér rozhrania RS232

Existujú dve rozhrania. Novšie merače Digitek DT-4000ZC a Tekpower TP40000ZC sa dodávajú s káblom USB. Kým starší Digitek QM1538 bol dodávaný s konektorovým káblom RS232 9pin D. Vyššie uvedený obvod (verzia pdf) ukazuje, ako pripojiť opto spojku multimetra na pohon sériového kolíka Arduino RX. Poznámka: Tento obvod bol aktualizovaný, aby pridal ďalší ochranný odpor R2 pre merače Digitek DT-4000ZC a Tekpower TP40000ZC. Tento odpor nebol zahrnutý na vyššie uvedenej doske konektora 9pin D.

Digitek DT-4000ZC a Tekpower TP40000ZC

Na zariadenia Digitek DT-4000ZC a Tekpower TP40000ZC potrebujete 3,5 mm zvukový kábel s konektorom male-male, stereo alebo mono a 3,5 mm zásuvku.

Digitek QM1538

Na starší Digitek QM1538 potrebujete 9 -pinovú zásuvku D. 9 -kolíkový konektor D má odsadené kolíky, ktoré sa nezapájajú do prototypového štítu. Stačí odrezať rad 4 pinov, aby ste mohli konektor spájkovať s doskou, pretože obvod používa iba kolíky v druhom rade s 5 kolíkmi. Upevňovacie nohy sa ohli, aby konektor zostal plochý a konektor bol pripevnený k prototypovému štítu pomocou 2 -dielneho epoxidového lepidla („araldit“) Rozloženie kolíkov konektora je uvedené vyššie, je z tohto miesta. 10K odpor, ktorý je namontovaný vo vnútri konektora dodaných káblov RS232 (zapojených medzi piny 2 a 3), nie je pre tento projekt potrebný.

Pripojenie signálu k pinu Arduino RX

Tento obvod bude fungovať pre dosky Arduino 5 V aj 3,3 V. Tu používame Mega2560 (5V) Arduino a obvod sme namontovali na prototypový štít, ako je uvedené vyššie.

Na pripojenie TP1 na štíte k Serial1 RX, pin D19, na Mega2560 sa používa letiaci kábel.

Poznámka k softvérovému sériovému číslu: Tento štít bol pôvodne spárovaný s UNO pomocou sériového softvéru na kolíkoch 10, 11. Pri spárovaní so štítom Bluetooth na sériovom zariadení pri rýchlosti 9600 baud sa niektoré bajty príjmu stratili. Tento problém vyriešil presun RS232 na hardvérové sériové pripojenie. Ak teda používate spoľahlivé diaľkové zobrazovanie a protokolovanie, ak používate komunikačný štít, ktorý sa pripája sériovo, potrebujete buď dosku s dvoma alebo viacerými hardvérovými sériovými číslami, ako napríklad Mega2560. Ďalšími alternatívami sú UNO with a Ehternet shield, základná doska ESP8266 (samostatná), doska s integrovanou technológiou Bluetooth Low Energy ako Anduino 101 alebo dosky, ktoré sa pripájajú k komunikačnému subsystému pomocou SPI, ako je štít RedBear BLE a Adafrut's Bluefruit SPI dosky. pfodDesignerV2 podporuje všetky tieto dosky a vygeneruje pre ne kód.

Krok 4: Knižnica PfodVC820MultimeterParser

Tekpower TP4000ZC a niekoľko ďalších mulimetrov neposielajú meranie cez RS232 ako text ASCII, ale odosielajú 14 bajtov s nastavenými bitmi v závislosti od toho, ktoré segmenty displeja LCD sú osvetlené. V tomto pdf je vysvetlené kódovanie 14 bajtov. Knižnica pfodVC820MeterParser.zip dekóduje tieto bajty do textových reťazcov a pláva. (VC820 odkazuje na jeden z meračov, ktoré používajú toto kódovanie.) Pozrite si tiež QtDMM pre počítačový softvér Windows, Mac a Linux, ktorý zvláda široký rozsah multimetrov.

Existuje minimálny príklad, MeterParserExample.ino, na použitie knižnice pfodVC820MeterParser. Pripojte merač k sériovému pripojeniu 2400 baudov a potom zavolajte každú slučku haveReading () na spracovanie bajtov. haveReading () vráti true, ak je analyzované nové úplné čítanie. Potom môžete zavolať getAsFloat (), aby ste získali hodnotu (zmenšenú) ako float, alebo getAtStr (), aby ste získali čítanie so škálovaním pre tlač a protokolovanie. K dispozícii sú ďalšie metódy prístupu k typu merania, getTypeAsStr () a getTypeAsUnicode (), ako aj ďalšie pomocné metódy.

#include "pfodVC820MeterParser.h" pfodVC820MeterParser meter; // neplatné nastavenie () {Serial.begin (74880); Serial1.begin (2400); meter.connect (& Serial1); } čítanie plaváka; void loop () {if (meter.haveReading ()) {reading = meter.getAsFloat (); // toto použite na výpočty Arduino Serial.print ("Čítanie s jednotkami:"); Serial.print (meter.getDigits ()); Serial.print (meter.getScalingAsStr ()); Serial.print (meter.getTypeAsStr ()); Serial.print (F ("= ako float tlačený (6 číslic):")); Serial.println (čítanie, 6); Serial.println ("Čas (s) a čítanie ako reťazec na protokolovanie"); Serial.print ((((float) millis ())/1000,0); Serial.print (", s,"); Serial.print (meter.getAsStr ()); Serial.print (','); Serial.println (meter.getTypeAsStr ()); }}

Keď je merač nastavený na Deg C a používa termočlánkovú sondu, vzorový náčrt dáva tento výstup na sériovom monitore Arduino IDE

Čítanie s jednotkami: 25,7 C = ako tlačený formát (6 číslic): 25,700000 Čas (s) a čítanie ako reťazec na zaznamenávanie 2,40, s, 25,7, C

Krok 5: Časť 2 - Diaľkové zobrazenie, zaznamenávanie a vykresľovanie

Táto časť tutoriálu sa zaoberá tým, ako na diaľku zobrazovať, zaznamenávať a vykresľovať namerané hodnoty na vašom mobile Android. pfodApp sa používa na spracovanie zobrazenia, protokolovania a vykresľovania na vašom mobilnom zariadení s Androidom. Nie je potrebné žiadne programovanie pre Android. Všetky zobrazenia, protokolovanie a vykresľovanie sú úplne riadené vašou skicou Arduino. Bezplatná aplikácia pfodDesignerV2 vám umožní navrhnúť ponuku a graf pre Android a potom pre vás vygenerovať skicu Arduino.

pfodApp podporuje množstvo typov pripojení, ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (klasický), Bluetooth LE alebo SMS. Tento tutoriál používa na zaznamenávanie a vykresľovanie údajov Arduino 101 (Bluetooth Low Energy). Podporované sú aj ďalšie dosky Bluetooth s nízkou spotrebou energie. Tento tutoriál používa na pripojenie k pfodApp SMS. Môžete použiť pfodDesignerV2 na pridanie protokolovania údajov a grafov do tohto príkladu SMS. pfodDesignerV2 má tiež možnosti generovania kódu Arduino na štít Bluetooth V2 (klasický) na pripojenie k pfodApp.

V tomto prípade použijeme Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2, ktorý sa pripája k Arduino Mega2560 prostredníctvom sériového pripojenia 9600baud. Pomocou bezplatnej aplikácie pfodDesignerV2 sme vytvorili jednoduchú ponuku, ktorá má iba štítok na zobrazenie odpočtu merača a jedno tlačidlo na otvorenie grafu. Táto stránka obsahuje množstvo návodov na tému pfodDesignerV2. Akonáhle budeme mať základný náčrt, upravíme ho tak, aby pridal syntaktický analyzátor a odoslal údaje z merača a údaje na zaznamenávanie a vytváranie grafov.

Navrhovanie menu

V tejto časti navrhneme ponuku systému Android/pfodApp, ktorá zobrazí namerané hodnoty a tlačidlo na otvorenie grafu hodnôt. Hodnoty sa tiež uložia do súboru v mobilnom zariadení Android

Krok 6: Pridanie štítka

Nainštalujte si zadarmo pfodDesignerV2 a spustite nové menu.

Predvolený cieľ je sériový pri 9600 baudoch, čo je potrebné pre Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. Ak sa pripájate pomocou zariadenia Bluetooth s nízkou spotrebou energie alebo siete Wifi alebo SMS, kliknutím na položku Target zmeňte výber.

Ak chcete pridať štítok na zobrazenie nameraných hodnôt, kliknite na položku Pridať položku ponuky a vyberte posúvaním nadol vyberte položku Štítok.

Vyberte vhodnú veľkosť a farby písma. Ponechajte text ako štítok, pretože vygenerovaný kód upravíme, aby sme ho neskôr nahradili meraním. Tu sme nastavili veľkosť písma na +7, farbu písma na červenú a pozadie na striebornú.

Vráťte sa na obrazovku Menu úprav_1 a nastavte interval obnovenia 1 s. Vďaka tomu pfodApp asi raz za sekundu znova požiada o ponuku, aby sa na štítku zobrazilo najnovšie čítanie.

Krok 7: Pridanie tlačidla grafu

Kliknutím na položku Pridať položku ponuky znova pridáte tlačidlo grafu.

Upravte text tlačidla Chart na niečo vhodné, napr. stačí „graf“a zvoľte veľkosť a farby písma.

Potom kliknutím na tlačidlo „Graf“otvorte obrazovku na úpravu grafu. Bude existovať iba jeden diagram, takže kliknite na tlačidlá Upraviť graf 2 a Upraviť graf 3 a posuňte sa nadol a pri každom z nich kliknite na položku Skryť plot.

Upravte štítok grafu na niečo vhodné, napr. "Multimeter". Nie je potrebné meniť žiadne ďalšie nastavenia grafu, pretože skicu upravíme tak, aby odosielala rôzne menovky osi y v závislosti od nastavenia multimetra.

Nakoniec sa vráťte do ponuky Úpravy Menu_1 a Upraviť výzvu, čím sa nastaví text v spodnej časti ponuky a celková farba pozadia ponuky. Tu sme nastavili výzvu na „Vzdialený multimeter“s veľkosťou písma +3 a farbou pozadia striebornou.

Teraz sa môžete vrátiť späť do ponuky Úpravy Menu_1 a kliknúť na položku Ukážka ponuky, aby ste si prezreli návrh ponuky.

Ak sa vám nepáči dizajn, môžete ho pred vygenerovaním kódu zmeniť. Ak chcete štítok rozmiestniť pomocou tlačidla, môžete pridať niekoľko prázdnych štítkov, ako je popísané tu. Pridanie grafu a protokolovania údajov o tom, ako zobrazovať/vykresľovať údaje Arduino v systéme Android, je ďalším návodom na zaznamenávanie a vytváranie grafov do dát pfodDesignerV2/pfodApp.

Krok 8: Generovanie náčrtu Arduino

Ak chcete vygenerovať kód Arduino, ktorý zobrazí túto ponuku v programe pfodApp, vráťte sa na obrazovku Úpravy Menu_1, posuňte sa nadol a kliknite na tlačidlo Generovať kód.

Kliknutím na tlačidlo „Zapísať kód do súboru“spustíte náčrt Arduina do súboru /pfodAppRawData/pfodDesignerV2.txt vo svojom mobile. Potom ukončite program pfodDesignerV2. Preneste súbor pfodDesignerV2.txt do počítača pomocou pripojenia USB alebo aplikácie na prenos súborov, ako je napríklad prenos súborov wifi pre. Kópia vygenerovaného náčrtu je tu, pfodDesignerV2_meter.txt

Vložte náčrt do svojho Arduino IDE a naprogramujte dosku Uno (alebo Mega). Potom pridajte modul Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. Nainštalujte pfodApp do svojho mobilného telefónu s Androidom a vytvorte nové pripojenie Bluetooth s názvom napríklad Multimeter. Informácie o vytváraní nových pripojení nájdete na stránke pfodAppForAndroidGettingStarted.pdf. Potom, keď použijete pfodApp na otvorenie pripojenia multimetra, zobrazí sa vám navrhnutá ponuka.

Otvorenie grafu nezobrazuje nič zaujímavé, pretože sme do hardvéru/softvéru multimetra nepridali.

Krok 9: Pridanie multimetra

Vygenerovaný náčrt upravíme tak, aby pridal analyzátor multimetrov a odoslal jeho údaje na váš mobilný telefón s Androidom. Kompletný upravený náčrt je tu, pfod_meter.ino

Tieto úpravy pridávajú analyzátor multimetra a časovač na 5 sekúnd. Ak v tom čase nenastane žiadne nové platné čítanie, skica prestane odosielať údaje a aktualizuje obrazovku systému Android/pfodApp na „ - - -“. Keď sa zmení manuálny výber merača, štítky grafu sa aktualizujú, ale na zobrazenie nových štítkov musíte graf opustiť a znova ho vybrať. Na druhej strane sa údaje z počítadla automaticky aktualizujú každú sekundu. Nakoniec pfodApp v predvolenom nastavení spracováva Unicode, takže pri zobrazovaní údajov z glukomera sa na zobrazenie merača používa metóda getTypeAsUnicode () na vrátenie Unicode pre ohmy, Ω a degsC, ℃.

Tlačidlo grafu zobrazuje aktualizačnú tabuľku nameraných hodnôt:-

Údaje grafu vo formáte CSV sa tiež uložia do súboru na váš mobilný telefón s Androidom v priečinku /pfodAppRawData/Mulitmeter.txt na neskorší prenos do počítača a import do tabuľky na ďalšie výpočty a vytváranie grafov.

Krok 10: Úpravy náčrtu podrobne

1. Stiahnite si knižnicu pfodVC820MeterParser.zip a potom otvorte Arduino IDE a kliknutím na Sketch → Include Library → Add.zip pridajte túto knižnicu do svojho IDE.
2. Pridajte do náčrtu knižnicu pfodVC820MeterParser. Kliknite na položku Skica → Zahrnúť knižnicu → pfodVC820MeterParser. Tým sa pridajú príkazy na zahrnutie v hornej časti náčrtu.
3. Upraviť pfodParser_codeGenerovaný analyzátor ("V1"); na pfodParser_codeGenerovaný analyzátor (""); Toto deaktivuje ukladanie do vyrovnávacej pamäte ponuky v programe pfodApp, takže sa zobrazia zmeny vašej ponuky. Po dokončení všetkých zmien sa môžete vrátiť k „V3“a znova povoliť ukladanie do vyrovnávacej pamäte ponuky.
4. Pridajte tieto riadky a vytvorte objekty pre softvérový seriál a multimetr. pfodVC820MeterParser meter;
5. Na konci inštalácie () pridajte Serial1.begin (2400); meter.connect (& Serial1);
6. Nad slučku () pridajte nepodpísaný dlhý validReadingTimer = 0; konšt. nepodpísané dlhé VALID_READINGS_TIMEOUT = 5000; // 5secs bool haveValidReadings = true; // nastavené na hodnotu true, ak majú platné hodnoty int measurementType = meter. NO_READING; a v hornej časti slučky () pridajte if (meter.haveReading ()) {if (meter.isValid ()) {validReadingTimer = millis (); haveValidReadings = true; } int newType = meter.getType (); if (measurementType! = newType) {// výstup nových názvov protokolovania údajov parser.print (F ("sec,")); parser.println (meter.getTypeAsStr ()); } measurementType = newType; } if ((millis () - validReadingTimer)> VALID_READINGS_TIMEOUT) {haveValidReadings = false; // žiadne nové platné čítanie za posledných 5 s}
7. Ďalej v slučke nahraďte parser.print (F ("{= multimeter | čas (s) | Plot_1 ~~~ ||}")); s parser.print (F ("{= multimeter | čas (s) | čítanie merača ~~~")); parser.print (meter.getTypeAsStr ()); parser.print (F ("||}"));
8. V spodnej časti cyklu () nahraďte príkaz sendData (); s if (haveValidReadings) {sendData (); }
9. V sendData () nahraďte parser.print (','); parser.print ((((float) (plot_1_var-plot_1_varMin)) * plot_1_scaling + plot_1_varDisplayMin); s parser.print (','); parser.print (meter.getAsStr);
10. V sendMainMenu () nahraďte parser.print (F ("~ Label")); s parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } else {parser.print (F (" - - -")); }
11. Do sendMainMenuUpdate () pridajte parser.print (F ("|! A")); parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } else {parser.print (F (" - - -")); } Ak chcete aktualizovať čítanie pri použití ukladania do pamäte cache ponuky.

Záver

Tento tutoriál ukázal, ako pripojiť lacný multimetr k Arduino Mega2560 cez RS232. Podporovaných je aj mnoho ďalších dosiek. PfodVC820MeterParserlibrary analyzuje údaje multimetra na plaváky pre výpočty Arduino a reťazce na zobrazenie a protokolovanie. Program pfodDesignerV2 bol použitý na vygenerovanie základného náčrtu na zobrazenie čítania multimetra a zobrazenie grafu hodnôt v mobilnom zariadení s Androidom pomocou programu pfodApp. Nie je potrebné žiadne programovanie pre Android. K tomuto základnému náčrtu bola pridaná obsluha multimetra a konečný náčrt zobrazuje aktuálne namerané hodnoty z multimetra na vašom mobilnom zariadení so systémom Android, ako aj vykreslenie nameraných hodnôt a ich prihlásenie do súboru v mobilnom zariadení na neskoršie použitie.