——本文選自5月份《測試測量特刊》

設計要求：本項目可以使用Arduino Uno或Duemilanove板，具備三種設計模式：

·單獨——測量數據可以用字符或者圖形LCD顯示模組的形式觀察。

·連接——可以使用Arduino IDE串行顯示器連接到PC上進行讀數。

·組合——數據可以在兩種設備上進行觀察。

其中第二種模式并不需要LCD顯示模組，所以價格會稍微低一點。

本項目所設計的Arduino 萬用表應具備以下功能：

·具備3個量程的電壓表：0-10V，0-30V，0-100V

·具備1個量程的電流表：0-500mA

·具備2個量程的歐姆表：0-1KΩ，0-250KΩ

·二極管，LED的連接性檢測

·LED功能性測試

·NPN雙極結型晶體管的BETA值測量

1 警告：高壓危險！首先我必須放出這個警告，因為我們的一些操作電壓高于安全電壓值，應當時刻將安全放在心中。另外，還要提醒一點，當將該萬用表和電腦相連時，應當讓電腦和該設備共地。

2 電路設計，這是總體電路圖。因為總電路圖看起來有點復雜，我會將其分成子模塊進行講解。

3 電壓表的簡化圖。三個量程可以通過Arduino板上的按鈕進行選擇。在進行電壓測量時，只有一個開關是閉合的。

4 電流表的簡化圖。被測量電流流過1Ω電阻到地，其輸出經放大后連接到Arduino的A1接口，放大器的增益為10.為了進行過流保護，我配置了一個500mA的復位PTC。

5 歐姆表的簡化圖。由齊納二極管相對于正電壓源產生基準電壓，該電壓被施加到由PMOS晶體管和運算放大器組成的電流轉換器上，待測電阻連接到晶體管的源極。此時齊納二極管上的電壓和電阻上的電壓相等。

6 Arduino板控制，兩個開關都閉合，兩個電阻都有電流流過。因此電流有兩個可能值：10uA和2.5mA。這些電流可以進行精確的調制。然后生成的電流流過待測設備（電阻、二極管、LED……），然后電壓降會在Arduino的A2口被檢測到。

如果電阻的范圍時100Ω。此時，參考電流2.5mA流過電阻，并將生成的電壓施加到Atmega芯片的ADC輸入上。我們想測量的在0-1000Ω之間變動。而測量電壓也在0-2.5V之間變動。Vce（Vds）的電壓范圍為0.5V-3V，這兩個電壓會直接影響到集電極-發射極/源極-漏極的電流，最終導致精度下降。這種現象可以通過此圖很好的理解：NPN雙極結型晶體管的傳輸特性。該影響可以通過軟件進行一定的校正，但如果是非線性的，校正會非常困難。

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7 怎么測量beta值：前面提到的產生的電流可以流過不同的設備：電阻、二極管、LED、肖特基二極管……，產生的電壓降和相應的設備有關。這個電壓值可以提供相應設備的信息，比如設備的電壓降和設備的對應：二極管-0.4V-0.8V；肖特基二極管-0.1V-0.5V，LED（顏色不同并不一樣）-1.1V-3.5V。這時使用的電流是10uA。而如果使用2.5mA，那么LED就開始發光，就能測量LED的功能性。測量beta值也是使用的10uA，測量值可在屏幕上讀出。

8所需物料清單。

9 PCB設計文件。

10 PCB文件做好之后將給代工廠加工，我等了兩周就拿到了成品。

11 安裝和焊接，這不是什么大問題，小心仔細是關鍵。

12 PCB板上的一些解釋。

13 安裝組件。

14 對Arduino進行配置，需要對模式選擇和萬用表軟件兩者進行配置，相關的配置文件可在http://www.instructables.com/id/Digital-multimeter-shield-for-Arduino/ 找到。

15 然后還需要進行校準。找一個標準的萬用表相對校準即可。

16測量電池電壓，可以看到選擇的量程和電壓值信息。

17 校準歐姆表。

18 完成之后就可以進行測試了。

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