Проект электронного мультитула QUARK. Часть 2 +38


AliExpress RU&CIS

В первой статье я в общих словах познакомил читателей с устройством. Сегодня расскажу о примененных технических решениях и о том, какого прогресса добился в вопросе выхода на рынок. Но для начала хочу сказать спасибо всем тем, кто откликнулся и дал полезные советы к предыдущей статье. И это не дежурная благодарность, я действительно использовал советы читателей по улучшению прибора и об этом, так же, пойдет речь ниже.

QUARK
QUARK


Для начала напомню, что собой представляет устройство. QUARK это электронный мультиинструмент, в первую очередь, ориентированный под разработку микроконтроллерных устройств, Arduino, ESP32, STM32, IoT, домашняя автоматизация и тому подобные девайсы.

Чем определяется такая ориентированность?  Во-первых, набором функций. И если первая часть стандартна для типичного мультиметра:

  • Вольтметр

  • Амперметр

  • Измерение сопротивления

  • Измерение емкости

  • Измерение индуктивности

…то UART логгер и UART плоттер вещи необходимые ардуинщикам и иже с ними. Осциллограф конечно не блещет скоростью – 400 килосемплов, однако проверки ШИМ сигналов и сигналов с различных датчиков, его более чем достаточно.

Во-вторых – идеологией работы с выводимыми значениями. Скажем, ардуинщику практически никогда не требуется знать напряжение с точностью в одну тысячную процента, зато значение логического уровня параметр всегда необходимый:

Вольтметер
Вольтметер

Точно так же мгновенное потребление тока, при разработке IoT, параметр в себе. Гораздо удобнее проследить изменение в динамике при различных режимах работы устройства:

Амперметер
Амперметер

Калькулятор цветовой и СМД маркировки компонентов вещь полезная и нужная, но, согласитесь, так удобнее:

Сопротивление
Сопротивление

А сейчас опишу свой личный опыт работы с осциллографом. В свое время приобрел себе DS203. Вполне себе, по характеристикам, годный девайс, с жутко неудобным управлением:

Стандартный сценарий работы примерно такой:
 Необходимо снять форму (частоту, амплитуду) сигнала с/на пина ноги устройства. Подключаешься к контактам, включаешь осциллограф, отключаешь не используемые входы, настраиваешь триггер, амплитуду, положение графика на экране. Да, я знаю, что прошивками это кое-как решается, но мой DS203 больше не шьется, да и возня с прошивками… Но поскольку свой девайс я делал в первую очередь для личного удобства, то и дефолтный режим, это полностью автоматическая настройка развертки сигнала на лету. «Тыкаю» в нужный пин и, практически сразу вижу сигнал:

Осциллограф
Осциллограф

UART данные, конечно, удобнее смотреть на телефоне чем на дисплее устройства. Не скажу, что я прям мучаюсь при подключении UART-TTL моста к компу, но «в поле» не всегда имеется такая возможность:

Теперь пару слов о схемотехнике. Вся система построена на ESP32 со всеми вытекающими из нее ништяками (bluetooth, Wi_fi). Для измерения напряжения и тока я использовал готовый чип INA219. Подключается по I2C шине, имеет малый размер и вполне достойные, для моих задач, параметры. Сопротивление измеряю стандартным делителем напряжения, но в качестве известного сопротивления  использую цифровой потенциометр AD5245, что освобождает пины контроллера, а учитывая тот факт, что AD5245 управляется по I2C, так и вообще нет нужды в дополнительных пинах. Тем же способом измеряю емкость конденсаторов по известному методу заряда до 63.2%. На больших емкостях AD5245, подключенное к питанию имеет низкое сопротивление, а при низких, заряд идет через 1 мегаомный резистор. Таким образом, минимальная измеряемая емкость определяется пикофарадами.

Индуктивность меряю резонансным методом при известной ёмкости по срабатыванию компаратора.

Тракт осциллографа реализован на Rail-to-Rail ОУ AD8541, усиление сигнала регулируется вторым AD5245. Соответственно, сигналы как с высоким, так и с низким размахом амплитуды, поступают на вход АЦП в максимальном разрешении. Для оцифровки использую аппаратный I2S, складываю весь буфер в DMA и вывожу на LCD и, при необходимости, отсылаю по bluetooth.

UART вход реализован аппаратно. Предварительно определяется Baud rate, после чего происходит инициализация драйвера UART с определенными параметрами.

На плате присутствует датчик ускорения LSM6DS3TR. Вообще я его планировал использовать для автовыключения, но ничто не мешает вывести с него данные на экран.

А теперь хотелось бы сказать пару слов о тех нововведениях, которые были реализованы на основе предложений к предыдущей статье.

Во-первых, универсальный прикручиваемый щуп:

Такие будут как в корпусе, так и во втором щупе. Довольно универсальное решение на стандартной резьбе М2.

Во-вторых, расширен функционал: поиск компонентов по заранее введенному значению и удержание значений с записью в лог.

И в-третьих, вариант без корпуса, этакий кит-набор, но распаянный.

Ну и самое главное. По совету читателей я таки запустился на краудфандинговой платформе Crowdsupply. Некоторое время вел переговоры, совместно настраивали страницу и готовили описание. Платформа ориентирована на «железные» open source проекты, а значит и мое устройство будет выложено в открытый доступ. Всех, кому проект интересен приглашаю поддержать старт и тут я снова сделаю упор на том, что это open source.




Комментарии (20):

  1. alchemist666
    /#23140478

    это конечно фантазии и так далее. но было бы ещё прикольно. если тыкнул и эта штука. сказала — какого цвета, то во что она тыкнула

    • Mulin
      /#23140516

      И это не фантазии, это можно реализовать через умный щуп. Второй провод втыкается в TYPE-C разъем и есть возможность передавать данные со щупа на устройство. То есть в качестве второго щупа можно реализовать фактически любой нужный измеритель.

  2. n3kitOzz
    /#23140604 / +1

    Стоит сделать немного редизайн устройства.

    • Mulin
      /#23140612

      Скорее всего так и поступлю. Это утилитарный дизайн в рамках формфактора платы, от которого можно уже плясать в любую сторону

  3. GennPen
    /#23140668 / +1

    «Тыкаю» в нужный пин и, практически сразу вижу сигнал:

    Только на таком маленьком дисплее все-таки лучше сокращать длинные цифры, например 10.0 KHz (ну или с другой точностью) и т.д. Потому как высматривать сколько там нулей порой очень сложно, а младшие разряды обычно постоянно плавают.

    • Mulin
      /#23140686

      Все верно, это отдельной настройкой регулируется в приборе

      • GennPen
        /#23140748 / +1

        Можно еще сделать показ только устоявшихся разрядов за определенное время, например 2-3 сек.
        Например идет сигнал 123456 Гц, прибор измеряет и младший разряд плавает, он показывает 123.45 кГц. Если и второй разряд плавает, то показывает 123.4 кГц и т.д. до целого разряда.

        • Mulin
          /#23140770

          Можно попробовать. В коде реализовать это просто, главное что бы не плавали показания по устоявшимся разрядам. Скажем устоялся второй разряд после запятой и показывает 123.45 кГц, но потом меняется первый и скачет на 123.4 кГц. Но это полезно

          • GennPen
            /#23141706

            Можно сделать чтобы плавание ±1-2 и/или случайные редкие изменения игнорировалось.

  4. Pafnutyi
    /#23142590

    Странный формфактор, обычно хочется уменьшить тыколку, а такой «сосиской» пользоваться будет очень неудобно. Для работы с ардуиной/микроконтроллерами наоборот удобнее применять примитивную индикацию, классический пример «прозвонка» автомобильная: на контакт звенит, на единицу светит красненьким, на ноль не светит, на минус светит зелёным, поделка размером с маркер. У меня есть diy очки подключенные к мультиметру, удобно лазать в щитке, цифирки перед глазами — не надо переводить взгляд с колодки на прибор, всё никак блютуф к этой поделке не приделаю.

    • Mulin
      /#23142618

      Так эта сосиска и есть размером с маркер

  5. Pafnutyi
    /#23143100

    Сча померял свой пробник два маркера 12мм диаметром (в одном пищалка и лампочки, в другой две таблетки NiCd АКБ), по фото примерный диаметр «сосиски» 22..25мм, нифига не маркер получается…

    • Mulin
      /#23143136

      Ну вы слишком критично к диаметру относитесь. Слишком тонким неудобно управлять — на корпусе сенсор расположен. Я к предыдущей статье писал, что формфактор тестировал на пластилиновых моделях. То есть я лепил и исправлял форму, имитируя использование. Но так или иначе, только практика покажет.

      • Pafnutyi
        /#23143402

        Типичная современная реклама телефона или ноутбука какого требует уменьшения размеров: «смотрите мы сделали его ещё тоньше» ))) В целом проект как результат доведённый до рабочего приятного вида, мне очень нравится, но использовать (даже если дадут бесплатно ) наверное бы не стал, слишком навороченный.

        • Mulin
          /#23143434

          Да я рад был бы, коли он вышел бы навороченный) Но это скорее базовый функционал. Да и позиционирую я его как девайс для ардуинщиков, хоббийщиков и радиолюбителей

  6. Solgo
    /#23143358

    del

  7. Mulin
    /#23143366

    Как раз для защиты контроллера и использую вместо диодов 74HCT4066. Выбросы от релюхи она вообще не заметит. Очень неприхотливая букашка. А к ногам напрямую с диодам их вообще не подключить, поскольку реле бистабильное и управляется разной полярность. Соответственно диоды не поставишь

    • Solgo
      /#23143498

      Спасибо за ответ, но до меня уже «дошло» спустя пять минут, поэтому и удалил комментарий.