💡 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.

☑️ Telegram Канал —-

---

📋 Компоненты

Название	Кол-во	Примечание
Arduino Uno/Nano	1	Любая стандартная плата
OLED-дисплей 128×64 I2C	1	Адрес по умолчанию 0x3C
Кнопка	1	Подключена к пину D2 и GND
Резистор (10 кОм)	1	Для подтяжки, можно встроить через INPUT_PULLUP
Провода, макетная плата	—	Для подключения компонентов

---

⚙️ Схема подключения

Пин Arduino	Компонент
A0	Измеряемое напряжение
A4 (SDA)	OLED SDA
A5 (SCL)	OLED SCL
D2	Кнопка (второй вывод на GND)
5V, GND	Питание OLED и кнопки

📎 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 (подробно)

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);
}

📦 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)