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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Multimeter selbstbau


Autor: Felix (Gast)
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Hi Leute,

vielleicht könnt ihr mir ja weiterhelfen. Ich möchte mir mit einem AVR 
ein kleines Multimeter selber bauen, um die Werte dann mit dem PC über 
RS-232 auszulesen. Nun ist mein problem, das ich nicht nur 0-5v messen 
möchte, und  auch nicht nur Spannungen, sondern auch Ströme und am 
besten auch gleich Wiederstände. Vom Prinzip ist es mir klar, das ich 
z.b.: die Spannung über einen internen wiederstand messe und das dann in 
den Strom umrechnen muss, auch dachte ich mir das man die einzelnen 
Spannungbereiche mit einfachen Spannungsteilern einstellen kann, und so 
weiter ... . Bestimmt habe ich aber wieder was vergessen, was ist zum 
beispiel mit dem Verpolungsschutz und mit kurzzeitigen Überspannungen. 
Auch währe ja ne Auto-bereichserkennung ganz gut. Und so wollte ich 
fragen, ob ihr wisst ob sowas schon mal jemand gebaut hat, und wenn wo 
kann ich Tips dazu finden?
Es söllte halt nin altagstaugliches und bastlerfestes Gerät werden, und 
dass traue ich mir so ohne weitere Tips nett zu. (hab angst das ich dann 
doch was vergesse und mir die Schaltung dann bei den ersten 48V 
abraucht.

Mit freundlichen Grüßen,
Felix

Autor: jack (Gast)
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>Es söllte halt nin altagstaugliches und bastlerfestes Gerät werden, und
>dass traue ich mir so ohne weitere Tips nett zu. (hab angst das ich dann
>doch was vergesse und mir die Schaltung dann bei den ersten 48V
>abraucht.

So ist es.
Tut mir leid, aber selbst mit den besten Tips wirst Du das nicht 
hinbekommen, und es ergäbe ja auch gar keinen Sinn: Warum allein für
Bauteile und Gehäuse 30€ ausgeben, wenn es für 10€ ein brauchbares
zu kaufen gibt?

Autor: Thorsten (Gast)
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Für 10 Euro ein Multimeter mit RS232? Wo?

Autor: Felix (Gast)
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Genau das ist es,

ein Multimeter mit RS-232 kostet meist mehr.
Ausserdem hoffe ich das ich beim selbstbau noch ein wenig günstiger 
komme, weil ich ja gar kein Display brauche (und auch schon viele Teile 
schon im Bastelkeller hab).
Auch wollte ich dann im Endeffekt mehrere Kanäle mit dem AVR 
realiesieren, und dann bräuchte ich ja auch gleich mehrere Multimeter.

Autor: jack (Gast)
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Na gut, wenn Du meinst. Dann lass aber fürs erste allen Schnickschnack
weg (Autorange). Versuch einfach mal mit dem AVR eine Spannung zu messen
und an den PC zu übertragen. Wenn Du das geschafft hast bist Du schon
ganz gut.

Autor: jack (Gast)
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Autor: Felix (Gast)
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Danke erstmal für die Hilfe,
aber das programieren vom AVR ist kein problem (jedenfals nicht bei so 
einfachen Sachen). Und im groben ist es mir auch schon klar wie man 
Spannungen und Ströme damit misst (hab ich auch schon einiege male 
gemacht).
Denke aber das es doch noch nin paar Kniffe gibt, die man beachten muss, 
wenn man ein Messgerät bauen will, was auch nicht gleich bei Verpolung 
oder kurzer Überspannung in Rauch aufgeht.
Das gerät muss auch nicht auf zwanzig stellen hinterm Komma genau sein, 
wichtiger ist eher, das es halbwegs Robust ist (am besten 
Studenten-sicher).
Hat vieleicht jemand eine Idee, ob es da schon irgendwo im Netzt ein 
Projekt gibt, welches sich damit beschäftigt?
Oder gibt es jemanden da draussen, der schonmal sowas gemacht hat, und 
mir kurz umreißen kann, was ich beachten muss.

MfG,
Felix

Autor: jack (Gast)
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Den Eingang des AVR schützt Du einfach mit zwei Dioden:
Eine mit der Anode an Masse, die andere mit der Kathode an Vcc.
So werden positive/negative Überspannungen auf +/- 0,6V begrenzt.

Autor: Felix (Gast)
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Hubs,
hab grad gesehen, das in meinem kleinen Text schon genug 
Rechtschreibfehler drin sind, um damit eine komplette Rechtschreibreform 
zu legetimieren.
Ich hoffe ihr lasst euch davon nicht beirren, und habt nachsicht ;-)

Autor: Jankey (Gast)
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wieso kanns nicht GPIB sein?

Autor: Felix (Gast)
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Super,
Genau solche Tips hab ich gebraucht. Das mit den Dioden hab ich auch 
schon mal in irgendeiner Vorlesung gelernt gehabt, aber wenn man 
praktisch nischt damit zu tun hat, dann denkt man im entscheidenden 
moment einfach nicht dran.
Und dann mach ich einfach für die einzelnen Messbereiche, jeweils nin 
Spannungsteiler vor, muss ich dann noch etwas beachten?

Autor: Felix (Gast)
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@Jankey

Natürlich geht auch GPIB, aber warum söllte ich denn das verwenden?
Bis jetzt hatte ich, gerade bei solch simplen Dingen mit RS-232 immer 
gute Erfahrungen gemacht. Auch müsste man dann ja auch erstmal das GPIB 
Protokoll für nin AVR programmieren. Ausserdem ist es LabView, DasyLab 
und Konsorten ja so ziemlich egal ob die Daten von der Seriellen kommen 
oder über GPIB.
Auch glaub ich, das die meisten Menschen keinen GPIB-Controller ihr 
eigen nennen, und würde deshalb, auf solche exotischen Busse nur 
zurückgreifen wollen wenn es wirklich nötig ist.
Die Kommunikation, denke ich ist aber eher das geringere Problem,
mich interressiert viel eher, wie ich es ein wenig Strom- und 
Spannungsfest kriege ;-).
Aber wenn du unschlagbare Argumente für GPIB hast, kannst mich auch 
gerne vom Gegenteil überzeugen

Autor: Tom (Gast)
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Was bei den Dioden noch unbedingt notwendig ist, ist ein Widerstand 
zwischen Eingangsbuchse und Dioden. Sonst fliessen Dir bei Überspannung 
möglicherweise viele Ampere durch die Dioden. 1 kOhm oder mehr sollte OK 
sein.

Ein kleiner C (paar nF) parallel zum Eingang vielleicht noch, um 
HF-Einstreuungen in die Messleitungen abzuleiten. Die könnten im µC 
demoduliert werden und zu Messfehlern führen.

Saubere Masseführung. Entkoppeln der Analogspannung von der 
Digitalspannung.

Autor: Schoasch (Gast)
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Bau, wenn dann gleich auch ein True-RMS -Modul mit ein.... Da gibts von 
Analog Devices ein Bauteil mit der Bezeichnung AD636... das könnte 
brauchbar sein.

Autor: Dieter Werner (Gast)
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> ... das könnte brauchbar sein.

Kostet aber leider auch knackig viel Penunze.

Autor: Felix (Gast)
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Was für Dioden brauch ich denn genau, wenn ich meinen AVR (max.5V) vor 
Überspannungenschützen will?

@Tom
Danke auch für den Tip mit dem C, logisch brauch man sowas, aber ich hab 
trotzdem nicht dran gedacht. Und das in Zeiten von allgegenwärtigem 
Netztbrummen, Energiesparrlampen, Funksteckdosen und WLAN.

Aber ich mach mir jetzt eine dicke Liste mit Dingen an die ich denken 
muss.
- Dioden gegen Überspannung
- Widerstand vor den Dioden, damit die bei na Überspannung nicht 
abrauchen
- Kondensator um HF kurz zu schliessen
- Spannungsteiler

Autor: Christian (Guest) (Gast)
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Bei der EMV sache würde ich eh
ADU und AVR trennen.
Schaut mal die Genauigkeit des ADUs im Betrieb an
(welcher Betrieb -auch diese Frage ich beim prog. wichtig)


Trennen & ADU mit Applikationsvorlage:
  dann hat man da ggf. alles zusammen

So oder so ist ein Blick in die Layout von ADU-Hersteller
manchmal hilfreich.

Autor: Felix (Gast)
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@ Schoasch

Das mit dem True-RMS Modul, find ich ist eine gute Idee. Doch will ich 
mich erstmal an die Gleichspannung ranwagen und damit erste erfahrungen 
machen.
Wenn das klappt, halte ich für True-RMS auch für wichtig, würde aber 
kucken wollen, ob man diese True-RMS Algorithmen nicht auch gleich im 
AVR implementieren kann, neben der Seriellen Schnittstelle und dem ADC 
macht der ja sowieso nischt, denn will ich erstmal versuchen das Projekt 
möglichst klein, einfach und schnell reproduzierbar zu gestallten.

Autor: Schoasch (Gast)
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Naja.. wenn du dir das teil ansiehst wirst du merken, dass es dir am 
ausgang eine Gleichspannung ausgibt die proportional zum effektivwert 
ist.

mfg

Autor: Tom (Gast)
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Zu den Dioden:
Die sollen ja verhindern, dass die Portspannung über VCC (z.B. 5V) geht. 
Leider haben die üblichen Si-Dioden eine Durchlassspannung von ca. 0,6V. 
Damit  greift die Begrenzung erst ab 5,6V. Das ist oft schon ausserhalb 
der Spec von Ports.

Ports fangen manchmal schon bei ganz wenig oberhalb VCC an zu leiten, 
bedingt durch irgendwelche parasitäre Diodeneffekte. Diese Dioden sind 
aber weniger robust als externe Dioden. Daher ist der Vorwiderstand 
wirklich notwendig.

Autor: Felix (Gast)
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Wie kann man den Überspannungsschutz denn sonst noch realiesieren, wenn 
das mit den Dioden nicht klappt?

Autor: jack (Gast)
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Laß Dich nicht verunsichern, das mit den Dioden klappt schon.
Ein kurzer Blick ins Datenblatt eines ATmega16 genügt.
Außerdem gibts auch noch Schottky-Dioden.

Autor: Felix (Gast)
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Danke,
ich werd am Wochenende gleich mal ne Testschaltung aufbauen und über 
meine Erfolge berichten.

Autor: Schoasch (Gast)
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Aja... wär es nicht auch zu empfehlen, den Eingang über einen OPV zu 
Puffern. Dann kannst du den Spannungsteiler Hochohmiger machen, was ja 
für ein Voltmeter wichtig ist ;-)

mfg Schoasch

Autor: Dirk W. (Gast)
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Mal ein anderer Ansatz: Nimm doch ein käufliches, fertiges Multimeter 
Deiner Wahl und zapf mit dem AVR die LCD-Ausgänge des darin meist 
verbauten MAX7106 an. Die Signale brauchst Du dann nur zu dekodieren und 
in RS232 umzuwandeln, was kein grosses Problem sein sollte. Damit 
hättest Du Auto-Range, Verpolschutz, True-RMS etc. bereits erschlagen. 
In meinem gekauften Messgerät zu Hause hat der Hersteller es genau so 
gemacht, nur der AVR ist hier irgendein Custom-IC.

Viele Grüße,

Dirk


Autor: Felix (Gast)
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@Dirk

Das ist eine sehr gute Idee, ich hatt mir da auch schon mal ein paar 
Gedanken dazu gemacht. Diese standart billig Multimeter kriegt man ja 
teilweise schon für 2,50. Ich hab auch schon mal so eins aufgeschraubt, 
um zu kucken, was da drinn ist, und wie man es am besten umbauen kann.
Und da ist mir aufgefallen, dass diese billigdinger fast keine weiteren 
bauteile als den chip haben.
Das ist sicherlich die minimal Lösung, aber sowas müsste man doch auch 
einfach an eine AVR anbauen können.
Dann kann man gleich wieder 2,50 pro Kanal sparen.
Ich hab mir auch grade noch ein Datenblatt für den 7106 angesehen,
und denke das der wirklich unnötig ist, das wichtigste was der macht ist 
die A/D wandlung (das kann ja auch der AVR) und die ansteuerung vom 
Display  (und das brauch ich ja noch nichtmal).

Autor: Dirk W. (Gast)
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@Felix:

Der Analogteil des 7106 sieht zwar veraltet und sehr einfach aus, ist 
aber ziemlich clever aufgebaut. Er bietet nämlich so Features wie 
AutoZero, differentielle Messung, Messung negativer Spannungen, etc. 
Alles Dinge, die Du mit einem AVR nur mit zusätzlichem Hardwareaufwand 
hinbekommst. Und beim 7106 ist das alles millionenfach erprobt, also 
absolut "bastlerfest".

Alternativ gibt es von Maxim auch weitere ICs aus der 71xx-Reihe, z.B. 
mit 4-1/2-Stellen, BCD-Output, schnellerer Abtastrate, etc. Ich würde 
mir an Deiner Stelle einen passenden Chip aus der Serie aussuchen, 
diesen wie im Datenblatt beschalten, an den AVR anschliessen und gut 
ist. Dann müsste man sich nur noch überlegen, wie man die 
Bereichsumschaltung erledigt. Das könnte man sich aus einem Multimeter 
abschauen.

Viele Grüße,

Dirk

Autor: Dirk W. (Gast)
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@Felix:

Noch ein Tipp: aus eigener Erfahrung kann ich Dir nur dringendst 
empfehlen, die RS232-Schnittstelle zum PC galvanisch zu trennen, z.B. 
mit Optokopplern. Wenn Dir die erste 230V-Messung durch Dein 
selbstgebautes Messgerät haut, wird es Dir Dein Mainboard danken ;-)

Viele Grüße,

Dirk

Autor: Felix (Gast)
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jo,
daran muss ich denken, das ist gut, das du mich da nochmal dran 
erinnerst, das läst man gerne fauler weise weg, und dann hat man das 
nachsehen ;-)

Genau solche Tips brauch ich, hab ich bestimmt alles schonmal gehört, 
aber lieber nochmal ne kleine Erinnerung, an den schussligen Felix, 
sonst vergesse ich das nur im richtigen Augenblick

Autor: Gast (Gast)
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Ich wette, aus dem Projekt ist nichts geworden.
Hört sich sehr naiv an.

Autor: Klaus (Gast)
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Ei .. Henne .. Ei .. Henne .. Ei.. Henne .. Ei ................

einfache gibs für 4,95 €  Gruß Klaus

Autor: Beobachter (Gast)
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ICL7135 lässt sich über counter auslesen ...

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