Проект многофункционального мультиметра

[andrew_splv]

На данный момент многие себе могут позволить универсальные мультиметры, такие как MUSTECH и UNI-T. Которые в общем то выполняют возложенные на них функции, копирование таких конструкций не целесообразно по цене, купить дешевле. В тоже время, многие уже освоили работу с микроконтроллерами ATM, STM и др. Меня заинтересовала возможность построить конструкцию на базе микроконтроллера STM, а серьезных проектов мультиметров на базе микроконтроллера нет. На данный момент просмотрел множество приборов, из которых меня заинтересовали приборы Agilent, в частности U1272A. В данном приборе входная часть построена на аналоговых компонентах, измерения и обработка на микроконтроллере. Хотелось бы повторить данную конструкцию, к сожалению на данный момент не могу позволить себе покупку данного прибора для изучения, а поиск схемотехники серьезных приборов не дал результатов. Если у кого есть схемы, иные материалы по этим приборам, прошу принять участие в интересном проекте.

[xDevs]

Нужно поставить очень четкую цель, зачем это затевается. Если с точки зрения - получить качественный прибор дешевле чем серийный, то этому не суждено будет сбыться, ибо даже если просто купить те же детальки насыпом - будет уже дороже
А если задача - научиться проектировать РЭА и освоить работу с микроконтроллерами, немного поучиться обработке сигналов и теории управления, а также понять пару вещей в аналоговой схемотехнике - то и цели надо ставить соответствующие, и начинать с изучении теории, а не схем готовых приборов. Разбивать проект на этапчики и блоки.

Стоит начать с аналогового входного тракта, источника опорного напряжения, АЦП и его обвязки. Наличие этих узлов позволит значительно улучшить понимание общих принципов и требований в подобном проекте.
Затем можно будет подобрать подходящий МК и сопрагать его с аналоговым трактом и АЦП. Добиться надежной и качественной работы узлов и интерфейса (на данный момент у нас функционал только вольтметра).
Ну а дальше - плюшки, либо добавлять функционал (как аналоговый, будь то источники тока для измерения сопротивление, TrueRMS для переменки, схемы защиты) либо улучшать параметры (заменой блоков на более стабильные/точные) и т.п.

Но все это выйдет заметно дороже покупки того же U1272 (даже нового), так что будь готов!

Удачи, не забывайте публиковать ход работ, подскажем, поможем чем сможем.

P.S. Как вариант сделать узкоспециализированный прибор с каким-то особенным функционалом, который очень дорог/малопригоден в универсальных приборах, если вам нужно какое-то специфическое применение. Это бывает часто дешевле, чем покупка готового.

[andrew_splv]

По тематике построения подобных измерительных приборов у нас практически нет литературы, конечно, теория цепей и общетехнические дисциплины позволяют в принципе достичь озвученных целей, но в этом случае затраты будут не сопоставимы с конечным результатом, да и нет смысла изобретать велосипед. Мне интересно разобраться в работе приборов этого класса, попутно подтянув свои знания по схемотехнике измерительных устройств, поработать с возможностью реализации их на отечественной элементной базе с целью удешевления конструкции. А насчет стоимости, что будет дороже, хотелось бы поспорить, учитывая цену прибора по нынешним временам около 40 000 рублей. Я смотрел обзоры прибора, в т.ч. наименования корпусов БИС на этом приборе, полагаю можно уложиться в сумму порядка 7 000 рублей, не учитывая наличие прецизионных элементов на приборе, которые стоят существенно дороже, но в любительских целях можно поступиться какой то частью точности. Проблема в поиске схем на прибор для работы и экспериментов для начала работы. А в дальнейшем сформированный прибор может стать достоянием сообщества и развиваться в т.ч. по функциям и возможностям. На Agilente сложная схема аналоговой обработки сигналов, на иных приборах стоят сигнальные процессоры DDS обработки параметров. Надо будет оценить, целесообразность применения таких БИС, как HY3130/3131 в подобных конструкциях.

[andrew_splv]

В одном из постов, посвященных Keithley вы писали, что схемотехника в этом классе приборов не меняется десятилетиями, поэтому и представляет интерес анализ конкретных конструкций. Не дадите ли направление для поисков технической документации по приборам Agilent?

[balmer]

А мне кажется вполне возможно сделать и дешевле, и в чем-то лучше. Например прикрутить дисплейчик 320x240 сейчас не проблемма. Аналоговая часть тоже не так дорого стоит как кажется. Естественно если резисторы/конденсаторы покупать паками по 3 тыс штук. А микросхемки покупать хотябы десятками.

Но надо готовиться к тому, что год жизни по вечерам на это потратится. Может даже больше.

[ass20]

andrew_splv
схемотехника мультиметров Keithley 200х серии есть в соседних ветках, вы ее нашли?

темы
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=52829
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=35171
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=100969
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=105564

тут есть как-раз схема изделия относительно простая
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=10&t=106275

в выше приведенных темах выкладывалась подборка книг по данной тематике

еще можно у китайцев посмотреть, благо регистрация свободная не то что на amobbs ....

С какими характеристиками вы хотите сделать прибор ?

[andrew_splv]

Собственно, мысль такая, как вы и сказали. Повторить исходя из возможностей аналоговую цепь приборов высокого класса и на этом уже строить собственный прибор. Схемы Keithly смотрел, но это другой класс приборов. Чтобы не идти в дебри ищу схемы Agilent, почему ? Потому что на этих приборах сложная аналоговая схема, в отличие от других приборов, где все завязано на АЦП. Чувствую что там и собака зарыта. Да и аналоговую часть проще стыковать с АЦП, либо с АЦП микроконтроллера. К сожалению, со схемами очень все плохо. У нас нет адекватной литературы по этим приборам, нашел книги Афонского и Дьяконова, но это больше рекламный буклет, а упрощать проект до уровня аналоговой части Mustech или UNI-T + STM, желания особо нет. Хотя ведь тоже интересные результаты можно получить, если взять хороший АЦП + ИОН.

[ass20]

вот гляньте тут http://bbs.38hot.net/thread-4831-1-1.html

может будет что то интересное.
Мне видится следующая структура прибора, начну с конца
-индикатор. что то 2004
- мк stm32
- ацп 24 бита spi
- ион
- прицензионный ОУ
- коммутационный ключи или реле
- делитель входных напряжений
- точные резисторы

вот как то так

[andrew_splv]

Итак, прибор постепенно вырисовывается, основные действующие лица:

Прецизионный ADC - ADS1242 Ti стоимость 1 000 рублей (АЦП скорость порядка 15 Гц)
Основной процессор STM - STM32F405RGT6 826 рублей (в составе АЦП со скоростью 2,5 Мгц)
ИОН REF5025 (Рекомендован Ti) - порядка 700 рублей (надо смотреть, возможно и 400 исходя их модификации)

Необходимо определиться с дисплеем (закладываться на режим осцилографа) исходя из АЦП в STMке 2,5 Мгц, полоса должна быть в пределах 1 Мгц.

Основным АЦП TRUE RMS не измерить, есть специализированная схема от Analog Dev, только она у производителя стоит порядка 40 USD

Стоит подумать над преобразователем.

[andrew_splv]

Есть у кого предложения по части дисплея для сего устройства?

[haker_fox]

Есть у кого предложения по части дисплея для сего устройства?

Дисплей, кнопки и т.п. - дело десятое. Основа - аналоговая схемотехника, цифро-аналоговая схемотехника.
Чтобы что-то думать и предлагать нужны ТТХ вашего мультиметра. Ну хотя бы: базовая погрешность для DCV, ACV, DCA, ACA, R? Диапазоны? Переключение автоматическое/ручное? Для переменки - полоса? Если полоса 50 Гц, то RMS можно и программно считать, собирая выборки на частоте раз в 10 - 20 выше. Какую стабильность (кратковременную, долговременную после калибровки) от прибора планируете получить? Ответьте хотя бы на эти вопросы, а там видно будет

Хотя можно сделать, а затем получить эти параметры из конструкции, но боюсь это будет как-то неправильно.

Дисплей возьмите самый простой: 16 на 2. Графики и все прочие собачки/кошечки лучше строить на компе с том же экселе или малабе. Поверьте, если вы будете один делать проект, да даже если не один, у вас и без дислея (интерфейсас пользователя) проблем будет выше крыши.

Полагаю, что сразу надо заложить минимум год - полтора под проект. Вполне возможно, что схему и прототип вы получите через месяца два. Но отлаживать, настраивать, переделывать и подгонять, будете долго

[haker_fox]

ецизионный ADC - ADS1242 Ti стоимость 1 000 рублей (АЦП скорость порядка 15 Гц)
Основной процессор STM - STM32F405RGT6 826 рублей (в составе АЦП со скоростью 2,5 Мгц)
ИОН REF5025 (Рекомендован Ti) - порядка 700 рублей (надо смотреть, возможно и 400 исходя их модификации)

Шунты и прецизионные резисторы тоже не дешевы

Я тоже два года назад решил делать мультиметр на ADS1247. До сих пор не сделал. Вернее даже отбросил эту идею. Купил VC99 и UT71B. Вполне хватает. Но в задумку есть идея сделать специализированный мультиметр, к примеру двухканальный, каналы работают синхронно. Например измеряя одновременно ток и напряжение. Иногда это требуется. Но пока тоже не торополюсь. Знаете, поймал себя на мысле: обманчива простота и доступность деталей. Вроде смотришь, АЦП 24 бита. О! Сейчас на нём забабахаю супер офигенную измерительную систему. Начинаешь делать. И тут: раз одна особенность АЦП, другая особенность. Всё, конечно, устранимо, но времени сжирает очень много. И это при том, что я работаю на фирме, которая занимается разработкой измерительных приборов)))

Но в целом: в добрый путь! Я ни в коем случае не пытался вас напугать

[ass20]

на счет дисплея
1602 как то банально ...
лучше уж китайский 2004 желтого цвета
к нему можно докупить http://www.banggood.com/IIC-I2C-TWI-SP- ... 80365.html
чтобы уменьшить количество проводов

из цветных можно рассмотреть
http://www.banggood.com/2_2-Inch-Serial ... 12854.html с интерфейсом spi

или http://www.banggood.com/3_0-Inch-320-X- ... 63573.html
или http://www.banggood.com/3_2-Inch-SSD128 ... 18609.html
ну тут как говориться на кому как нравится))

RMS
тут пробегало что RMS конвертер можно на рассыпухе собрать и он будет лучше работать чем на AD736

ИОН на LM399 не хотите? китайцы его продают по от 7$

На счет 2-х канального измерителя Идея очень полезная)

Для стыковки с компом можно использовать esp2866? можно сделать web морду
в качестве начинки взять nodemcu и написать скрипт на LUA

[haker_fox]

на счет дисплея
1602 как то банально ...
лучше уж китайский 2004 желтого цвета

Да можно и их, но в целом по-прежнему считаю, что выбор дисплея, гуя, кнопок, энкодеров покажутся мелочью по сравнению с аналоговой частью. Кстати, вопрос автору топика: а какое входное сопротивление в режиме вольтметра вы планируете сделать? Надобы не меньше 1 МОм.

тут пробегало что RMS конвертер можно на рассыпухе собрать и он будет лучше работать чем на AD736

У меня была идея заюзать для этих целей встроенный в МК АЦП. Там точность высокая не нужна, а если засемплить выборки на частоте 50 КГц, то вот вам и пожалуйста, полоса 5 КГц для Тру РМС уже есть.

На счет 2-х канального измерителя Идея очень полезная)

А это уже из реальной жизни. Надо было поверить микроомметр. Следовательно нужно было синхронно измерять ток и напряжение. Желательно, чтобы у каналов и земли были разязанными.

[andrew_splv]

Сделал расчеты по постоянному напряжению, на основе анализа параметров U1272A.
Нет понимания схемы включения и диапазона ADS1242, исходя из прибора-прототипа диапазон у нее 3В, может быть двуполярное. Так же из анализа параметров прототипа получается, что разрешение АЦП (эффективное, по моим оценкам) - 0,01мВ, а расчетное, исходя из фактического разрешения прибора на диапазонах (с учетом коэффициентов преобразования) - составляет 0,1 мВ. По всей видимости, прибор осредняет результаты измерений АЦП. Как то так, получается. Насколько реально реализовать коэффициенты управляемого делителя при такой схеме диапазонов и преобразований.

[andrew_splv]

[andrew_splv]

Занимаюсь реверсом схемы U1272A, хотя материалов маловато. Есть только фото платы с EevBlog. Может у кого то есть наработки по схемам подобных приборов?

[mzr910]

может вам не мучится , это даже дешевле чем в штатах

https://www.avito.ru/moskva/remont_i_st ... _310218162

на ебее недавно видел 1254 нерабочий (не мерял ) всего за 30 или 40$

а так сам имею 1272 и в целом полностью доволен - особенно измерением сопротивлений

[ass20]

как успехи с проектом?

[ncp1400]

Основным АЦП TRUE RMS не измерить

а не проще взять более быстрый ADS1251/52 ?

Основной процессор STM - STM32F405RGT6

нафига там такой зверь? прочитать АЦП и вывести на индикатор/ в RS232 сможет даже Atmega8/32F030