📙 Цифровой Вольтметр на Arduino с OLED-дисплеем и Графиком

📘 Описание

Этот простой проект позволяет собрать цифровой вольтметр на базе Arduino, отображающий:

• текущее напряжение на аналоговом входе (до 5 В) если без делителя
• максимальное зафиксированное значение Напряжения
• шкалу в виде сегментов (как индикатор уровня)
• живой график изменения напряжения в нижней части экрана

Дополнительно добавлена кнопка сброса максимального значения, а на OLED 128×64 дисплее для лучшего отображения и визуализации добавлен график.

📋 Компоненты

📎 Функции проекта

• Отображение напряжения с точностью до 0.01 В
• Сохранение и отображение максимального значения
• Кнопка для сброса максимума
• Сегментированная шкала уровня (аналоговая индикация)
• РеалТайм график напряжения (как мини-осциллограф)

🧠 Принцип работы

• Напряжение считывается с пина A0 с помощью analogRead()
• Значение преобразуется в вольты и отображается
• В массиве graphBuffer[] сохраняются последние значения
• На основе этого массива строится линейный график
• Кнопка сбрасывает максимум (антидребезг реализован через delay(300))

🔍 Как работает программа

1. Чтение напряжения и расчёт

Каждый цикл программа опрашивает аналоговый вход A0 при помощи функции analogRead(), которая возвращает значение от 0 до 1023, соответствующее напряжению от 0 до 5 В. Затем это значение преобразуется в вольты по формуле:

voltage = raw * (5.0 / 1023.0);

Максимальное значение сохраняется в переменной maxVoltage. Если текущее значение выше предыдущего максимума — оно перезаписывается. Таким образом, на экране всегда отображается пиковое напряжение с момента последнего сброса.

2. Отображение на дисплее

Программа строит интерфейс в несколько этапов:

• Верхняя часть дисплея — отображает текущие и максимальные значения напряжения в виде текста.
• Средняя часть — визуальный уровень напряжения в виде сегментной шкалы, где каждый сегмент активен в зависимости от уровня сигнала.
• 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.

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

🧠 Дисплей

Размещение основных блоков отображения на экране OLED дисплея

🧾 Код скетча

#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 analogPin = A0;
const int resetButtonPin = 2;

#define GRAPH_HEIGHT 20
#define GRAPH_WIDTH 128
uint8_t graphBuffer[GRAPH_WIDTH];

class VoltMeter {
private:
int pin;
float voltage;
float maxVoltage;

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

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

void resetMax() {
maxVoltage = voltage;
}

float getVoltage() {
return voltage;
}

float getMax() {
return maxVoltage;
}
};

VoltMeter voltmeter(analogPin);

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 = 0;
const int startY = 22;
const int segWidth = 10;
const int segHeight = 5;
const int gap = 2;

int activeSegments = map(value * 100, 0, 500, 0, segments);
for (int i = 0; i < segments; i++) {
int x = startX + i * (segWidth + gap);
if (i < activeSegments) {
display.fillRect(x, startY, segWidth, segHeight, SSD1306_WHITE);
} else {
display.drawRect(x, startY, segWidth, segHeight, SSD1306_WHITE);
}
}
}

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() {
voltmeter.measure();

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

float voltage = voltmeter.getVoltage();
float maxVoltage = voltmeter.getMax();
updateGraph(voltage);

display.clearDisplay();

display.setCursor(0, 0);
display.print("Voltage: ");
display.print(voltage, 2);
display.println(" V");

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

drawScale(voltage);
drawGraph();

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

Волтметр-Амперметр-Ватметр DC730

📦 Дополнительно

• Максимально допустимое напряжение на A0: 5 В! Используйте делитель, если измеряете больше напряжение.
• Можно модернизировать проект, добавив:EEPROM для сохранения максимума
  Автонастройку масштаба графика
  Зум на график или отображение средних значений
  

🔗 Связанные проекты

🔌 Вольтметр с OLED 128×32 без графика (упрощённый)

📈 Мини-осциллограф на Arduino (в разработке)