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Mit dem günstigen Multi-Function-Shield wird aus einem Arduino Uno im Handumdrehen ein Messgerät und Stoppuhr, ganz ohne weitere Hardware.

Ein vierstelliges 7-Segment-Display, ein Buzzer, Taster und vier LEDs – das Multi-Function-Shield für den Arduino [1] bringt für gerade zwei Euro zahlreiche nützliche Funktionen mit. Über die Zeit habe ich einige Basteleien damit gestartet. Irgendwann hatte ich eine Anzahl von funktionierenden Programmen, die allerlei messen können. Was lag also näher, als alle diese Programme zu vereinen und zu einer Universalanwendung zu kombinieren? Dabei hatte ich das Ziel, keine Hardware zusätzlich zu verwenden oder die bestehende Hardware zu ergänzen.

Herausgekommen ist ein praktisches Programm (Download am Ende des Artikels). Mit einem Arduino und dem Multi-Function-Shield lassen sich nun folgende Größen messen:

• Spannung (mit / ohne Tonausgabe) von 0 bis 5 V Gleichspannung
• Frequenzen von 0 bis 9999 Hz
• Zeit (in Form einer Stoppuhr)
  
• elektrischer Widerstand von 100 Ohm bis 1 MOhm
• Kapazität von 5 bis 500 nF

Hardware

Grundsätzlich wird nur ein Multi-Function-Shield, ein Arduino Uno und eine Spannungsversorgung benötigt. Ich nutze dafür eine 9-Volt-Blockbatterie, der Arduino lässt sich aber auch über USB am Rechner betreiben.

Es müssen die Jumper J1 und J2 gesetzt werden. Spannungen und Frequenz werden am Eingang A5 gemessen (unterster Steckkontakt neben den Tasten). Zur Bestimmung des Widerstandes und der Kapazität muss das Mess-Objekt in die Anschlüsse für den LM35-Thermosensor angeschlossen werden. Dabei bleibt der ganz rechte Anschluss frei. Bei der Widerstandsmessung bildet der Test-Widerstand mit einem auf dem MFS verbauten 10-kOhm-Widerstand einen Spannungsteiler. Die Spannung steht dann an A4 zur Verfügung.

Bei der Kapazitätsmessung wird der Kondensator zunächst über A4 entladen und lädt sich dann über den 10 kOhm Widerstand auf dem Board auf. Die Zeit bis er zu ca. 70% geladen ist wird gemessen und mit Hilfe einer vereinfachten Formel in eine Kapazität umgerechnet. Leider ist der eingebaute Widerstand mit 10 kOhm für diesen Zweck viel zu klein, so dass die Messung eher zu einer Schätzung verkommt. Trotzdem ist die Funktion hilfreich, um in meiner Bastelkiste die kleinen Kondensatoren in die Kategorien 100, 47 und 10 nF zu sortieren.

Programmablauf

Nach dem Programmstart meldet sich das Shield mit einer Tonfolge und zeigt die aktuelle Programmversion "U_01" an. Danach wechselt es in den Select-Modus, der die Auswahl der verschiedenen Messeprogramme ermöglicht. Die rechte Taste erhöht den Modus, während die linke den Modus erniedrigt. Die Auswahl erfolgt mit der mittleren Taste.

Modus 0, 1

Die Spannung wird mit einer Nachkommastelle laufend angezeigt. In Modus 1 ertönt ab 2,5 V ein akustisches Signal (Logigtester). Maximale Spannung: 5 V!

Modus 2

Die Frequenz wird laufend in Hz angezeigt. Bei offenem Eingang wird meist 50 Hz angezeigt (Netzbrummen). Auch hier gilt: max. 5 V!

Modus 3

Die Stoppuhr startet mit der rechten Taste und stoppt mit der linken Taste.

Modus 4

Schließen sie das Testobjekt anstelle des LM35-Temperatursensors an! Der rechte Anschluss muss frei bleiben. Der Widerstand wird mit einer Nachkommastelle in kOhm angezeigt.

Modus 5

Anschluss des Testobjektes wie in Modus 4. Es wird dann 5.0 Volt angezeigt. Drücken der rechten Taste entlädt den Kondensator und startet die Messung. Anzeige in nF.

Schlusswort

Messung ist in diesem Zusammengang ein großes Wort. Die meisten Größen werden mehr oder weniger geschätzt. Trotzdem finde ich das MFS und das Programm im Alltag hilfreich, denn oft kommt es ja gar nicht auf genaue Werte an: welches war jetzt der richtige Widerstand hier auf dem Tisch?

➤ Download des Arduino-Mess-Sketches für das Multi-Function-Shield [2]

URL dieses Artikels:
https://www.heise.de/-4585138

Links in diesem Artikel:
[1] https://www.heise.de/select/make/2018/2/1524540425550478
[2] https://www.heise.de/make/downloads/76/2/7/8/7/5/5/4/Multi-Function-Shield_Mess-Sketch.zip

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