用 Arduino制作电子元件测试仪

所有型号都有一些共同点，它们具有三个测试引脚，包括显示屏、启动按钮和电池。此外，有些具有漂亮的图形显示器，有些还具有用于驱动扩展菜单系统的旋转编码器。

电子元件测试仪原理

为了测试电子元件，首先，我们需要将其插入3针插座中。然后，通过按下按钮，测试设备测试组件并给我们一些值。其中包括零件是什么、元件类型、引脚排列以及元件的值。最后，结果将通过I2C端口显示在OLED显示屏上。

电路板

原理图

所需组件

• Arduino 纳米
• OLED显示屏
• 470KΩ 电阻 (x3)
• 680Ω 电阻 (x3)
• 按钮
• 连接线
• 维罗板
• 9V电池

电子元件测试仪电路及工作原理

我们如何将腿连接到测试引脚？

即使一个测试仪有六个引脚或更多引脚，也有一个简单的答案，我们不必担心。因为所有器件只有三个测试引脚，其余引脚以某种方式连接到这三个引脚。

此外，我们还考虑了哪个测试引脚用于什么用途，接地在哪里，以及我们应该在同一个三引脚插座中将 2 条腿和 3 条腿组件连接到哪里？答案是我们不需要知道我们只需要插入组件。测试仪将自动找到引脚排列本身。

测试人员是如何做到的呢？

为此，我们必须深入研究电子元件测试仪的电路图以及其中使用的 Arduino 芯片。我们先来说说Arduino芯片。我们都知道，我们可以使用“pinMode”命令将引脚切换为输入或输出。它具有三种可能性“OUTPUT”、“INPUT”和“INPUT_PULLUP”。

Atmel 的工程师如何解决创建这些通用引脚的问题？

这是 ATmega 芯片引脚的简化图。它具有三个电阻器和三个开关以及与模数转换器的连接。此外，它还有两个二极管，如果您不小心将引脚连接到负电压或大于 V _CC的两个电压，可以保护芯片。这也是 ESP8266 5V 兼容性背后的秘密。

在 ESP8266 上，V _CC只有 3.3V，如果将 5V 连接到引脚，二极管 D1 开始导通。如果将电源连接到该引脚，则非常高的电流将流过 D1 二极管，并会在一毫秒内损坏芯片。但是，如果将传感器的输出引脚连接到该引脚，则电流将受到传感器芯片内的该电阻的限制。二极管将电压降低到高于 V _CC的程度太少，并且 ESP 不会被损坏。

现在来看看我们的主要项目电子元件测试仪。这里我们可以忘记两个二极管和上拉电阻，因为不需要它们。假设我们将引脚配置为输出。然后开关 SW 闭合，引脚通过 22Ω 电阻连接到 V _CC或通过 19Ω 电阻连接到地。这些值只是近似值，实际情况可能有所不同。

现在我们可以使用命令“digitalWrite(LOW)”或“digitalWrite(HIGH)”来切换引脚的电平。该命令会移动此开关，但如果我们选择 pinMode 输入，引脚的电平会发生什么情况。然后SW打开，引脚呈高阻抗。它只连接到ADC（模数转换器），几乎没有电流可以流过。每个引脚可以具有三种不同的状态，即接地、V _CC和开路。这就是为什么此类引脚也称为三态引脚。

马库斯知道这一点。但他有一个巨大的问题需要克服。此类引脚唯一可以测量的是 0V 至 5V 的电压。由于所有 MCU 都使用时钟，因此它们还可以测量时间。

他将两个电阻器连接到三个测试引脚中的每一个，然后将这些电阻器连接到 Arduino 的引脚。除此之外，他还将一个 Arduino 引脚直接连接到测试引脚。但就像所有伟大的事情一样，它必须是简单的。如果我们简化绘图并稍微不同地安排它，我们可以为每个测试引脚选择七种可能性。

• 通过 680Ω 电阻接地或 V _{CC 。}
• 通过 470KΩ 电阻、接地和V _CC开路接地或 V _CC。

除了这七种可能性之外，我们还可以测量电压。现在让我们在测试引脚 1 和引脚 2 之间连接一个电阻。如果我们将引脚 1 连接到 V _CC，将引脚 2 连接到接地，则电流会流过该电阻。但我说Arduino只能测量电压，不能测量电流。因此，Markus 为引脚 1 选择 680Ω 电阻器并创建一个分压器。现在Arduino可以测量测试引脚1处的电压并计算我们在测试引脚1和引脚2之间插入的电阻。

当然，我们也能看到局限性。测量的精度很大程度上取决于Arduino 中 680Ω 电阻的V _{CC和 ADC 的精度。}V _CC通常不是很精确。那么供应商应该使用精密的680和470KΩ电阻。如果说到精度，就不得不提到470KΩ电阻的原因。如果我们插入一个高电阻（例如 1MΩ），就会使用它。那么测试引脚1的电压将非常接近V _CC。然后软件改成470KΩ电阻，电压就低了很多。这是马卡斯用来获取范围广泛且精度可接受的可检测部件的下一个技巧。现在我们已经了解了原理。

让我们看看马卡斯面临的下一个问题。这里有许多不同部分的混乱，需要区分和测试。如果我们从无源器件开始，他必须检测电阻器、电容器和电感器。然后是三种类型的二极管。我知道二极管通常不是无源的。但幻灯片上的空间很方便将它们放在这里。

顺便问一下，您知道如何区分标准二极管和肖特基二极管吗？肖特基二极管的正向电压低得多，仅为 0.3V 左右。标准二极管的电压约为 0.7V。这就是为什么我们经常在电源中使用肖特基二极管。现在你知道马卡斯是如何工作的了。他必须为每个零件类别找到指纹，不仅如此，还必须确保两个零件类型不具有相同的指纹。

让我们看看有源组件。如果我们从晶体管开始，我们有双极结晶体管或 BJT 和场效应晶体管也称为 FET。在 BJT 中，我们有 NPN 和 PNP 晶体管。然后我们有 N 通道和 P 通道版本中可用的两类效果。但这还不是全部，我们还有 IGBT、晶闸管和双向可控硅。

我不知道他怎么想到他可以为这个混乱中的每个类别创建一个独特的指纹。但显然，他相信了。最重要的是，我们永远不应该忘记该设备不知道哪条腿插入哪个引脚，这是一个额外的复杂性。您还应该记住的一件事是，其中一些部件非常脆弱，可能会被过压或过流损坏，特别是如果您不知道哪个引脚是哪个引脚并且以错误的方式插入它们。因此，如果不是 100% 确定的话，他必须确保设备永远不会以致命电压启动。

如何用此测试仪测量电阻？

为了了解测试仪的工作情况，让我们看一下三个引脚的电压。测试仪会尝试各种方法，并根据每次测量选择新的测试，直到明确引脚 1 和引脚 2 之间存在电阻。然后测量其电阻并显示结果。顺便说一句，电阻是 1.5KΩ 电阻，万用表测量为 1.45KΩ，元件测试仪测量为 1.47KΩ。如果我们在测试引脚 1 和引脚 3 之间连接相同的电阻，则测试仪必须选择不同的测试模式。但最终的读法是一样的。

现在让我们尝试使用电容器。在这里，我们必须谈谈如何使用这个几乎所有眼睛都看不见的可怜的 Arduino 来测量容量。只能测量电压和时间。如果我们将一个电阻器串联到一个电容器上，它会随着时间的推移而充电。如您所知，测试仪可以通过 680 欧姆电阻连接 VCC 轻松创建这样的图表。如果我们等待特定的时间，我们可以关闭引脚 1 并测量电压。现在我们可以计算容量了，因为我们知道公式的所有参数。让我们看看结果。