Înregistrare de date la distanță cu precizie ridicată utilizând multimetru / Arduino / pfodApp: 10 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Actualizat 26 aprilie 2017 Circuit și placă revizuite pentru utilizare cu contoare USB 4000ZC.

Nu este necesară codificarea Android

Această instrucțiune vă arată cum accesați o gamă largă de măsurători de înaltă precizie de pe Arduino și, de asemenea, le trimiteți de la distanță pentru înregistrare și trasare. Pentru înregistrarea datelor de mare viteză (2000 de eșantioane / sec), consultați acest instrucatble, înregistrare de date de mare viteză la distanță folosind Arduino / GL AR150 / Android / pfodApp

Convertorul AtoD încorporat în Arduino are o precizie slabă, în mod obișnuit +/- 10% și o gamă foarte limitată, de obicei numai 0 până la 5V DC volți. Folosind un circuit și o bibliotecă simplă, puteți să vă alimentați Arduino cu măsurători automate de înaltă precizie de la un multimetru cu o conexiune RS232 izolată optic. Având măsurătorile disponibile pentru schița dvs. vă permite să controlați rezultatele pe baza valorilor. Acest tutorial acoperă, de asemenea, trimiterea măsurătorilor de la distanță, prin WiFi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy sau SMS, către un mobil Android pentru afișare, înregistrare și complotare folosind pfodApp.

Acest instructabil folosește o placă Arduino Mega2560 5V pe care o puteți asocia cu o mare varietate de scuturi de comunicații, Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (clasic), Bluetooth LE sau SMS. Hardware-ul de interfață și biblioteca prezentate aici pot fi utilizate cu plăci compatibile Arduino de 3,3V. Pe lângă Mega2560, puteți utiliza o mare varietate de alte plăci, cum ar fi UNO cu și ecran Ehternet, o placă de bază ESP8266 (stand alone), o placă cu Bluetooth Low Energy integrat, precum Arduino 101, sau plăci care se conectează la comunicație subsistem care utilizează SPI, cum ar fi scutul RedBear BLE și plăcile Bluefruit SPI de la Adafrut. pfodDesignerV2 acceptă toate aceste combinații de plăci și va genera codul pentru acestea. Condiția limitativă este că trebuie să aveți o serie hardware gratuită pentru a vă conecta la acest ecran multimetru RS232.

Circuitul și codul prezentat aici funcționează cu un număr de multimetri. Unul ușor disponibil, ieftin, este un Tekpower TP4000ZC, cunoscut și sub numele de Digitek TD-4000ZC. Multimetrele care funcționează cu acest circuit și bibliotecă includ 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

Pasul 1:

Acest tutorial are două părți:

Prima parte acoperă interfața hardware cu multimetrul și biblioteca de coduri folosind un Arduino Mega. Dacă doriți doar să obțineți măsurarea în Arduino, acesta este tot ce aveți nevoie.

Cea de-a doua parte acoperă trimiterea măsurătorilor către un dispozitiv Android la distanță pentru afișare, înregistrare și reprezentare. În acest exemplu vom folosi un scut Bluetooth și vom genera schița de bază folosind pfodDesignerV2, dar puteți genera și cod pentru conexiuni WiFi, Ethernet, Bluetooth Low Energy și SMS folosind pfodDesignerV2. Biblioteca multimetru este apoi adăugată la schița de bază pentru a completa codul. Nu este necesară codificarea Android pentru afișarea, înregistrarea și reprezentarea citirii. Totul este controlat din codul dvs. Arduino.

Acest proiect este, de asemenea, disponibil on-line la www.pfod.com.au

Pentru un afișaj de la distanță al multimetrului, vedeți acest instructiv, Ochelari de date Arduino pentru multimetrul meu de Alain.

Pasul 2: Multimetrul

Multimetrele folosite în acest tutorial sunt Tekpower TP4000ZC ieftin (~ US40) (cunoscut și sub numele de Digitek DT-4000ZC) și vechiul Digitech QM1538, pe care nu îl mai vinde. Ambele contoare sunt vizual identice și utilizează aceeași codificare RS232 a măsurătorii.

Aici specificațiile pentru Tekpower TP4000ZC: -Tensiune DC: 400mV / 4/40 / 400V ± 0,5% + 5, 600V ± 0,8% Tensiune alternativă: 4/40 / 400V ± 0,8% + 5, 400mV / 600V ± 1,2% + Curent 5DC: 400 / 4000μA ± 2,0% + 5, 40 / 400mA ± 1,5% + 5, 4 / 10A ± 2% + 5 AC Curent: 400 / 4000μA ± 2,5% + 3, 40 / 400mA ± 2% + 5, 4 / 10A ± 2,5% + 5 Rezistență: 400Ω / 4/40 / 400kΩ / 4MΩ ± 1% + 5, 40MΩ ± 2% + 5 Capacitate: 40nF ± 3,5% + 10, 400nF / 4 / 40μF ± 3% + 5, 100μF ± 3,5% + 5 Frecvență: 10Hz-10MHz ± 0,1% + 5 Ciclul de funcționare: 0,1% -99,9% ± 2,5% + 5 Temperatură: 0oC - + 40oC ± 3oC, -50oC - + 200oC ± 0,75% ± 3oC, + 200oC - + 750oC ± 1,5% ± 3oC, rezoluție 0,1oC prin sonda termocuplă inclusă.

Conexiunea RS232 a multimetrului este o singură cale și nu puteți modifica setările multimetrului de la distanță, deci trebuie să selectați manual tipul de măsurare. Cu toate acestea, contorul este automat și setările de tensiune și curent se ocupă atât de curent alternativ, cât și de curent continuu.

Pasul 3: Hardware-ul interfeței RS232

Există două interfețe. Noile contoare Digitek DT-4000ZC și Tekpower TP40000ZC vin cu un cablu USB. În timp ce mai vechi Digitek QM1538 a primit un cablu conector RS232 9 pini D. Circuitul de mai sus (versiunea pdf) arată cum să conectați opto-cuplajul multimetrului pentru a conduce un pin serial Arduino RX. Notă: Acest circuit a fost actualizat pentru a adăuga un alt rezistor de protecție, R2, pentru contoare Digitek DT-4000ZC și Tekpower TP40000ZC. Acest rezistor nu a fost inclus pe placa conectorului cu 9 pini D prezentată mai sus.

Digitek DT-4000ZC și Tekpower TP40000ZC

Pentru Digitek DT-4000ZC și Tekpower TP40000ZC, aveți nevoie de un cablu audio de 3,5 mm de la tată la tată, stereo sau mono, și de o priză de 3,5 mm.

Digitek QM1538

Pentru Digitek QM1538 mai vechi, aveți nevoie de o priză de 9 pini D. Conectorul de 9 pini D are pini offset care nu se vor conecta la ecranul prototip. Tăiați doar rândul de 4 pini, astfel încât să puteți lipi conectorul pe placa, deoarece circuitul folosește doar pini în al doilea rând de 5 pini. Picioarele de montare au fost îndoite pentru a lăsa conectorul să se așeze plat, iar conectorul a fost fixat pe ecranul prototip folosind lipici epoxidic din 2 părți („Araldite”). Rezistența de 10K care vine montată în conectorul cablurilor RS232 furnizate (conectate între pinii 2 și 3) nu este necesară pentru acest proiect.

Conectarea semnalului la un pin Arduino RX

Acest circuit va funcționa atât pentru plăcile Arduino de 5V, cât și pentru cele de 3,3V. Aici folosim un Mega2560 (5V) Arduino și montăm circuitul pe un scut prototip așa cum se arată mai sus.

Un cablu zburător este utilizat pentru a conecta TP1 pe ecran la un Serial1 RX, pinul D19, pe Mega2560.

Notă despre software-ul serial: inițial acest ecran a fost asociat cu un UNO folosind software-ul serial pe pinii 10, 11. Cu toate acestea, atunci când este asociat cu Bluetooth Shield pe serial la 9600baud, unii octeți de recepție s-au pierdut. Mutarea RS232 la o conexiune hardware Serial a rezolvat această problemă. Deci, pentru afișarea și înregistrarea la distanță fiabile, dacă utilizați un scut de comunicații care se conectează prin serial, aveți nevoie fie de o placă cu două sau mai multe seriale hardware, cum ar fi Mega2560. Alte alternative sunt un UNO și un ecran Ehternet, o placă de bază ESP8266 (stand alone), o placă cu Bluetooth Low Energy integrat precum Anduino 101 sau plăci care se conectează la subsistemul de comunicații folosind SPI precum RedBear BLE shield și Bluefruit SPI de la Adafrut scânduri. pfodDesignerV2 acceptă toate aceste plăci și va genera codul pentru acestea.

Pasul 4: Biblioteca PfodVC820MultimeterParser

Tekpower TP4000ZC și un număr de alte mulimetre nu trimit măsurarea prin RS232 ca text ASCII, ci mai degrabă trimite 14 octeți cu biți setați în funcție de segmentele de afișaj LCD care sunt iluminate. Codificarea celor 14 octeți este explicată în acest pdf. Biblioteca pfodVC820MeterParser.zip decodează acești octeți în șiruri de text și flotante. (VC820 se referă la unul dintre contoare care utilizează această codificare.) A se vedea, de asemenea, QtDMM pentru software-ul pentru computer Windows, Mac și Linux care gestionează o gamă largă de multimetri.

Există un exemplu minim, MeterParserExample.ino, de utilizare a bibliotecii pfodVC820MeterParser. Conectați contorul la o conexiune serială de 2400baud și apoi apelați haveReading () fiecare buclă pentru a procesa octeții. haveReading () va reveni adevărat atunci când există o nouă lectură completă analizată. Apoi, puteți apela getAsFloat () pentru a obține valoarea (scalată) ca float sau getAtStr () pentru a obține citirea cu scalare pentru imprimare și înregistrare. Există alte metode disponibile pentru a accesa tipul de măsurare, getTypeAsStr () și getTypeAsUnicode (), precum și alte metode de utilitate.

#include "pfodVC820MeterParser.h" pfodVC820MeterParser meter; // void setup () {Serial.begin (74880); Serial1.begin (2400); meter.connect (& Serial1); } lectură plutitoare; bucla void () {if (meter.haveReading ()) {reading = meter.getAsFloat (); // utilizați acest lucru pentru calculele Arduino Serial.print ("Citirea cu unități:"); Serial.print (meter.getDigits ()); Serial.print (meter.getScalingAsStr ()); Serial.print (meter.getTypeAsStr ()); Serial.print (F ("= ca tipar tipărit (6 cifre):")); Serial.println (citire, 6); Serial.println ("Time (sec) și Reading as string for logging"); Serial.print ((((float) millis ()) / 1000.0); Serial.print (", sec,"); Serial.print (meter.getAsStr ()); Serial.print (','); Serial.println (meter.getTypeAsStr ()); }}

Cu contorul setat pe Deg C și folosind sonda termocuplului, schița de exemplu oferă această ieșire pe monitorul serial Arduino IDE

Citire cu unități: 25.7C = ca tipărit flotant (6 cifre): 25.700000 Timp (sec) și Citire ca șir pentru înregistrare 2.40, sec, 25.7, C

Pasul 5: Partea 2 - Afișare la distanță, înregistrare și trasare

Această parte a tutorialului prezintă modul de afișare, înregistrare și reprezentare de la distanță a citirii contorului pe mobilul dvs. Android. pfodApp este utilizat pentru a gestiona afișarea, înregistrarea și graficarea pe mobilul dvs. Android. Nu este necesară programarea Android. Toate afișajele, înregistrarea și reprezentarea sunt complet controlate de schița dvs. Arduino. Aplicația gratuită pfodDesignerV2 vă permite să vă proiectați meniul și graficul Android și apoi să generați o schiță Arduino pentru dvs.

pfodApp acceptă o serie de tipuri de conexiuni, Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (clasic), Bluetooth LE sau SMS. Acest tutorial utilizează Arduino 101 (Bluetooth Low Energy) pentru înregistrarea și graficarea datelor. Sunt acceptate și alte plăci Bluetooth cu consum redus de energie. Acest tutorial utilizează SMS pentru a vă conecta la pfodApp. Puteți utiliza pfodDesignerV2 pentru a adăuga înregistrarea și graficarea datelor la acel exemplu de SMS. pfodDesignerV2 are, de asemenea, opțiuni pentru a genera cod Arduino la un scut Bluetooth V2 (clasic) pentru a vă conecta la pfodApp.

Pentru acest exemplu vom folosi un Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2 care se conectează la Arduino Mega2560 printr-o conexiune serială 9600baud. Folosind aplicația gratuită pfodDesignerV2, configurăm un meniu simplu care are doar o etichetă pentru a afișa citirea contorului și un buton pentru a deschide graficul. Această pagină conține mai multe tutoriale pfodDesignerV2. Odată ce avem o schiță de bază, o vom modifica pentru a adăuga analizorul contorului și pentru a trimite citirea contorului și datele pentru înregistrare și graficare.

Proiectarea meniului

În această secțiune vom proiecta un meniu Android / pfodApp care va afișa citirea contorului și un buton pentru a deschide o diagramă a citirilor. Citirile sunt, de asemenea, salvate într-un fișier de pe telefonul Android

Pasul 6: Adăugarea unei etichete

Instalați pfodDesignerV2 gratuit și începeți un nou meniu.

Ținta implicită este Serial la 9600baud, ceea ce este necesar pentru Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. Dacă vă conectați utilizând un dispozitiv Bluetooth Low Energy sau Wifi sau SMS, faceți clic pe Țintă pentru a schimba selecția.

Pentru a adăuga o etichetă pentru a afișa citirea contorului, faceți clic pe Adăugare element meniu și selectați derulare în jos pentru a selecta Etichetă.

Alegeți o dimensiune și culori potrivite pentru font. Lăsați textul ca etichetă deoarece vom modifica codul generat pentru a înlocui acest lucru cu măsurarea contorului mai târziu. Aici am setat dimensiunea fontului la +7, culoarea fontului la Roșu și fundalul la Argintiu.

Reveniți la ecranul Editare Meniu_1 și setați un interval de reîmprospătare 1 sec. Va face ca pfodApp să solicite din nou meniul aproximativ o dată pe secundă pentru a afișa cea mai recentă lectură în etichetă.

Pasul 7: Adăugarea unui buton de diagramă

Faceți clic din nou pe Adăugare element de meniu pentru a adăuga un buton de diagramă.

Editați textul butonului Diagramă cu ceva adecvat, de ex. doar „Diagramă” și alegeți dimensiunea fontului și culorile.

Apoi faceți clic pe butonul „Grafic” pentru a deschide ecranul de editare a complotului. Va exista un singur grafic, așa că faceți clic pe butoanele Editați graficul 2 și Editați graficul 3 și derulați în jos și faceți clic pe Ascunde graficul pentru fiecare dintre ele.

Modificați eticheta graficului cu ceva adecvat, de ex. „Multimetru”. Nu este nevoie să modificați niciuna dintre celelalte setări ale graficului, deoarece vom modifica schița pentru a trimite diferite etichete pe axa Y, în funcție de setarea multimetrului.

În cele din urmă, reveniți la Editing Menu_1 și Edit Prompt, aceasta setează textul din partea de jos a meniului și culoarea generală a fundalului meniului. Aici am setat solicitarea la „Multimetru la distanță” cu dimensiunea fontului +3 și culoarea de fundal Argintiu.

Acum puteți reveni la Editing Menu_1 și faceți clic pe Preview Menu pentru a previzualiza designul meniului.

Dacă nu vă place designul, îl puteți schimba înainte de a genera codul. Dacă doriți să spaționați eticheta din buton, puteți adăuga câteva etichete goale, așa cum este descris aici. Adăugarea unei diagrame și înregistrarea datelor despre modul de afișare / reprezentare a datelor Arduino pe Android este un alt tutorial despre înregistrarea și graficarea datei pfodDesignerV2 / pfodApp.

Pasul 8: Generarea schiței Arduino

Pentru a genera codul Arduino care va afișa acest meniu în pfodApp, reveniți la ecranul Editing Menu_1 și derulați în jos și faceți clic pe butonul Generare cod.

Faceți clic pe butonul „Scrieți codul în fișier” pentru a afișa schița Arduino în fișierul /pfodAppRawData/pfodDesignerV2.txt de pe mobil. Apoi ieșiți din pfodDesignerV2. Transferați fișierul pfodDesignerV2.txt pe computerul dvs. utilizând fie o conexiune USB, fie o aplicație de transfer de fișiere, cum ar fi wifi file transfer pro. O copie a schiței generate este aici, pfodDesignerV2_meter.txt

Încărcați schița în ID-ul dvs. Arduino și programați placa Uno (sau Mega). Apoi adăugați Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. Instalați pfodApp pe mobilul dvs. Android și creați o nouă conexiune Bluetooth numită, de exemplu, Multimetru. Consultați pfodAppForAndroidGettingStarted.pdf pentru a crea cum să creați conexiuni noi. Apoi, când utilizați pfodApp pentru a deschide conexiunea Multimetru, veți vedea meniul proiectat.

Deschiderea graficului nu afișează nimic interesant, deoarece nu am adăugat în multimetru hardware / software.

Pasul 9: Adăugarea multimetrului

Vom modifica schița generată pentru a adăuga analizorul multimetru și pentru a trimite datele sale pe mobilul dvs. Android. Schița completă modificată este aici, pfod_meter.ino

Aceste modificări adaugă parserul multimetru și un temporizator de 5 sec. Dacă nu există nicio citire validă în acel timp, schița nu mai trimite date și actualizează afișajul Android / pfodApp la „- - -“. Pe măsură ce selecția manuală a contorului este modificată, etichetele diagramei sunt actualizate, dar trebuie să ieșiți din diagramă și să o selectați din nou pentru a vedea noile etichete. Pe de altă parte, citirea contorului este actualizată automat în fiecare secundă. În cele din urmă, pfodApp gestionează Unicode în mod implicit, astfel încât la afișarea contorului citind metoda getTypeAsUnicode () este utilizată pentru a returna Unicode pentru ohmi, Ω și degsC, ℃ pentru afișajul contorului.

Butonul grafic afișează o diagramă de actualizare a citirilor: -

Datele grafice, în format CSV, sunt, de asemenea, salvate într-un fișier pe dispozitivul dvs. mobil Android sub /pfodAppRawData/Mulitmeter.txt pentru transfer ulterior pe computer și importate într-o foaie de calcul pentru calcule și grafice ulterioare.

Pasul 10: Modificările schiței în detaliu

1. Descărcați biblioteca pfodVC820MeterParser.zip și apoi deschideți Arduino IDE și faceți clic în Sketch → Include Library → Add.zip pentru a adăuga această bibliotecă la IDE.
2. Adăugați biblioteca schiță pfodVC820MeterParser. Faceți clic pe Sketch → Include Library → pfodVC820MeterParser. Aceasta va adăuga declarațiile include în partea de sus a schiței.
3. Editați pfodParser_codeGenerated parser ("V1"); la pfodParser_codeGenerated parser (""); Aceasta dezactivează stocarea în cache a meniului în pfodApp, astfel încât modificările meniului dvs. vor fi afișate. Puteți reveni la „V3” când ați terminat toate modificările pentru a reactiva cache-ul meniului.
4. Adăugați aceste linii pentru a crea obiectele pentru seria software și multimetru. pfodVC820MeterParser meter;
5. La sfârșitul configurării () adăugați Serial1.begin (2400); meter.connect (& Serial1);
6. Deasupra buclei () adăugați nesemnat lung validReadingTimer = 0; const nesemnificat lung VALID_READINGS_TIMEOUT = 5000; // 5secs bool haveValidReadings = true; // setat la adevărat atunci când au citiri valide int măsurareTip = contor. NO_READING; iar în partea de sus a buclei () adăugați if (meter.haveReading ()) {if (meter.isValid ()) {validReadingTimer = millis (); haveValidReadings = adevărat; } int newType = meter.getType (); if (MeasurementType! = newType) {// scoate titluri noi de datalogging parser.print (F ("sec")); parser.println (meter.getTypeAsStr ()); } măsurareTip = nouTip; } if ((millis () - validReadingTimer)> VALID_READINGS_TIMEOUT) {haveValidReadings = false; // nicio nouă lectură validă în ultimele 5 sec.}
7. Mai jos în buclă înlocuiți parser.print (F ("{= Multimetru | timp (secunde) | Plot_1 ~~~ ||}")); cu parser.print (F ("{= Multimetru | timp (secunde) | Citirea contorului ~~~")); parser.print (meter.getTypeAsStr ()); parser.print (F ("||}"));
8. În partea de jos a buclei () înlocuiți sendData (); cu if (haveValidReadings) {sendData (); }
9. În sendData () înlocuiți parser.print (','); parser.print (((float) (plot_1_var-plot_1_varMin)) * plot_1_scaling + plot_1_varDisplayMin); cu parser.print (','); parser.print (meter.getAsStr);
10. În sendMainMenu () înlocuiți parser.print (F ("~ Label")); cu parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } else {parser.print (F ("- - -")); }
11. În sendMainMenuUpdate () adăugați parser.print (F ("|! A")); parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } else {parser.print (F ("- - -")); } Pentru a actualiza citirea atunci când utilizați meniul cache.

Concluzie

Acest tutorial a arătat cum să conectați un multimetru ieftin la un Arduino Mega2560 prin RS232. Sunt acceptate și multe alte plăci. Biblioteca pfodVC820MeterParser analizează datele multimetrului în flotante pentru calculele Arduino și șiruri pentru afișare și înregistrare. pfodDesignerV2 a fost folosit pentru a genera o schiță de bază pentru a afișa citirea multimetrului și pentru a afișa un grafic al valorilor într-un mobil Android folosind pfodApp. Nu este necesară programarea Android. La această schiță de bază a fost adăugată gestionarea multimetrului, iar schița finală afișează citirea curentă a multimetrului pe mobilul dvs. Android, precum și graficarea citirilor și înregistrarea acestora într-un fișier de pe telefonul dvs. pentru utilizare ulterioară.