- Nepieciešamās sastāvdaļas
- Frekvences un induktivitātes aprēķināšana
- Shēmas shēma un paskaidrojums
- Programmēšanas skaidrojums
Visiem iegultajiem cienītājiem ir zināms multimetrs, kas ir lielisks līdzeklis sprieguma, strāvas, pretestības utt. Mērīšanai. Multimetrs tos var viegli izmērīt. Bet dažreiz mums jāmēra induktivitāte un kapacitāte, kas nav iespējams ar parastu multimetru. Ir daži īpaši multimetri, ar kuriem var izmērīt induktivitāti un kapacitāti, taču tie ir dārgi. Izmantojot Arduino, mēs jau esam izveidojuši frekvenču mērītāju, kapacitātes mērītāju un pretestības mērītāju. Tāpēc šodien mēs izgatavosim Induktivitātes LC mērītāju, izmantojot Arduino. Šajā projektā mēs parādīsim induktivitātes un kapacitātes vērtības kopā ar frekvenci 16x2 LCD displejā. Ķēdē ir dota spiedpoga, lai pārslēgtos starp kapacitātes un induktivitātes displeju.
Nepieciešamās sastāvdaļas
- Arduino Uno
- 741 opamp IC
- 3v akumulators
- 100 omu rezistors
- Kondensatori
- Induktori
- 1n4007 diode
- 10k rezistors
- 10k katls
- Enerģijas padeve
- Uzspied pogu
- Maizes dēlis vai PCB
- Savienojošie vadi
Frekvences un induktivitātes aprēķināšana
Šajā projektā mēs mērīsim induktivitāti un kapacitāti, paralēli izmantojot LC ķēdi. Šī shēma ir kā gredzens vai zvans, kas sāk rezonēt noteiktā frekvencē. Ikreiz, kad mēs izmantojam impulsu, šī LC ķēde sāks rezonēt, un šī rezonanses frekvence ir analogā (sinusoidālā viļņa) formā, tāpēc mums tas jāpārvērš skvēra viļņā. Lai to izdarītu, mēs izmantojam šo analogo rezonanses frekvenci opampam (mūsu gadījumā 741), kas to pārveidos skvēra viļņā (frekvencē) ar 50% no darba cikla. Tagad mēs mēra biežumu, izmantojot Arduino, un, izmantojot dažus matemātiskus aprēķinus, mēs varam atrast induktivitāti vai kapacitāti. Mēs esam izmantojuši norādīto LC ķēdes frekvences reakcijas formulu.
f = 1 / (2 * laiks)
kur laiks tiek izvadīts no pulseIn () funkcijas
tagad mums ir LC ķēdes frekvence:
f = 1/2 * Pi * kvadrātsakne no (LC)
mēs to varam atrisināt, lai iegūtu induktivitāti:
f 2 = 1 / (4Pi 2 LC) L = 1 / (4Pi 2 f 2 C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)
Kā mēs jau minējām, ka mūsu vilnis ir sinusoidāls vilnis, tāpēc tam ir vienāds laika periods gan pozitīvajā, gan negatīvajā amplitūdā. Tas nozīmē, ka salīdzinātājs to pārveidos kvadrātveida viļņā ar 50% darba ciklu. Lai mēs to varētu izmērīt, izmantojot Arduino funkciju pulseIn () . Šī funkcija dos mums laika periodu, kuru var viegli pārveidot par frekvenci, apgriežot laika periodu. Tā kā funkcija pulseIn mēra tikai vienu impulsu, tagad, lai iegūtu pareizu frekvenci, mums tas ir jāreizina ar 2. Tagad mums ir frekvence, kuru var pārveidot par induktivitāti, izmantojot iepriekš minēto formulu.
Piezīme: mērot induktivitāti (L1), kondensatora (C1) vērtībai jābūt 0,1uF un mērot kapacitāti (C1), induktora (L1) vērtībai jābūt 10mH.
Shēmas shēma un paskaidrojums
Šajā LC skaitītāja shēmas shēmā mēs esam izmantojuši Arduino, lai kontrolētu projekta darbību. Tajā mēs esam izmantojuši LC ķēdi. Šī LC ķēde sastāv no induktora un kondensatora. Lai pārveidotu sinusoidālās rezonanses frekvenci ciparu vai kvadrātveida viļņos, mēs esam izmantojuši operatīvo pastiprinātāju, proti, 741. Šeit mums jāpielieto negatīvs op-amp, lai iegūtu precīzu izejas frekvenci. Tātad mēs izmantojām 3v akumulatoru, kas savienots ar pretēju polaritāti, tas nozīmē, ka 741 negatīvā tapa ir pievienota akumulatora negatīvajai spailei, un akumulatora pozitīvā tapa ir pievienota atlikušās ķēdes zemei. Lai iegūtu vairāk skaidrības, skatiet zemāk esošo shēmu.
Šeit mums ir spiedpoga, lai mainītu darbības režīmu neatkarīgi no tā, vai mēs mērām induktivitāti vai kapacitāti. 16x2 LCD tiek izmantots, lai parādītu induktivitāti vai kapacitāti ar LC ķēdes frekvenci. LCD spilgtuma kontrolei tiek izmantots 10k katls. Shēma tiek darbināta ar Arduino 5v padeves palīdzību, un mēs varam darbināt Arduino ar 5v, izmantojot USB vai 12v adapteri.
Programmēšanas skaidrojums
Šī LC Meter projekta programmēšanas daļa ir ļoti vienkārša. Pilnīgs Arduino kods ir norādīts šī raksta beigās.
Vispirms mums jāiekļauj LCD bibliotēka un jādeklarē daži tapas un makro.
# iekļaut
Pēc tam iestatīšanas funkcijā mēs esam inicializējuši LCD un sērijas sakarus, lai parādītu izmērītās vērtības LCD un sērijveida monitorā.
void setup () { #ifdef sērijas Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (freqIn, INPUT); pinMode (uzlāde, OUTPUT); pinMode (režīms, INPUT_PULLUP); lcd.print ("LC skaitītāja izmantošana"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Arduino"); kavēšanās (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Circuit Digest"); kavēšanās (2000); }
Pēc tam cilpas funkcijā piemērojiet fiksēta laika perioda impulsu LC ķēdei, kas uzlādēs LC ķēdi. Pēc impulsa noņemšanas LC ķēde sāk rezonēt. Tad mēs nolasām tā kvadrātveida viļņu pārveidošanu, kas nāk no op-amp, izmantojot pulseIn () funkciju, un pārvēršam to, reizinot ar 2. Šeit mēs arī esam ņēmuši dažus šī parauga paraugus. Tā tiek aprēķināta frekvence:
void loop () { par (int i = 0; i
Pēc frekvences vērtības iegūšanas mēs tos esam pārveidojuši induktivitātē, izmantojot norādīto koda fragmentu
kapacitāte = 0,1E-6; induktivitāte = (1. / (kapacitāte * frekvence * frekvence * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E6; #ifdef sērijas sērijas.druka ("Ind:"); ja (induktivitāte> = 1000) { Sērijas izdruka (induktivitāte / 1000); Sērijas.println ("mH"); } cits { sērijas.druka (induktivitāte); Sērijas.println ("uH"); } #Endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); ja (induktivitāte> = 1000) { lcd.print (induktivitāte / 1000); lcd.print ("mH"); } else { lcd.print (induktivitāte); lcd.print ("uH"); } }
Izmantojot norādīto kodu, mēs aprēķinājām kapacitāti.
ja (Bit.plag) { induktivitāte = 1.E-3; kapacitāte = ((1. / (induktivitāte * frekvence * frekvence * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E9); ja ((int) kapacitāte <0) kapacitāte = 0; #ifdef sērijas Serial.print ("Kapacitāte:"); Sērijas.druka (kapacitāte, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Vāciņš:"); ja (kapacitāte> 47) { lcd.print ((kapacitāte / 1000)); lcd.print ("uF"); } else { lcd.print (kapacitāte); lcd.print ("nF"); } }
Tātad , izmantojot Arduino, mēs aprēķinājām frekvenci, kapacitāti un induktivitāti un parādījām to uz 16x2 LCD.