Gör en Mini Arduino programmerbar 4 kanal DC-DVM (2 / 8 steg)

Steg 2: DVM grundprinciper

Noggrannhet och precision
Vår DVM blir inte lika exakt eller precis som en commercialy tillgänglig enhet, men det wil säkert vara mer flexibla.
För att göra avläsningarna så exakt som möjligt, måste vi tänka på två saker: indataupplösning och kalibrering. Indataupplösning beror på den Arduinos analog ingång A/D-omvandlare, vilket är 10 bitar på Arduino uno och nano. Kalibrering beror på kvaliteten på de komponenter som används och de referenser som används för att kalibrera mätningarna.

Inimpedans
Comercial Digitala multimetrar som mäter likspänning har vanligtvis en mycket hög inimpedans 10MΩ eller högre. (dvs-motståndet mellan två multimeter test sonder är 10MΩ eller mer.)

En hög inimpedans för en voltmeter är nödvändigt så att voltmetern inte kommer att påverka värdet på kretsen som mäts.

Om en voltmeter har en låg ingång impedans, kan det eventuellt ändra spänningen som mäts och ger dig felaktiga avläsningar.

Det finns också en nackdel, men att ha en hög inimpedans; Test-sonder är mer benägna att plocka upp elektromagnetisk interferens (EMI) som också kan kompensera dina mått och Visa "fantom" avläsningar.

Även om en hög inimpedans är önskvärt, ger spänningsavdelare kretsen vi kommer att använda, våra voltmeter en inimpedans av om 1MΩ, som är godtagbar för de flesta låg spänning mätningar och låg impedans kretsar oftast byggda av elektronikhobby.

Spänningsavdelare krets
Vi kommer att använda två motstånd i serie som kommer att skala ner spänningen till ett område inom säkra gränser för Arduino analog ingång specs. Grundläggande spänningsavdelare ekvationen är:

V ut = V i * R b / (R en + R b).

Om:
R en = 1MΩ
R b = 100KΩ
V ut = 5V (den högsta spänningen för arduino analog ingång stiften)
då;
V i = 55V (den högsta spänning som kan mätas på ett säkert sätt)

Kretsen kommer vi att använda, delar ingångsspänningen med 11. (100K / (100 K + 1 M)) = (100 /1100) = (1 /11)

Gemensam grund-villkor
De flesta comercial DVMS kan du mäta spänningen över alla komponenter, inte bara från marken referens. Vårt Arduino baserade voltmeter inte kan göra att det endast kan mäta från marken referens eftersom den Arduino GND pin används som negativt eller gemensamma (COM) test sonden leda av en vanlig multimeter, och bör vara ansluten till marken av kretsen under testet.

Ingående skydd
Resistor värdena vi använder ger vissa överspänningsskydd vid mätning av låga spänningar och upp till cirka 55 volt. För att skydda Arduino från en oavsiktlig overvoltage(>55VDC), vi kan, du kan också använda 5,1 volt zenerdioder parallellt med 100KΩ motstånden, detta kommer att ge extra skydd till Arduino analog ingång stift.

Maximal spänning
Som tidigare förklarats, punkten på motstånd divider nätverk ansluten till den Arduino analoga ingångsstift är lika med spänningen dividerat med 11 (55V ÷ 11 = 5V). Den maximala spänningen som säkert kan mätas är 55 volt, Arduino analoga stiftet på dess högsta spänning på 5V. Försiktighet! försök inte att mäta spänningar högre än 55 volt eller du kan skada din Arduino