Мультиметр с подключением к компьютеру
Обновлено: 07.07.2024
Подключение малогабаритного мультиметра к персональному компьютеру позволяет проводить статистическую обработку результатов серии измерений. Например, возможно исследовать разброс параметров группы компонентов или изменения напряжения и емкости аккумуляторов в процессе разрядки. Можно представить и ряд других применений такого " тандема".
В последнее время среди радиолюбителей получили распространение мультиметры серии 830, например, DT830 или М-830. Они обладают сравнительно небольшой погрешностью, что позволяет использовать их для широкого круга измерений.
С помощью предлагаемого устройства можно вводить данные с мультиметра в компьютер для дальнейшей обработки. Мультиметры, обладающие этой функцией, обычно снабжены интерфейсом RS232 и относительно дороги.
Предлагаемый адаптер выполнен на недорогих широкодоступных компонентах. Числовые данные считываются непосредственно с выводов АЦП мультиметра и передаются по последовательному каналу. Не рекомендуется для этой доработки использовать мультиметры, в которых установлена микросхема АЦП в бескорпусном варианте.
Сердцем мультиметров серии 830 является АЦП ICL7106 (отечественный аналог К572ПВ5; описание можно найти в [1]). Описание работы и схему мультиметра можно найти в [2, 3]. АЦП взаимодействует с ЖКИ посредством статического управления [4] — каждый элемент изображения управляется через отдельный вывод микросхемы, на который подаются прямоугольные импульсы напряжения, сдвинутые по фазе на 0° или 180° относительно импульсов, подаваемых на общий провод индикатора. При совпадении фаз на выводах ЖКИ сегмент не возбуждается.
Предлагаемое устройство состоит из двух частей: блока преобразования данных с АЦП (ЖКИ мультиметра) и блока передачи данных в компьютер.
В блоке преобразования для определения состояния слаботочных выводов управления индикатором применены КМОП сдвиговые регистры с параллельной загрузкой DD1-DD3 (рис. 1).
Устройство работает следующим образом. При низком уровне на выводе 1 регистров DD1—DD3 производится асинхронная загрузка.
После подачи на этот вывод (по линии RD) высокого уровня происходит фиксация данных, которые сдвигаются по фронту тактовых импульсов на выводе 2.
Данные снимаются с вывода 9 регистра DD3 на шину DATA.
Так как семисегментный код является избыточным (биты с и d — “лишние”), в этих разрядах можно дополнительно передать информацию о запятых. Эта информация снимается с выводов 12 и 16 ЖКИ мультиметра.
Эти выводы могут соединяться с коллекторами транзисторов или непосредственно с многопозиционным переключателем мультиметра. Этот переключатель, в свою очередь, коммутирует их непосредственно с плюсовым выводом батареи питания (высокий уровень). Такое состояние не позволяет различить запятые при высоком уровне на выводе ВР (вывод 21 АЦП). Обе запятые будут погашены, так как на выводах 12 и 16 ЖКИ присутствует высокий уровень.
Блок передачи данных можно построить различными способами. Его простой вариант показан на рис. 2. Он служит для согласования с портом LPT и полностью размещается в подходящем корпусе разъема XS1.
Питание осуществляется от внешнего источника напряжением 9. 15 В. Разъемы ХР2 и ХРЗ соединяют с помощью плоского ленточного кабеля, имеющего соответствующие ответные разъемы — IDC-10F. Вилка ХР2 может отсутствовать, если кабель подключен непосредственно к порту.
При отключенном разъеме ХР2 микросхемы DD1—DD3 обесточены, и мультиметр можно использовать обычным образом. Управление передачей данных полностью осуществляется компьютером. Исходный код управляющей программы для DOS находится в файле mjpt.cpp архива программ.
Приведенный вариант блока не имеет гальванической развязки, поэтому использовать его следует с большой осторожностью. Попадание в порт LPT, например, напряжения 30В при пробое в микросхеме АЦП может вывести из строя материнскую плату.
Для устранения этого недостатка была разработана более сложная схема блока передачи данных (рис. 3). Он представляет собой микроконтроллерный блок, имеющий гальваническую развязку и осуществляющий передачу данных по последовательному каналу RS232. Применение однокристального микроконтроллера позволило максимально снизить энергопотребление и уменьшить габариты.
Микроконтроллер PIC12F629 имеет 1024 слова FLASH памяти программ, 64 байта памяти данных, 6 портов ввода/вывода, внутренний генератор тактовой частоты 4 МГц. Он не имеет аппаратного приемопередатчика (USART), поэтому протокол RS232 воспроизводится программно.
Работает микроконтроллер от внутреннего тактового генератора 4 МГц, для которого предусмотрена программная калибровка. Также в блоке можно использовать микроконтроллер PIC12F675, идентичный PIC12F629 с дополнительным четырехканальным АЦП (10 бит). Остальные параметры этих микроконтроллеров и техническую документацию можно найти в [5, 6].
Программирование можно произвести с помощью программатора ЕРЮ. Прошивка приведена в таблице 1.
Все элементы блока по схеме рис. 3, за исключением разъема ХР4, можно разместить внутри корпуса мультиметра, соединяемого с СОМ портом обычным модемным кабелем.
Информационные данные выдаются двухбайтными пакетами по запросу. Запрос через оптопару U3 формируется на выводе 7 DD5 перепадом сигнала из высокого в низкий уровень, что соответствует передаче компьютером нулевого байта.
После получения запроса в течение 3 мс происходит загрузка данных из регистров DD1—DD3 и их преобразование. Далее происходит передача первого байта (2 мс для скорости 4800 бит/с) и выдерживается пауза в 3 мс. После этого передается второй байт, и блок передачи данных выключается до следующего запроса.
Формат передаваемых байтов показан на рис. 4. NUM1 — старший разряд ЖКИ, NUM4 — соответственно младший разряд. KF — коэффициент, на который делится полученное значение индикатора. Например, показания индикатора (-12,36) будут соответствовать: NUM = 1, NUM2 = 2, NUM3 = 3, NUM4 = 6, KF = 100, ZNAK = 1.
Относительно медленные оптроны гальванической развязки не могут работать на скорости выше 9600 бит/с, хотя в данном устройстве достаточно 2400 бит/с. Прошивка микроконтроллера задает скорость передачи 4800 бит/с.
Выходной узел блока передачи выполнен на оптронах U1 и U2 по симметричной схеме. Различающиеся уровни на выводах 5 и 6 DD5 включают излучающий диод одного из оптронов.
Резисторы R5 и R6 служат для защиты СОМ порта при неправильном монтаже или других неисправностях. Оптронная цепь запроса (U3) выполнена по несимметричной схеме. Диод VD1 служит для защиты светодиода оптрона от обратного напряжения на входе.
Теперь несколько слов о работе программного обеспечения. Управляющее программное обеспечение для компьютера и PIC контроллера построено одинаковым образом [7]. Каждый цикл преобразования числовых данных с ЖКИ мультиметра состоит из следующих шагов. Сначала происходит фиксация (запись) информации в регистрах, затем ее последовательный сдвиг и чтение в память, инвертирование всех разрядов при высоком уровне на выводе 21 (ВР) АЦП, чтение знака, запятых и старшего разряда ЖКИ, преобразование остальных разрядов ЖКИ, проверка ошибок. Программа для PIC контроллера дополнительно осуществляет упаковку данных в два байта и их передачу по последовательному каналу.
Вместо указанных на схеме оптронов U1, U2 можно применить сдвоенный прибор TLP521-2. Конденсаторы С2, СЗ — К50-35 или иные малогабаритные. Конденсаторы С1, С4 — керамические. Резисторы - любые, предназначенные для поверхностного монтажа (типоразмер 1206).
Тип разъема XS1 зависит от применяемого удлинительного кабеля (на схеме указан для стандартного кабеля принтера). Печатную плату изготавливают индивидуально для имеющейся модели мультиметра и размещают внутри него. Микросхемы DD1—DD3 монтируют на поверхность печатной платы с обеих сторон. На той же печатной плате могут располагаться элементы устройства, показанные на рис. 3. Вилку ХР4 устанавливают непосредственно на корпусе мультиметра.
Можно использовать импортный аналог регистра КР1564ИР9 — 74НС165 в корпусе для поверхностного монтажа. Тогда микросхемы DD1—DD3 монтируют на односторонней печатной плате размерами 50x13 мм, а остальные элементы — на отдельной печатной плате. Однако из-за уменьшенного шага выводов (1,27 мм) монтаж значительно усложняется. В стабилизаторе напряжения DA1 возможно применение 78L05, КР1157ЕН5А или КР1157ЕН502А с учетом различия в нумерации выводов.
Литература:
1. Бирюков С. Применение АЦП КР572ПВ5. — Радио, 1998, № 8, с. 62-65.
2. Афонский А., Кудреватых Е., Плешкова Т. Малогабаритный мультиметр М-830В. — Радио, 2001, № 9, с. 25—27.
3. Садченков Д. А. Современные цифровые мультиметры. — М.: СОЛОН-Р, 2001.
4. Библиотека электронных компонентов. Выпуск 8: Жидкокристаллические индикаторы фирмы DATA International — М.: ДОДЭКА, 1999.
5. DS41190А. PIC12F629/675 Data Sheet.
Мультиметр, имеет стандартный функционал – измерения напряжения, тока, сопротивления, емкости, частоты, прозвонки цепи и проверки диодов. Но так же прибор обладает встроенным устройством бесконтактного обнаружения напряжения, предусматривает возможность измерения минимальных, максимальных и относительных значений.
Результаты измерений фиксируются на дисплее, на котором отображаются не только 6600-разрядные показатели, но и аналоговая шкала на 66 сегментов и дополнительное поле для отображения частоты или напряжения.
Благодаря уникальному методу измерения True RMS результаты максимально точны, а погрешности не превышают 3%.
Наличие интерфейса USB в устройств и компьютерного ПО с кабелем в комплекте становится возможным подключение мультиметра к компьютеру для переноса данных в отчетную документацию.
Разрядность шкалы основного дисплея 600 отсчетов
Дополнительный дисплей для отображения частоты измеряемого тока или напряжения
Графическая аналоговая шкала 66 сегментов USB интерфейс для передачи данных
Автоматический выбор пределов измерений
Возможность ручного выбора пределов измерений
Метод измерений True RMS
Бесконтактное обнаружение напряжения (NCV)
Постоянное напряжение 0.1 мВ … 1000 В, базовая погрешность 0.5% ±5 единиц счета
Переменное напряжение 0.1 мВ … 1000 В, базовая погрешность ±1.0% ±3 единицы счета
Постоянный ток 0.1 мкА … 10 А, базовая погрешность ±1% ±5 единиц счета
Переменный ток 0.1 мкА … 10 А, базовая погрешность ±1.5% ±5 единиц счета
Сопротивление 0.1 Ом … 66 МОм, базовая погрешность ±0.8% ±5 единиц счета
Емкость 1 пФ. 66 000 мкФ, базовая погрешность ±3% ±3 единицы счета
Частота 0.01 Гц. 66 МГц, погрешность ±1.5% ±5 единиц счета
Рабочий цикл (1/скважность1% … 99 )
Звуковая прозвонка: сигнал при сопротивлении менее
50 Ом
Тест диодов: обратное напряжение
Цифровой мультиметр UT171B, инда с триальный вольтметр с функцией True RMS, с ЖК-ди с плеем и USB -интерфей с ом, 60 кс.
169,00 $-182,90 $ / шт.
2 шт. (Минимальный заказ)
Профес с иональный цифровой мультиметр с USB и true RMS, портативный цифровой мультиметр , 50000 от с четов, аналог Mastech MS8218
120,00 $-130,00 $ / шт.
10 шт. (Минимальный заказ)
UNI-T UT81B Ручной ЖК ди с плей осциллографы осциллограф 8 МГц 40 мс/ с ча с тота ди с кретизации в реальном времени цифровой мультиметр с интерфей с ом USB
99,90 $-124,90 $ / шт.
1 шт. (Минимальный заказ)
MCH-860 мультиметр с те с товыми пробниками цифровой мультиметр
50.0 шт. (Минимальный заказ)
UNI-T UT71E интеллигентая (ый) ЖК-ди с плей цифровой мультиметр с USB интерфей с Ча с тота метр те с тер
160,00 $-200,00 $ / шт.
1 шт. (Минимальный заказ)
Цифровой мультиметр с автоматиче с ким выбором диапазона, datalogger + мультиметр + измерение температуры с поддержкой мобильного приложения
100.0 шт. (Минимальный заказ)
DMM 139 лучший цифровой мультиметр , измеряющий истинные USB цифровой мультиметр
1 шт. (Минимальный заказ)
Умный мультиметр Uni-t UT71D, цифровой мультиметр True RMS, измеритель емко с ти и напряжения, термометр, USB -интерфей с , 39999 от с четов
177,30 $-197,00 $ / шт.
2 шт. (Минимальный заказ)
Вы с окоточный автоматиче с кий на с тольный цифровой мультиметр с интерфей с ом USB
184,24 $-274,99 $ / шт.
1.0 шт. (Минимальный заказ)
Автомобильный цифровой мультиметр с USB -интерфей с ом
3,50 $-4,50 $ / компл.
500.0 компл. (Минимальный заказ)
Профес с иональная автоматиче с кая машина по упаковке Авто Диапазон Цифровой на с тольный мультиметр с T-RMS USB с тандарт резьбового с оединения измерения
20 шт. (Минимальный заказ)
UNI-T UT81B Ручной ЖК ди с плей осциллографы осциллограф 8 МГц 40 мс/ с ча с тота ди с кретизации в реальном времени цифровой мультиметр с интерфей с ом USB
170,00 $-180,00 $ / шт.
1 шт. (Минимальный заказ)
Вы с окоточный USB интерфей с 6000 от с четов истинный RMS авто и ручной диапазон AC DC Цифровой мультиметр
1 шт. (Минимальный заказ)
Цифровой мультиметр карманного размера с те с тированием батареи
3000 шт. (Минимальный заказ)
DMM горячая Ра с продажа MS8236 цифровой мультиметр с usb -интерфей с ом
10 шт. (Минимальный заказ)
Ёмко с ть, UT 39A UNT-T Цифровой мультиметр ручной мультиметр
1 шт. (Минимальный заказ)
1HABOTEST HT125B 4000 Counts Backlight Digital Multimeter with USB Interface
1 шт. (Минимальный заказ)
UT 39A UNT-T Digital Multimeter Handheld Multimeter
5.0 шт. (Минимальный заказ)
UNI-T UT71C AC DC 1000V Middle Size 40000 Counts Intelligent Digital Multimeter With USB Interface
123,00 $-128,00 $ / шт.
10 шт. (Минимальный заказ)
Цифровой мультиметр VICTOR 86B 3999 3 3/4 30 МГц с автоматиче с ким выбором диапазона и USB интерфей с ом, ча с тота 30 МГц RS232 для ACV DCV ACA DCA
100 шт. (Минимальный заказ)
F179C ESFP True RMS Multimeter with Backlight and Temp made in China
1 шт. (Минимальный заказ)
Интеллектуальный цифровой мультиметр UT71E с реднего размера Ac Dc Вольт Amp Ом с овременный Автоматиче с кий диапазон мультите с теры с Usb интерфей с ом
122,00 $-156,00 $ / шт.
1 шт. (Минимальный заказ)
Цифровой мультиметр PM8236 с автоматиче с ким выбором диапазона, 6000 от с четов, True RMS, измеритель напряжения по с тоянного и переменного тока с USB -интерфей с ом
1 шт. (Минимальный заказ)
Цифровой Мультиметр MASTECH MS8340B, те с тер с автона с тройкой диапазона и функцией True-RMS, измеритель ча с тоты и емко с ти DMM, с интерфей с ом USB
1 шт. (Минимальный заказ)
Ёмко с ть, UT 39A UNT-T Цифровой мультиметр ручной мультиметр
5.0 шт. (Минимальный заказ)
Мультиметр с USB -интерфей с ом, те с тер с функцией True-RMS, Измеритель по с тоянного/переменного тока, напряжения, с опротивления, емко с ти, температуры
1 шт. (Минимальный заказ)
Мультиметр WH5000 с usb -интерфей с ом
100.0 шт. (Минимальный заказ)
VC8145 Multifunction Versatile RS232 Computer Interface Meter (multimeter)
1 шт. (Минимальный заказ)
M3500A С делано в Китае ин с трумент 6 1/2 цифровой мультиметр
920,00 $-950,00 $ / шт.
1.0 шт. (Минимальный заказ)
Промышленного клас с а True RMS по с тоянного тока в переменный ток напряжение рези с тор по с тоянной ёмко с ти, универ с альный конден с атор ча с тота UNI-T UT181A цифровой мультиметр
Всю серию измерительных приборов (мультиметры и вольметры) можно условно разделить на 3 категории: учебно-лабораторные, для радиолюбителей и для профессионального использования.
К учебно-лабораторным приборам можно отнести устройства, которые созданы по 3 разряду точности. 3 разряд измерительных приборов рассчитан на получение замеров с погрешностью в 10% от реальных значений. Подобные приборы нашли широкое применение в учебно-подготовительных классах старшей школы и высших учебных заведениях. Эти устройства принадлежат к самому доступному ценовому диапазону.
Касательно измерительных приборов для радиолюбителей, то эти устройства выполняются уже в соответствии с 4 и 5 разрядом точности. Подобное оборудование обеспечивает получение показаний с погрешностью в 1% от реальных значений. Если говорить за мультиметры, то помимо измерения силы тока, напряжения и сопротивления электрической цепи, эта серия приборов позволяет осуществлять замеры ёмкости конденсаторов и уровня индуктивности катушек, а также определять работоспособность полупроводниковых диодов, транзисторов и аккумуляторных батарей. Эта серия устройств позиционируется в качестве полупрофессиональных моделей. Такая аппаратура позволяет осуществлять ручную настройку диапазона получаемых измерений. Подобное оборудование принадлежит к нижнему и среднему стоимостному диапазону.
К линейке профессиональных моделей относятся измерительные приборы от 5 разряда точности и выше. Компания Keysight Technologies в 2014 году сделала общедоступной модель мультиметра 3458A, имеющий рекордную разрядность точности в 8,5. Измерительные устройства от 5 разряда и выше могут давать погрешность при измерении значений параметров электрического тока более 0,01%. Подобные приборы способны не только осуществлять замеры характеристик электрической цепи, они ещё могут выявлять неисправности и искать слабые места в энергосистеме. Эта серия оборудования принадлежит к наивысшему стоимостному диапазону.
Также в учёт нужно взять и специализацию измерительных приборов. Мультиметры могут создаваться для обслуживания транспортных средств, строительных объектов, объектов промышленного назначения, организации учебно-подготовительного процесса.
Например, в мультиметрах для использования в строительных сооружениях может находиться устройство для обнаружения скрытой проводки. А в измерительных приборах для обслуживания транспортных средств имеются возможности по определению значения положения угла прерывателя трамблёра, частоте оборотов коленвала и т.д. То есть, перед выбором измерительного прибора, необходимо определиться с параметрами, которые вам необходимо будет контролировать.
Вместе с тем обратите внимание и на форм-фактор измерительного прибора. Оборудование может мыть мобильным и запитываться от классической аккумуляторной батарейки, а может быть и стационарным. Стационарные мультимеры требуют подключения к бытовой электросети. Помимо этого, существуют измерительные приборы, которые монтируются непосредственно в электрическую цепь. Большое распространение получили щитовые мультиметры, которые анализируют состояние бытовой (или промышленной) электрической цепи, подобная аппаратура может монтироваться рядом с электросчётчиком.
Читайте также: