דיוק גבוה מרחוק רישום נתונים באמצעות מודד/Arduino/pfodApp: 10 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

עודכן 26 באפריל 2017 מעגל ולוח מתוקן לשימוש עם מדידות USB 4000ZC.

אין צורך בקידוד אנדרואיד

מדריך זה מראה לך כיצד לגשת למגוון רחב של מדידות דיוק גבוהות מהארדואינו שלך ולשלוח אותן מרחוק לצורך כריתה ותכנון. לרישום נתונים במהירות גבוהה (2000 דגימות/שניות) עיין במדריך זה, רישום נתונים מהיר מרחוק באמצעות Arduino/GL AR150/Android/pfodApp

ממיר AtoD המובנה בארדואינו בעל דיוק ירוד, בדרך כלל +/- 10% וטווח מוגבל מאוד, בדרך כלל 0 עד 5V DC וולט בלבד. באמצעות מעגל וספרייה פשוטים, תוכל להאכיל את הארדואינו שלך במדידות טווח אוטומטי דיוק גבוה ממולטימטר עם חיבור RS232 מבודד אופטית. העמידה של המדידות זמינה לסקיצה שלך מאפשרת לך לשלוט בתפוקות המבוססות על הערכים. הדרכה זו מכסה גם שליחה מרחוק של המדידה, באמצעות WiFi, Bluetooth, Bluetooth Low Energy או SMS, לנייד אנדרואיד לתצוגה, רישום ותכנון באמצעות pfodApp.

מדריך זה משתמש בלוח Arduino Mega2560 5V אותו ניתן לשייך למגוון רחב של מגני תקשורת, אתרנט, WiFi, Bluetooth V2 (קלאסי), Bluetooth LE או SMS. ניתן להשתמש בחומרת הממשק ובספרייה המוצגים כאן גם בלוחות תואמים של 3.3V Arduino. בנוסף ל- Mega2560 אתה יכול להשתמש במגוון רחב של לוחות אחרים כגון UNO עם ומגן Ehternet, לוח בסיס ESP8266 (עצמאי), לוח עם Bluetooth Low Energy משולב, כמו Arduino 101, או לוחות המתחברים לתקשורת תת-מערכת באמצעות SPI כגון מגן RedBear BLE ולוחות ה- SPI של Bluefruit של Adafrut. pfodDesignerV2 תומך בכל שילובי הלוחות הללו וייצור עבורם את הקוד. התנאי המגביל הוא שאתה צריך ברשותך חומרה סידורית בחינם כדי להתחבר למגן ה- RS232 Multimeter זה.

המעגל והקוד המוצגים כאן עובדים עם מספר מולטימטרים. אחד זמין, זול, הוא Tekpower TP4000ZC, המכונה גם Digitek TD-4000ZC. מולטימטרים שעובדים עם מעגל וספרייה אלה כוללים 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 -טרנד UT60E, וולטרקפט VC 820, וולטרקפט VC 840

שלב 1:

הדרכה זו כוללת שני חלקים:

החלק הראשון מכסה את ממשק החומרה למולטימטר ולספריית הקוד באמצעות Arduino Mega. אם אתה רק רוצה להכניס את המדידה לארדואינו שלך זה כל מה שאתה צריך.

החלק השני מכסה את שליחת המדידה לנייד אנדרואיד מרוחק לתצוגה, רישום ושרטוט. בדוגמה זו נשתמש במגן Bluetooth וניצור את הסקיצה הבסיסית באמצעות pfodDesignerV2, אך ניתן גם ליצור קוד לחיבורי WiFi, אתרנט, Bluetooth Low Energy ו- SMS באמצעות pfodDesignerV2. ספריית המולטימטר מתווספת לאחר מכן לסקיצה הבסיסית להשלמת הקוד. אין צורך בקידוד אנדרואיד כדי להציג, לרשום ולשרטט את הקריאה. הכל נשלט מקוד ה- Arduino שלך.

פרויקט זה זמין גם באינטרנט בכתובת www.pfod.com.au

לתצוגת head-up מרוחקת של המולטימטר, עיין במשקפי נתוני Arduino Data For Multimeter שלי להוראה מבית Alain.

שלב 2: המולטימטר

המולטימטרים המשמשים במדריך זה הם Tekpower TP4000ZC הזולים (~ US40) (הידועים גם בשם Digitek DT-4000ZC) וה- Digitech QM1538 הישנים יותר, שאינם נמכרים עוד. שני מטרים אלה זהים מבחינה ויזואלית ומשתמשים באותו קידוד RS232 של המדידה.

להלן המפרט של Tekpower TP4000ZC: מתח DC: 400mV/4/40/400V ± 0.5%+5, 600V ± 0.8%מתח AC: 4/40/400V ± 0.8%+5, 400mV/600V ± 1.2%+ זרם 5DC: 400/4000μA ± 2.0%+5, 40/400mA ± 1.5%+5, 4/10A ± 2%+5AC זרם: 400/4000μA ± 2.5%+3, 40/400mA ± 2%+5, 4 /10A ± 2.5%+5 התנגדות: 400Ω/4/40/400kΩ/4MΩ ± 1%+5, 40MΩ ± 2%+5 קיבולת: 40nF ± 3.5%+10, 400nF/4/40μF ± 3%+5, 100μF ± 3.5% +5 תדירות: 10Hz -10MHz ± 0.1% +5 מחזור חובה: 0.1%-99.9%± 2.5% +5 טמפרטורה: 0oC - +40oC ± 3oC, -50oC - +200oC ± 0.75%± 3oC, +200oC - +750oC ± 1.5% ± 3oC, רזולוציה 0.1oC באמצעות בדיקה צמודה כלולה.

חיבור ה- RS232 של המולטימטר הוא רק דרך אחת ואי אפשר לשנות מרחוק את הגדרות המולטימטר, לכן עליך לבחור ידנית את סוג המדידה. עם זאת המונה הוא טווח אוטומטי והגדרות המתח והזרם מטפלות הן ב- AC והן ב- DC.

שלב 3: חומרת ממשק RS232

ישנם שני ממשקים. מדי Digitek DT-4000ZC ו- Tekpower TP40000ZC החדשים מגיעים עם כבל USB. בעוד ש- Digitek QM1538 הישן יותר מסופק כבל מחבר RS232 9pin D. המעגל לעיל (גירסת pdf) מראה כיצד לחבר את מצמד האופטו של מטר מרובה להנעת סיכה טורית Arduino RX. הערה: מעגל זה עודכן להוספת נגן הגנה נוסף, R2, למדי Digitek DT-4000ZC ו- Tekpower TP40000ZC. נגד זה לא נכלל בלוח המחברים 9 פינים D המוצג למעלה.

Digitek DT-4000ZC ו- Tekpower TP40000ZC

עבור Digitek DT-4000ZC ו- Tekpower TP40000ZC, אתה צריך כבל אודיו 3.5 מ"מ זכר לזכר, סטריאו או מונו, ושקע 3.5 מ"מ.

Digitek QM1538

עבור Digitek QM1538 הישן יותר, אתה צריך שקע 9 פינים D. למחבר 9 פינים D יש סיכות קיזוז שלא יתחברו למגן האבטיפוס. פשוט חתך את השורה של 4 סיכות כך שתוכל להלחם את המחבר ללוח, מכיוון שהמעגל משתמש רק בסיכות בשורה השנייה של 5 סיכות. רגלי ההרכבה היו מכופפות כדי לאפשר למחבר לשכב שטוח והמחבר היה מאובטח למגן האב -טיפוס באמצעות דבק אפוקסי דו -חלקי ("Araldite") פריסת סיכת המחבר המוצגת למעלה היא מאתר זה. הנגד 10K המגיע רכוב בתוך המחבר של כבלי RS232 המסופקים (המחובר בין סיכות 2 ו -3) אינו נדרש לפרויקט זה.

חיבור האות לסיכה RX של Arduino

מעגל זה יפעל הן ללוחות 5V והן 3.3V Arduino. כאן אנו משתמשים ב- Arduino Mega2560 (5V) והרכבנו את המעגל על מגן אב טיפוס כפי שמוצג למעלה.

עופרת מעופפת משמשת לחיבור ה- TP1 שעל המגן ל- Serial1 RX, סיכה D19, על ה- Mega2560.

הערה אודות תוכנה סידורי: בתחילה מגן זה הוצמד ל- UNO באמצעות תוכנת סידורי על פינים 10, 11. אולם כאשר צמד עם מגן ה- Bluetooth ב- Serial ב 9600baud, כמה בתים של קבלה אבדו. העברת ה- RS232 לחיבור סידורי חומרה פתרה בעיה זו. אז להצגה ולרישום מרחוק אמין, אם אתה משתמש במגן תקשורת המתחבר באמצעות סידורי, אתה צריך לוח עם שתי סדרות חומרה או יותר כגון Mega2560. חלופות אחרות הן UNO עם ו- Ehternet shield, לוח בסיס ESP8266 (לבד), לוח עם Bluetooth Low Energy משולב כמו Anduino 101 או לוחות המתחברים לתת מערכת התקשורת באמצעות SPI כגון RedBear BLE shield ו- Adafrut's Bluefruit SPI לוחות. pfodDesignerV2 תומך בכל הלוחות הללו וייצור עבורם את הקוד.

שלב 4: ספריית PfodVC820MultimeterParser

ה- Tekpower TP4000ZC ומספר מולטימטרים אחרים אינם שולחים את המדידה באמצעות RS232 כטקסט ASCII, אלא שולחים 14 בתים עם סיביות שהוגדרו בהתאם לאילו מקטעים בתצוגת ה- LCD המוארים. קידוד 14 הבייטים מוסבר בקובץ pdf זה. ספריית pfodVC820MeterParser.zip מפענחת בתים אלה למחרוזות טקסט וצפות. (ה- VC820 מתייחס לאחד המטרים המשתמשים בקידוד זה.) ראה גם QtDMM עבור תוכנות מחשב Windows, Mac ו- Linux המתמודדות עם מגוון רחב של מולטימטרים.

ישנה דוגמא מינימלית, MeterParserExample.ino, לשימוש בספריית pfodVC820MeterParser. חבר את המונה לחיבור סדרתי 2400baud ולאחר מכן התקשר ל- haveReading () לכל לולאה כדי לעבד את הבייטים. haveReading () יחזור נכון כאשר תנתח קריאה מלאה חדשה. לאחר מכן תוכל להתקשר getAsFloat () כדי לקבל את הערך (בקנה מידה) כצוף או getAtStr () כדי לקבל את הקריאה באמצעות קנה מידה להדפסה ולרישום. ישנן שיטות אחרות הזמינות לגישה לסוג המדידה, getTypeAsStr () ו- getTypeAsUnicode (), כמו גם לשיטות שירות אחרות.

#include "pfodVC820MeterParser.h" pfodVC820MeterParser meter; // הגדרת void () {Serial.begin (74880); סדרתי 1. מתחיל (2400); meter.connect (& Serial1); } קריאת צף; לולאת void () {if (meter.haveReading ()) {reading = meter.getAsFloat (); // השתמש בזה לחישובי Arduino Serial.print ("קריאה עם יחידות:"); Serial.print (meter.getDigits ()); Serial.print (meter.getScalingAsStr ()); Serial.print (meter.getTypeAsStr ()); Serial.print (F ("= כפי שצוף מודפס (6 ספרות):")); Serial.println (קריאה, 6); Serial.println ("זמן (שניות) וקריאה כמחרוזת לרישום"); Serial.print (((float) millis ())/1000.0); Serial.print (", sec,"); Serial.print (meter.getAsStr ()); Serial.print (','); Serial.println (meter.getTypeAsStr ()); }}

כאשר המונה מוגדר ב- Deg C ושימוש בבדיקת צמד התרמו, הסקיצה לדוגמא נותנת פלט זה על הצג הטורי Arduino IDE

קריאה עם יחידות: 25.7C = כפי שמודפס מצוף (6 ספרות): 25.700000 זמן (שניות) וקריאה כמחרוזת לרישום 2.40, שניות, 25.7, C

שלב 5: חלק 2 - תצוגה מרחוק, רישום ותכנון

חלק זה של ההדרכה מכסה כיצד להציג, לרשום ולשרטט מרחוק את קריאת המונים בנייד אנדרואיד שלך. pfodApp משמש לטיפול בתצוגה, רישום ושרטוט בנייד אנדרואיד שלך. אין צורך בתכנות אנדרואיד. כל התצוגות, הרישום והתכנון נשלטים לחלוטין על ידי מערכון הארדואינו שלך. אפליקציית pfodDesignerV2 החינמית מאפשרת לך לעצב את תפריט אנדרואיד ואת התרשים ולאחר מכן לייצר עבורכם את שרטוט ה- Arduino.

pfodApp תומך במספר סוגי חיבורים, Ethernet, WiFi, Bluetooth V2 (קלאסי), Bluetooth LE או SMS. הדרכה זו משתמשת ב- Arduino 101 (Bluetooth Low Energy) לרישום נתונים ותזמון. לוחות Bluetooth אחרים עם אנרגיה נמוכה נתמכים אף הם. הדרכה זו משתמשת ב- SMS כדי להתחבר ל- pfodApp. תוכל להשתמש ב- pfodDesignerV2 כדי להוסיף רישום נתונים ותרשים לדוגמת ה- SMS הזו. ל- pfodDesignerV2 יש גם אפשרויות ליצור קוד Arduino למגן Bluetooth V2 (קלאסי) כדי להתחבר ל- pfodApp.

לדוגמא זו נשתמש ב- Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2 המתחבר ל- Arduino Mega2560 באמצעות חיבור טורי 9600baud. באמצעות האפליקציה החינמית pfodDesignerV2 הקמנו תפריט פשוט שיש בו רק תווית להראות את קריאת המונים וכפתור אחד לפתיחת התרשים. בדף זה יש מספר הדרכות pfodDesignerV2. לאחר שיהיה לנו שרטוט בסיסי, נשנה אותו כדי להוסיף את מנתח המונה ולשלוח את קריאת המונים ונתונים לצורך רישום ותרשים.

עיצוב התפריט

בחלק זה נעצב תפריט Android/pfodApp שיציג את קריאת המונים ולחצן לפתיחת תרשים הקריאות. הקריאות נשמרות גם בקובץ בנייד אנדרואיד

שלב 6: הוספת תווית

התקן את pfodDesignerV2 החינמי והתחל תפריט חדש.

יעד ברירת המחדל הוא סידורי ב- 9600baud וזה מה שצריך עבור Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. אם אתה מתחבר באמצעות מכשיר Bluetooth Low Energy או Wifi או SMS, לחץ על Target כדי לשנות את הבחירה.

כדי להוסיף תווית להצגת קריאת המונים, לחץ על הוסף פריט תפריט ובחר גלול מטה כדי לבחור תווית.

בחר גודל וצבעים מתאימים. השאר את הטקסט כתווית מכיוון שנשנה את הקוד שנוצר כדי להחליף אותו במדידת המונה מאוחר יותר. כאן הגדרנו את גודל הגופן ל- +7, צבע הגופן לאדום והרקע לכסף.

חזור למסך התפריט עריכה_1 והגדר מרווח רענון 1 שניות. זה יגרום ל- pfodApp לבקש מחדש את התפריט בערך פעם בשנייה כדי להציג את הקריאה האחרונה בתווית.

שלב 7: הוספת כפתור תרשים

לחץ שוב על הוסף פריט תפריט כדי להוסיף לחצן תרשים.

ערוך את הטקסט של לחצן התרשים למשהו מתאים, למשל. פשוט "תרשים" ובחר גודל גופן וצבעים.

לאחר מכן לחץ על כפתור "תרשים" כדי לפתוח את מסך עריכת העלילה. תהיה רק עלילה אחת אז לחץ על הלחצנים ערוך מגרש 2 וערוך עלילה 3 וגלול מטה ולחץ על הסתר מגרש עבור כל אחד מהם.

ערוך את תווית התרשים למשהו מתאים, למשל. "מולטימטר". אין צורך לשנות אף אחת מהגדרות העלילה האחרות מכיוון שנשנה את הסקיצה כך שתשלח תווית ציר y שונה בהתאם להגדרת המולטימטר.

לבסוף חזור לתפריט העריכה_1 ולבקשת העריכה, זה קובע את הטקסט בתחתית התפריט ואת צבע הרקע הכללי של התפריט. כאן הגדרנו את ההנחיה ל"ריבוי מד "עם גודל גופן +3 וצבע רקע כסף.

כעת תוכל לחזור לעריכת תפריט_1 ולחץ על תפריט תצוגה מקדימה כדי לצפות בתצוגה מקדימה של עיצוב התפריט.

אם אתה לא אוהב את העיצוב אתה יכול לשנות אותו לפני שאתה יוצר את הקוד. אם אתה רוצה לפנות את הלייבל מהכפתור תוכל להוסיף כמה תוויות ריקות כמתואר כאן. הוספת תרשים ונתוני רישום כיצד להציג/לתכנן נתוני Arduino באנדרואיד היא הדרכה נוספת בנושא pfodDesignerV2/pfodApp רישום נתונים ותרשים.

שלב 8: יצירת סקיצה Arduino

כדי ליצור את קוד ה- Arduino שיציג תפריט זה ב- pfodApp, חזור למסך עריכת התפריט_1 וגלול מטה ולחץ על הלחצן צור קוד.

לחץ על כפתור "כתוב קוד לקובץ" כדי להוציא את הסקיצה של Arduino לקובץ /pfodAppRawData/pfodDesignerV2.txt בנייד שלך. לאחר מכן צא מ- pfodDesignerV2. העבר את הקובץ pfodDesignerV2.txt למחשב שלך באמצעות חיבור USB או אפליקציית העברת קבצים, כמו פרו העברת קבצים wifi. עותק של המערכון שנוצר נמצא כאן, pfodDesignerV2_meter.txt

טען את הסקיצה לתוך ה- Arduino IDE שלך ותכנת את לוח ה- Uno שלך (או מגה). לאחר מכן הוסף את Iteadstudio Bluetooth Shield V2.2. התקן את pfodApp בנייד אנדרואיד וצור חיבור Bluetooth חדש בשם, למשל, מודד. עיין pfodAppForAndroidGettingStarted.pdf כיצד ליצור חיבורים חדשים. לאחר מכן, כאשר אתה משתמש ב- pfodApp לפתיחת חיבור המולטימטר, תראה את התפריט המעוצב שלך.

פתיחת התרשים אינה מציגה דבר מעניין מכיוון שלא הוספנו בחומרה/תוכנה המולטימטרית.

שלב 9: הוספת המולטימטר

אנו נשנה את הסקיצה שנוצרה כדי להוסיף את מנתח המולטימטר ולשלוח את הנתונים שלו לנייד אנדרואיד שלך. המערכון השונה המלא נמצא כאן, pfod_meter.ino

שינויים אלה מוסיפים את מנתח המולטימטר וטיימר של 5 שניות. אם אין קריאה תקפה חדשה בתקופה ההיא, המערכון מפסיק לשלוח נתונים ומעדכן את תצוגת Android/pfodApp ל- " - - -". ככל שהבחירה הידנית של המונה משתנה תוויות התרשים מתעדכנות, אך עליך לצאת מהתרשים ולבחור אותו מחדש כדי לראות את התוויות החדשות. מצד שני, קריאת המונים מתעדכנת אוטומטית בכל שנייה. לבסוף pfodApp מטפל ב- Unicode כברירת מחדל ולכן בעת הצגת מד הקריאה השיטה getTypeAsUnicode () משמשת להחזרת Unicode עבור אוהם, Ω ו- degsC, ℃ לתצוגת המונה.

לחצן התרשים מציג תרשים מעדכן של הקריאות:-

נתוני התרשים, בפורמט CSV, נשמרים גם בקובץ בנייד אנדרואיד שלך תחת /pfodAppRawData/Mulitmeter.txt להעברה מאוחר יותר למחשב שלך וייבוא לגיליון אלקטרוני לצורך חישובים נוספים ותרשים.

שלב 10: שינויים בסקיצה בפירוט

1. הורד את ספריית pfodVC820MeterParser.zip ולאחר מכן פתח את Arduino IDE ולחץ בסקיצה → כלול ספרייה → הוסף.zip כדי להוסיף ספרייה זו ל- IDE שלך.
2. הוסף את הספרייה pfodVC820MeterParser לסקיצה. לחץ על סקיצה → כלול ספרייה → pfodVC820MeterParser. זה יוסיף את הצהרות הכלול בראש הסקיצה.
3. ערוך pfodParser_codeGenerated parser ("V1"); ל pfodParser_codeGenerated parser (""); זה מבטל את שמירת התפריטים ב- pfodApp כך שינויים בתפריט שלך יוצגו. תוכל לחזור ל- "V3" לאחר שתסיים את כל השינויים שתאפשר להפעיל מחדש את שמירת התפריטים.
4. הוסף שורות אלה ליצירת האובייקטים עבור התוכנה סדרתית ומולטימטר. מד pfodVC820MeterParser;
5. בסוף ההתקנה () הוסף Serial1.begin (2400); meter.connect (& Serial1);
6. מעל הלולאה () הוסף validReadingTimer ארוך ללא חתום = 0; const unsigned long VALID_READINGS_TIMEOUT = 5000; // 5sec bool haveValidReadings = true; // מוגדר ל- true כאשר יש קריאות תקפות int measureType = meter. NO_READING; ובחלק העליון של הלולאה () הוסף if (meter.haveReading ()) {if (meter.isValid ()) {validReadingTimer = millis (); haveValidReadings = true; } int newType = meter.getType (); if (MeasuringType! = newType) {// פלט כותרות חדשות לתיוג נתונים parser.print (F ("sec")); parser.println (meter.getTypeAsStr ()); } measureType = newType; } if ((millis () - validReadingTimer)> VALID_READINGS_TIMEOUT) {haveValidReadings = false; // אין קריאה חוקית חדשה ב -5 השניות האחרונות}
7. בהמשך הלולאה החלף parser.print (F ("{= Multimeter | time (secs) | Plot_1 ~~~ ||}")); עם parser.print (F ("{= Multimeter | זמן (שניות) | קריאת מטרים ~~~")); parser.print (meter.getTypeAsStr ()); parser.print (F ("||}"));
8. בתחתית הלולאה () החלף את sendData (); עם if (haveValidReadings) {sendData (); }
9. ב- sendData () החלף parser.print (','); parser.print (((float) (plot_1_var-plot_1_varMin)) * plot_1_scaling + plot_1_varDisplayMin); עם parser.print (','); parser.print (meter.getAsStr);
10. ב- sendMainMenu () החלף parser.print (F ("~ תווית")); עם parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } אחר {parser.print (F (" - - -")); }
11. ב- sendMainMenuUpdate () הוסף parser.print (F ("|! A")); parser.print ('~'); if (haveValidReadings) {parser.print (meter.getDigits ()); parser.print (meter.getScalingAsStr ()); parser.print (meter.getTypeAsUnicode ()); } אחר {parser.print (F (" - - -")); } לעדכון הקריאה בעת שימוש במטמון תפריט.

סיכום

הדרכה זו הראתה כיצד לחבר מולטימטר זול ל- Arduino Mega2560 באמצעות RS232. גם לוחות רבים אחרים נתמכים. ה- pfodVC820MeterParserlibrary מנתח את נתוני המולטימטר לצופים לחישובי Arduino ומחרוזות להצגה ולרישום. pfodDesignerV2 שימש ליצירת סקיצה בסיסית להצגת קריאת המולטימטר ולהצגת חלקה של הערכים בנייד אנדרואיד באמצעות pfodApp. אין צורך בתכנות אנדרואיד.לשרטוט בסיסי זה נוספה הטיפול במולטימטר והסקיצה הסופית מציגה את קריאת המולטימטר הנוכחית בנייד אנדרואיד שלך, כמו גם משרטט את הקריאות ורישום אותן לקובץ בנייד שלך לשימוש מאוחר יותר.