Logging Data Jarak Jauh Akurasi Tinggi Menggunakan Multimeter/Arduino/pfodApp: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Diperbarui 26 April 2017 Sirkuit dan papan yang direvisi untuk digunakan dengan meter USB 4000ZC.

Tidak diperlukan pengkodean Android

Instruksi ini menunjukkan kepada Anda bagaimana mengakses berbagai pengukuran akurasi tinggi dari Arduino Anda dan juga mengirimkannya dari jarak jauh untuk logging dan plotting. Untuk Logging Data Berkecepatan Tinggi (2000 sampel/dtk) lihat Logging Data Berkecepatan Tinggi Jarak Jauh yang dapat diinstruksikan ini menggunakan Arduino/GL AR150/Android/pfodApp

Konverter AtoD yang terpasang di Arduino memiliki akurasi yang buruk, biasanya +/-10% dan rentang yang sangat terbatas, biasanya 0 hingga 5V DC volt saja. Menggunakan sirkuit dan pustaka sederhana, Anda dapat memberi makan Arduino Anda dengan pengukuran rentang otomatis akurasi tinggi dari multimeter dengan koneksi RS232 yang diisolasi secara optik. Memiliki pengukuran yang tersedia untuk sketsa Anda memungkinkan Anda mengontrol output berdasarkan nilai. Tutorial ini juga mencakup pengiriman pengukuran dari jarak jauh, melalui WiFi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy atau SMS, ke ponsel Android untuk ditampilkan, dicatat, dan diplot menggunakan pfodApp.

Instruksi ini menggunakan papan Arduino Mega2560 5V yang dapat Anda pasangkan dengan berbagai macam pelindung komunikasi, Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (klasik), Bluetooth LE atau SMS. Perangkat keras antarmuka dan pustaka yang disajikan di sini juga dapat digunakan dengan papan yang kompatibel dengan Arduino 3.3V. Seperti halnya Mega2560 Anda dapat menggunakan berbagai macam papan lain seperti UNO dengan dan perisai Ehternet, papan dasar ESP8266 (berdiri sendiri), papan dengan Bluetooth Low Energy terintegrasi, seperti Arduino 101, atau papan yang terhubung ke komunikasi sub-sistem menggunakan SPI seperti RedBear BLE shield dan papan SPI Bluefruit Adafrut. pfodDesignerV2 mendukung semua kombinasi papan ini dan akan menghasilkan kode untuk mereka. Kondisi yang membatasi adalah Anda harus memiliki Serial Perangkat Keras gratis untuk terhubung ke perisai Multimeter RS232 ini.

Sirkuit dan kode yang disajikan di sini berfungsi dengan sejumlah multimeter. Yang tersedia, murah, salah satunya adalah Tekpower TP4000ZC, juga dikenal sebagai Digitek TD-4000ZC. Multimeter yang bekerja dengan rangkaian dan pustaka ini termasuk 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 -Tren UT60E, Voltcraft VC 820, Voltcraft VC 840

Langkah 1:

Tutorial ini memiliki dua bagian:

Bagian pertama mencakup antarmuka perangkat keras ke multimeter dan pustaka kode menggunakan Arduino Mega. Jika Anda hanya ingin mendapatkan pengukuran ke Arduino Anda, inilah yang Anda butuhkan.

Bagian kedua mencakup pengiriman pengukuran ke ponsel Android jarak jauh untuk ditampilkan, dicatat, dan diplot. Dalam contoh ini kita akan menggunakan pelindung Bluetooth dan membuat sketsa dasar menggunakan pfodDesignerV2, tetapi Anda juga dapat membuat kode untuk koneksi WiFi, Ethernet, Bluetooth Low Energy, dan SMS menggunakan pfodDesignerV2. Pustaka multimeter kemudian ditambahkan ke sketsa dasar untuk melengkapi kode. Tidak diperlukan pengkodean Android untuk menampilkan, mencatat, dan memplot pembacaan. Semuanya dikendalikan dari kode Arduino Anda.

Proyek ini juga tersedia secara online di www.pfod.com.au

Untuk tampilan head-up jarak jauh dari multimeter, lihat instruksi ini, Kacamata Data Arduino Untuk Multimeter Saya oleh Alain.

Langkah 2: Multimeter

Multimeter yang digunakan dalam tutorial ini adalah Tekpower TP4000ZC (~US40) yang murah (juga dikenal sebagai Digitek DT-4000ZC) dan Digitech QM1538 yang lebih lama, yang tidak lagi dijual. Kedua meter ini secara visual sama dan menggunakan pengkodean pengukuran RS232 yang sama.

Berikut spesifikasi untuk Tekpower TP4000ZC:-Tegangan DC: 400mV/4/40/400V ±0,5%+5, 600V ±0,8% Tegangan AC: 4/40/400V ±0,8%+5, 400mV/600V ±1,2%+ Arus 5DC: 400/4000μA ±2,0%+5, 40/400mA ±1,5%+5, 4/10A ±2%+5AC Arus: 400/4000μA ±2,5%+3, 40/400mA ±2%+5, 4 /10A ±2,5%+5Resistensi: 400Ω/4/40/400kΩ/4MΩ ±1%+5, 40MΩ ±2%+5Kapasitas: 40nF ±3,5%+10, 400nF/4/40μF ±3%+5, 100μF ± 3,5%+5Frekuensi: 10Hz-10MHz ±0,1%+5Duty Cycle: 0,1%-99,9% ±2,5%+5Suhu: 0oC - +40oC ±3oC, -50oC - +200oC±0,75% ±3oC, +200oC - +750oC ± 1,5% ± 3oC, Resolusi 0,1oC melalui probe termokopel yang disertakan.

Koneksi RS232 multimeter hanya satu arah dan Anda tidak dapat mengubah pengaturan multimeter dari jarak jauh, jadi Anda perlu memilih jenis pengukuran secara manual. Namun meteran ini mulai otomatis dan pengaturan Tegangan dan Arus menangani AC dan DC.

Langkah 3: Perangkat Keras Antarmuka RS232

Ada dua antarmuka. Digitek DT-4000ZC dan Tekpower TP40000ZC meter yang lebih baru dilengkapi dengan kabel USB. Sementara Digitek QM1538 yang lebih lama disediakan kabel konektor RS232 9pin D. Rangkaian di atas (versi pdf) menunjukkan cara menghubungkan opto coupler multi-meter untuk menggerakkan pin serial Arduino RX. Catatan: Sirkuit ini telah diperbarui untuk menambahkan resistor perlindungan lain, R2, untuk meteran Digitek DT-4000ZC dan Tekpower TP40000ZC. Resistor ini tidak disertakan pada papan konektor 9pin D yang ditunjukkan di atas.

Digitek DT-4000ZC dan Tekpower TP40000ZC

Untuk Digitek DT-4000ZC dan Tekpower TP40000ZC, Anda memerlukan kabel audio 3.5mm male to male, stereo atau mono bisa, dan soket 3.5mm.

Digitek QM1538

Untuk Digitek QM1538 yang lebih lama, Anda memerlukan soket 9pin D. Konektor 9pin D memiliki pin offset yang tidak dapat dicolokkan ke pelindung prototipe. Potong saja baris 4 pin sehingga Anda dapat menyolder konektor ke papan, karena rangkaian hanya menggunakan pin di baris kedua 5 pin. Kaki pemasangan di mana ditekuk untuk membiarkan konektor terbentang rata dan konektor diamankan ke pelindung prototipe menggunakan lem epoksi 2 bagian (“Araldite”) Tata letak pin konektor yang ditunjukkan di atas berasal dari situs ini. Resistor 10K yang dipasang di dalam konektor kabel RS232 yang disertakan (terhubung antara pin 2 dan 3) tidak diperlukan untuk proyek ini.

Menghubungkan sinyal ke pin Arduino RX

Sirkuit ini akan bekerja untuk papan Arduino 5V dan 3.3V. Di sini kita menggunakan Arduino Mega2560 (5V) dan memasang sirkuit pada pelindung prototipe seperti yang ditunjukkan di atas.

Kabel terbang digunakan untuk menghubungkan TP1 pada pelindung ke Serial1 RX, pin D19, pada Mega2560.

Catatan tentang Serial Perangkat Lunak: Awalnya perisai ini dipasangkan dengan UNO menggunakan Serial Perangkat Lunak pada pin 10, 11. Namun ketika dipasangkan dengan Perisai Bluetooth pada Serial pada 9600baud, beberapa byte yang diterima hilang. Memindahkan RS232 ke koneksi Hardware Serial memecahkan masalah ini. Jadi untuk tampilan dan pencatatan jarak jauh yang andal, jika Anda menggunakan pelindung komunikasi yang terhubung melalui serial, Anda memerlukan papan dengan dua atau lebih Serial Perangkat Keras seperti Mega2560. Alternatif lain adalah UNO dengan dan perisai Ehternet, papan dasar ESP8266 (berdiri sendiri), papan dengan Bluetooth Low Energy terintegrasi seperti Anduino 101 atau papan yang terhubung ke sub-sistem komunikasi menggunakan SPI seperti perisai RedBear BLE dan Bluefruit SPI Adafrut papan. pfodDesignerV2 mendukung semua papan ini dan akan menghasilkan kode untuk mereka.

Langkah 4: Pustaka PfodVC820MultimeterParser

Tekpower TP4000ZC dan sejumlah mulimeter lainnya tidak mengirimkan pengukuran melalui RS232 sebagai teks ASCII, melainkan mengirimkan 14 byte dengan bit yang ditetapkan tergantung pada segmen layar LCD mana yang menyala. Pengkodean 14 byte dijelaskan dalam pdf ini. Pustaka pfodVC820MeterParser.zip menerjemahkan byte ini menjadi string teks dan float. (VC820 mengacu pada salah satu meter yang menggunakan pengkodean ini.) Lihat juga QtDMM untuk perangkat lunak komputer Windows, Mac dan Linux yang menangani berbagai multimeter.

Ada contoh minimal, MeterParserExample.ino, menggunakan perpustakaan pfodVC820MeterParser. Hubungkan meter ke koneksi serial 2400baud dan kemudian panggil haveReading() setiap loop untuk memproses byte. haveReading() akan mengembalikan true ketika ada bacaan lengkap baru yang diurai. Kemudian Anda dapat memanggil getAsFloat() untuk mendapatkan nilai (skala) sebagai float atau getAtStr() untuk mendapatkan pembacaan dengan penskalaan untuk pencetakan dan pencatatan. Ada metode lain yang tersedia untuk mengakses jenis pengukuran, getTypeAsStr() dan getTypeAsUnicode(), serta metode utilitas lainnya.

#termasuk "pfodVC820MeterParser.h" pfodVC820MeterParser meter; //void setup() { Serial.begin(74880); Serial1.begin(2400); meter.koneksi(&Serial1); }membaca mengambang; void loop() { if (meter.haveReading()) { membaca = meter.getAsFloat(); // gunakan ini untuk perhitungan Arduino Serial.print("Membaca dengan satuan: "); Serial.print(meter.getDigits()); Serial.print(meter.getScalingAsStr()); Serial.print(meter.getTypeAsStr()); Serial.print(F(" = sebagai float dicetak (6 digit):")); Serial.println(membaca, 6); Serial.println("Waktu(detik) dan Membaca sebagai string untuk logging"); Serial.print(((float)millis())/1000.0); Serial.print(", detik, "); Serial.print(meter.getAsStr()); Serial.print(', '); Serial.println(meter.getTypeAsStr()); } }

Dengan meteran diatur pada Deg C dan menggunakan probe termokopel, sketsa contoh memberikan output ini pada monitor serial Arduino IDE

Membaca dengan satuan: 25.7C = sebagai float dicetak (6 digit):25.700000Waktu(detik) dan Membaca sebagai string untuk logging 2.40, detik, 25.7, C

Langkah 5: Bagian 2 – Tampilan Jarak Jauh, Logging dan Plotting

Bagian dari tutorial ini mencakup cara menampilkan, mencatat, dan memplot pembacaan meter dari jarak jauh di ponsel Android Anda. pfodApp digunakan untuk menangani tampilan, logging dan plotting di ponsel Android Anda. Tidak diperlukan pemrograman Android. Semua tampilan, pencatatan, dan plot sepenuhnya dikendalikan oleh sketsa Arduino Anda. Aplikasi pfodDesignerV2 gratis memungkinkan Anda mendesain menu dan bagan Android, lalu membuat sketsa Arduino untuk Anda.

pfodApp mendukung sejumlah jenis koneksi, Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (klasik), Bluetooth LE atau SMS. Tutorial ini menggunakan Arduino 101 (Bluetooth Low Energy) untuk data logging dan plotting. Papan Bluetooth Low Energy lainnya juga didukung. Tutorial ini menggunakan SMS untuk terhubung ke pfodApp. Anda dapat menggunakan pfodDesignerV2 untuk menambahkan data logging dan charting ke contoh SMS tersebut. pfodDesignerV2 juga memiliki opsi untuk menghasilkan kode Arduino ke pelindung Bluetooth V2 (klasik) untuk terhubung ke pfodApp.

Untuk contoh ini kita akan menggunakan Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2 yang terhubung ke Arduino Mega2560 melalui koneksi serial 9600baud. Menggunakan aplikasi pfodDesignerV2 gratis, kami menyiapkan menu sederhana yang hanya memiliki label untuk menunjukkan pembacaan meter dan satu tombol untuk membuka grafik. Halaman ini memiliki sejumlah tutorial pfodDesignerV2. Setelah kami memiliki sketsa dasar, kami akan memodifikasinya untuk menambahkan pengurai meter dan mengirim pembacaan meter dan data untuk logging dan charting.

Merancang Menu

Pada bagian ini kita akan mendesain menu Android/pfodApp yang akan menampilkan pembacaan meter dan tombol untuk membuka grafik pembacaan. Bacaan juga disimpan ke file di ponsel Android

Langkah 6: Menambahkan Label

Instal pfodDesignerV2 gratis dan mulai menu baru.

Target default adalah Serial di 9600baud yang dibutuhkan untuk Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. Jika Anda terhubung menggunakan perangkat Bluetooth Low Energy atau Wifi atau SMS, klik Target untuk mengubah pilihan.

Untuk menambahkan label untuk menampilkan pembacaan meter, klik Add Menu Item dan pilih scroll ke bawah untuk memilih Label.

Pilih ukuran dan warna font yang sesuai. Biarkan Teks sebagai Label karena kami akan memodifikasi kode yang dihasilkan untuk menggantinya dengan pengukuran meteran nanti. Di sini kita telah mengatur ukuran font menjadi +7, warna font menjadi Merah dan latar belakang menjadi Perak.

Kembali ke layar Editing Menu_1 dan atur Refresh Interval 1 detik. Itu akan membuat pfodApp meminta ulang menu sekitar sekali setiap detik untuk menampilkan bacaan terbaru di Label.

Langkah 7: Menambahkan Tombol Bagan

Klik Tambah Item Menu lagi untuk menambahkan Tombol Bagan.

Edit teks Tombol Bagan menjadi sesuatu yang cocok, mis. cukup "Bagan" dan pilih ukuran dan warna font.

Kemudian klik tombol "Bagan" untuk membuka layar pengeditan plot. Hanya akan ada satu plot jadi klik tombol Edit Plot 2 dan Edit Plot 3 dan gulir ke bawah dan klik Hide Plot untuk masing-masing plot.

Edit label bagan menjadi sesuatu yang cocok, mis. "Multimeter". Tidak perlu mengubah pengaturan plot lainnya karena kami akan memodifikasi sketsa untuk mengirim label sumbu y yang berbeda tergantung pada pengaturan multimeter.

Terakhir kembali ke Menu Editing_1 dan Edit Prompt, ini mengatur teks di bagian bawah menu dan warna latar belakang menu secara keseluruhan. Di sini kita telah mengatur prompt ke "Remote Multimeter" dengan ukuran font +3 dan warna latar belakang Silver.

Sekarang Anda dapat kembali ke Menu Pengeditan_1 dan mengeklik Menu Pratinjau untuk melihat pratinjau desain menu.

Jika Anda tidak menyukai desainnya, Anda dapat mengubahnya sebelum membuat kode. Jika Anda ingin mengosongkan Label dari tombol, Anda dapat menambahkan beberapa label kosong seperti yang dijelaskan di sini. Menambahkan Bagan dan Data Logging tentang Cara Menampilkan/Memplot Data Arduino di Android adalah tutorial lain tentang pfodDesignerV2/pfodApp datalogging dan charting.

Langkah 8: Membuat Sketsa Arduino

Untuk menghasilkan kode Arduino yang akan menampilkan menu ini di pfodApp, kembali ke layar Editing Menu_1 dan gulir ke bawah dan klik tombol Generate Code.

Klik tombol “Tulis Kode ke file” untuk menampilkan sketsa Arduino ke file /pfodAppRawData/pfodDesignerV2.txt di ponsel Anda. Kemudian keluar dari pfodDesignerV2. Transfer file pfodDesignerV2.txt ke PC Anda menggunakan koneksi USB atau aplikasi transfer file, seperti transfer file wifi pro. Salinan sketsa yang dihasilkan ada di sini, pfodDesignerV2_meter.txt

Muat sketsa ke Arduino IDE Anda dan program papan Uno (atau Mega) Anda. Kemudian tambahkan Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. Instal pfodApp di ponsel Android Anda dan buat koneksi Bluetooth baru bernama, misalnya, Multimeter. Lihat pfodAppForAndroidGettingStarted.pdf untuk cara membuat koneksi baru. Kemudian ketika Anda menggunakan pfodApp untuk membuka koneksi Multimeter Anda akan melihat menu yang Anda rancang.

Membuka Bagan tidak menampilkan sesuatu yang menarik karena kami belum menambahkan perangkat keras/perangkat lunak multimeter.

Langkah 9: Menambahkan Multimeter

Kami akan memodifikasi sketsa yang dihasilkan untuk menambahkan pengurai multimeter dan mengirim datanya ke ponsel Android Anda. Sketsa modifikasi lengkap ada di sini, pfod_meter.ino

Modifikasi ini menambahkan pengurai multimeter dan timer 5 detik. Jika tidak ada pembacaan valid baru dalam waktu tersebut maka sketsa berhenti mengirim data dan memperbarui tampilan Android/pfodApp menjadi “- - -”. Saat pemilihan manual pengukur diubah, label bagan diperbarui, tetapi Anda harus keluar dari bagan dan memilihnya kembali untuk melihat label baru. Di sisi lain, pembacaan meter secara otomatis diperbarui setiap detik. Akhirnya pfodApp menangani Unicode secara default sehingga saat menampilkan pembacaan meter metode getTypeAsUnicode() digunakan untuk mengembalikan Unicode untuk ohm,, dan degsC, untuk tampilan meteran.

Tombol bagan menampilkan bagan pembaruan dari bacaan: -

Data bagan, dalam format CSV, juga disimpan ke file ke ponsel Android Anda di bawah /pfodAppRawData/Mulitmeter.txt untuk kemudian ditransfer ke komputer Anda dan diimpor ke spreadsheet untuk penghitungan dan pembuatan bagan lebih lanjut.

Langkah 10: Modifikasi Sketsa Secara Detail

1. Unduh pustaka pfodVC820MeterParser.zip lalu buka Arduino IDE dan klik di Sketsa → Sertakan Pustaka → Tambahkan.zip untuk menambahkan pustaka ini ke IDE Anda.
2. Tambahkan perpustakaan pfodVC820MeterParser ke sketsa. Klik Sketsa → Sertakan Perpustakaan → pfodVC820MeterParser. Ini akan menambahkan pernyataan include di bagian atas sketsa.
3. Edit pfodParser_codeGenerated parser("V1"); ke pfodParser_codeGenerated parser(""); Ini menonaktifkan caching menu di pfodApp sehingga perubahan menu Anda akan ditampilkan. Anda dapat kembali ke "V3" setelah Anda menyelesaikan semua yang Anda ubah untuk mengaktifkan kembali caching menu.
4. Tambahkan baris ini untuk membuat objek untuk serial perangkat lunak dan multimeter. pfodVC820MeterParser meter;
5. Di akhir setup() tambahkan Serial1.begin(2400); meter.koneksi(&Serial1);
6. Di atas loop() tambahkan validReadingTimer panjang yang tidak ditandatangani = 0; const unsigned long VALID_READINGS_TIMEOUT = 5000; // 5 detik bool haveValidReadings = true; // set ke true ketika memiliki pembacaan yang valid int measurementType = meter. NO_READING; dan di bagian atas loop() tambahkan if (meter.haveReading()) { if (meter.isValid()) { validReadingTimer = millis(); haveValidReadings = benar; } int newType = meter.getType(); if (measurementType != newType) { // menampilkan judul datalogging baru parser.print(F("sec, ")); parser.println(meter.getTypeAsStr()); } tipe pengukuran = tipe baru; } if ((millis() - validReadingTimer) > VALID_READINGS_TIMEOUT) { haveValidReadings = false; // tidak ada bacaan baru yang valid dalam 5 detik terakhir }
7. Lebih jauh ke bawah, ganti parser.print(F("{=Multimeter|time (sec)|Plot_1~~~||}")); dengan parser.print(F("{=Multimeter|waktu (dtk)|Bacaan Meter~~~")); parser.print(meter.getTypeAsStr()); parser.print(F("||}"));
8. Di bagian bawah loop() ganti sendData(); dengan if (memilikiValidReadings) { sendData(); }
9. Di sendData() ganti parser.print(', '); parser.print(((float)(plot_1_var-plot_1_varMin)) * plot_1_scaling + plot_1_varDisplayMin); dengan parser.print(','); parser.print(meter.getAsStr);
10. Di sendMainMenu() ganti parser.print(F("~Label")); dengan parser.print('~'); if (memilikiValidReadings) { parser.print(meter.getDigits()); parser.print(meter.getScalingAsStr()); parser.print(meter.getTypeAsUnicode()); } else { parser.print(F("- - -")); }
11. Di sendMainMenuUpdate() tambahkan parser.print(F("|!A"));parser.print('~'); if (memilikiValidReadings) { parser.print(meter.getDigits()); parser.print(meter.getScalingAsStr()); parser.print(meter.getTypeAsUnicode()); } else { parser.print(F("- - -")); } Untuk memperbarui pembacaan saat menggunakan cache menu.

Kesimpulan

Tutorial ini telah menunjukkan cara menghubungkan multimeter murah ke Arduino Mega2560 melalui RS232. Banyak papan lain juga didukung. pfodVC820MeterParserlibrary mem-parsing data multimeter menjadi float untuk perhitungan Arduino dan string untuk tampilan dan pencatatan. pfodDesignerV2 digunakan untuk menghasilkan sketsa dasar untuk menampilkan pembacaan multimeter dan menunjukkan plot nilai di ponsel Android menggunakan pfodApp. Tidak diperlukan pemrograman Android. Untuk sketsa dasar ini penanganan multimeter ditambahkan dan sketsa akhir menampilkan pembacaan multimeter saat ini di ponsel Android Anda serta merencanakan pembacaan dan mencatatnya ke file di ponsel Anda untuk digunakan nanti.