Вольтметр отображает:

🟢 Входное напряжение (V In)

🔵 Выходное напряжение (V Out)

🔺 Максимальное выходное напряжение (V Max)

📉 График изменения выходного напряжения

📊 Вертикальную шкалу напряжения справа

Это отличный проект для начинающих радиолюбителей и разработчиков лабораторных блоков питания: он наглядно показывает работу стабилизаторов, поведение напряжения под нагрузкой и позволяет оценивать динамику процессов.

🔧 Используемые компоненты

⚙️ Схема подключения

🔌 Подключение компонентов

🖥️ OLED-дисплей:

GND → GND

VCC → 5V

SCL → A5

SDA → A4

🎛️ Измерение напряжений:

Arduino измеряет напряжения через аналоговые входы A0 и A1. Но напрямую подавать на них более 5 В опасно. Поэтому используются резистивные делители напряжения.

📥 Делитель для входного напряжения (V In → A0):

Верхний резистор: 40 кОм

Нижний резистор: 10 кОм

Входной сигнал подаётся на верхний резистор

Средняя точка подключается к A0

Позволяет измерять до 25 В

📤 Делитель для выходного напряжения (V Out → A1):

Верхний резистор: 40 кОм

Нижний резистор: 10 кОм

Средняя точка подключается к A1

Такой делитель даёт коэффициент ≈ 1/5, что позволяет измерять до 25 В

⚠️ Подбирайте резисторы с учётом нужного диапазона. Программа изначально рассчитана на вход 0–5 В, поэтому при использовании делителей нужно изменить формулу расчёта напряжения.

⚙️ Как работает программа

Программа построена на основе двух объектов класса VoltMeter, каждый из которых отвечает за измерение напряжения по одному из входов.

А также один экземпляр класса Oscilloscope (осциллограф)

📦 Смотри раздел "Скетч Arduino"

Основные этапы работы:

Измерение напряжений:

Выполняется analogRead() на пинах A0 и A1.

Полученные значения преобразуются в вольты: voltage = raw * (5.0 / 1023.0);

При необходимости можно умножать результат на коэффициент делителя, например voltage *= 2.0;

Отображение данных:

Все показания (V In, V Out, V Max) отображаются в верхней части дисплея крупным текстом.

Используется шрифт TextSize(1) для чёткости и экономии места.

Фиксация максимума:

В каждом измерении программа сравнивает текущее значение с предыдущим максимумом.

При нажатии на кнопку (подключенную к D2) максимум сбрасывается.

График напряжения:

Отдельный класс Oscilloscope сохраняет последние измерения в буфере.

В нижней части дисплея рисуется линия, отображающая изменение напряжения во времени.

График занимает 110 пикселей по горизонтали и не наезжает на шкалу.

Вертикальная шкала справа:

Сегментная шкала (10 делений) показывает текущий уровень выходного напряжения.

Обновляется при каждом цикле измерения.

🧠 Дисплей

Размещение основных блоков отображения на экране OLED дисплея

Отображение на дисплее

Программа строит интерфейс в несколько этапов:

Верхняя часть дисплея — отображает входное и максимальные значения напряжения

Средняя часть — напряжение на выходе блока питания.

Нижняя часть — график напряжения во времени, построенный с использованием массива graphBuffer[], в котором хранятся последние 128 измерений. Этот массив сдвигается каждый раз и отображается как ломаная линия, повторяя форму изменения напряжения.

Правая часть — визуальный уровень напряжения в виде сегментной шкалы, где каждый сегмент активен в зависимости от уровня сигнала.

Такой подход позволяет использовать OLED-дисплей максимально эффективно: информативно и красиво.

📜 Скетч Arduino

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

const int inputPin = A0; // Входное напряжение
const int outputPin = A1; // Выходное напряжение
const int resetButtonPin = 2; // Кнопка сброса максимума

#define GRAPH_HEIGHT 20
#define GRAPH_WIDTH 110 // Оставляем место справа под шкалу
uint8_t graphBuffer[GRAPH_WIDTH];

// Класс вольтметра
class VoltMeter {
private:
int pin;
float voltage;
float maxVoltage;

public:
VoltMeter(int analogInputPin) { // Кнструктор класса
pin = analogInputPin;
voltage = 0.0;
maxVoltage = 0.0;
}

void measure() { // Метод -измерение
int raw = analogRead(pin);
voltage = raw * (5.0 / 1023.0);
if (voltage > maxVoltage) {
maxVoltage = voltage;
}
}

void resetMax() { // Метод - сброс максимального значения
maxVoltage = voltage;
}

float getVoltage() { // Метод - получить измеренное напряжение
return voltage;
}

float getMax() { // Метод - получить максимальное напряжение
return maxVoltage;
}
};

// Класс осциллограф
class Oscilloscope {

public:
Oscilloscope() { // Кнструктор класса
// pin = analogInputPin;
}


void updateGraph(float voltage) {
for (int i = 0; i < GRAPH_WIDTH - 1; i++) {
graphBuffer[i] = graphBuffer[i + 1];
}
uint8_t newY = map(voltage * 100, 0, 500, 0, GRAPH_HEIGHT);
graphBuffer[GRAPH_WIDTH - 1] = newY;
}

void drawGraph() {
int baseY = SCREEN_HEIGHT - 1;
for (int x = 0; x < GRAPH_WIDTH - 1; x++) {
display.drawLine(x, baseY - graphBuffer[x], x + 1, baseY - graphBuffer[x + 1], SSD1306_WHITE);
}
}

void drawScale(float value) {
const int segments = 10;
const int startX = SCREEN_WIDTH - 10; // Правая сторона экрана
const int startY = 58;
const int segWidth = 8;
const int segHeight = 4;
const int gap = 2;

int activeSegments = map(value * 100, 0, 500, 0, segments);

for (int i = 0; i < segments; i++) {
int y = startY - i * (segHeight + gap);
if (i < activeSegments) {
display.fillRect(startX, y, segWidth, segHeight, SSD1306_WHITE);
} else {
display.drawRect(startX, y, segWidth, segHeight, SSD1306_WHITE);
}
}
}
};

VoltMeter vinMeter(inputPin); //Экземпляр класса вольтметр V In
VoltMeter voutMeter(outputPin); // Экземпляр класса вольтметр V Out
Oscilloscope oscill; //Экземпляр класса осциллограф

void setup() {
pinMode(resetButtonPin, INPUT_PULLUP);
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
display.setCursor(10, 28);
display.println("Digital Voltmeter");
display.display();
delay(1500);
}

void loop() {
vinMeter.measure();
voutMeter.measure();

if (digitalRead(resetButtonPin) == LOW) {
vinMeter.resetMax();
voutMeter.resetMax();
delay(300);
}

float vin = vinMeter.getVoltage();
float vout = voutMeter.getVoltage();
float vmax = voutMeter.getMax();

oscill.updateGraph(vout);
display.clearDisplay();

display.setTextSize(1);
display.setCursor(0, 0);
display.print("V In: ");
display.print(vin, 2);
display.println(" V");

display.setCursor(0, 10);
display.print("V Max: ");
display.print(vmax, 2);
display.println(" V");

display.setCursor(0, 20);
display.print("V Out: ");
display.print(vout, 2);
display.println(" V");

oscill.drawGraph();
oscill.drawScale(vout);

display.display();
delay(200);
}

🧠 Советы и доработки

✅ Добавить коэффициент делителя прямо в класс VoltMeter, чтобы учесть масштабирование.

💾 Сохранять максимум в EEPROM, чтобы он не сбрасывался при перезагрузке.

🧲 Добавить третью строку: ток или мощность, если есть токовый шунт.

📈 Изменить масштаб графика для отображения высокого напряжения.

⚡ Применение

Настройка и тестирование лабораторных блоков питания.

Измерение и контроль напряжения в проектах Arduino.

Демонстрация работы стабилизаторов напряжения.

Учебные и демонстрационные стенды.

Тестер транзисторов FNIRSI LCR-P1 — это высокоточное многофункциональное электронное испытательное оборудование, предназначенное для инженеров-электронщиков, техников и энтузиастов. Это оборудование используется для обнаружения и анализа производительности и характеристик полупроводниковых компонентов, таких как транзисторы, диоды, триоды и полевые транзисторы (FET). Стоит такая штука 2 400 руб. Ссылка на неё

Тестер в форме пинцета подходит для тестирования небольших компонентов поверхностного монтажа (SMD). Поддерживает тестирование различных типов компонентов. В корпус тестера встроен магнит для удобства хранения. Стоит такой 2 400 руб. Ссылка на него

Отличительной особенностью мультиметра FNiRSi S1 является отсутствие галетного переключателя режимов измерения. Выбор режимов измерения осуществляется при помощи кнопки, благодаря чему реализована функция автоматического выбора режима измерения. Включение прибора также осуществляется при помощи кнопки, которая расположена в верхней части мультиметра. Стоит такой 2 748 руб. Ссылка на него

Универсальный двухканальный цифровой осциллограф. Это устройство сочетает в себе функциональности осциллографа, мультиметра и генератор сигналов. Стоит такое устройство 6 900 руб. Ссылка на неё

FNIRSI DMT99 - цифровой интеллектуальный мультиметр нового поколения, который станет незаменимым помощником в вашей работе. Это высокоточное устройство, оснащенное тремя режимами работы: измерение, запись и мониторинг. Стоит такое 2 973 руб. Ссылка на неё (Возьмите купон на скидку в карточке товара)

FNIRSI DSO-TC4 — это компактный и портативный осциллограф с цифровой обработкой сигналов, генератор сигналов и многофункциональный тестер компонентов. Этот прибор имеет интуитивно понятный интерфейс, возможность подключения к компьютеру для анализа данных и доступную цену, что делает его отличным выбором для студентов и хобби-электронщиков. Стоит такой 5 460 руб. Ссылка на него

Тестер FNIRSI FNAC-28USB - многофункциональный измеритель напряжения и силы тока, поддерживает двунаправленное обнаружение тока 6,5 А, совместим с интерфейсом USB-A/Type-C, точно измеряет мощность и энергопотребление и предоставляет пользователям подробные данные. Стоит 1 400 руб. ссылка на него