- Súčasti sú povinné
- Výpočet frekvencie a indukčnosti
- Schéma zapojenia a vysvetlenie
- Vysvetlenie programovania
Všetci vstavaní milovníci prístroja poznajú multimetr, ktorý je skvelým nástrojom na meranie napätia, prúdu, odporu atď. Multimetr ich dokáže ľahko zmerať. Niekedy však musíme zmerať indukčnosť a kapacitu, čo nie je možné pomocou bežného multimetra. Existuje niekoľko špeciálnych multimetrov, ktoré dokážu merať indukčnosť a kapacitu, ale sú nákladné. Pomocou Arduina sme už postavili merač frekvencie, merač kapacity a merač odporu. Takže dnes budeme vyrábať Indukčný LC meter pomocou Arduina. V tomto projekte ukážeme hodnoty indukčnosti a kapacity spolu s LCD displejom s frekvenciou nad 16x2. V obvode je umiestnené tlačidlo na prepínanie medzi zobrazením kapacity a indukčnosti.
Súčasti sú povinné
- Arduino Uno
- 741 operačný zosilňovač IC
- 3v batéria
- 100-ohmový odpor
- Kondenzátory
- Tlmivky
- Dióda 1n4007
- 10k rezistor
- 10k hrniec
- Zdroj
- Stlačte tlačidlo
- Nepájivá doska alebo doska s plošnými spojmi
- Pripojovacie vodiče
Výpočet frekvencie a indukčnosti
V tomto projekte budeme merať indukčnosť a kapacitu paralelným použitím LC obvodu. Tento obvod je ako prsteň alebo zvon, ktorý začína rezonovať na určitej frekvencii. Kedykoľvek použijeme impulz, tento LC obvod začne rezonovať a táto rezonančná frekvencia je vo forme analógu (sínusová vlna), takže ho musíme previesť na štvorcovú vlnu. Za týmto účelom použijeme túto analógovú rezonančnú frekvenciu na operačný zosilňovač (v našom prípade 741), ktorý ju prevedie na štvorcovú vlnu (frekvenciu) pri 50% pracovného cyklu. Teraz zmeriame frekvenciu pomocou Arduina a pomocou niektorých matematických výpočtov nájdeme indukčnosť alebo kapacitu. Použili sme uvedený vzorec frekvenčnej odozvy obvodu LC.
f = 1 / (2-krát)
kde čas je výstup pulseIn () funkciu
teraz máme LC obvod Frekvencia:
f = 1/2 * Pi * druhá odmocnina z (LC)
môžeme to vyriešiť, aby sme dostali indukčnosť:
f 2 = 1 / (4Pi 2 LC) L = 1 / (4Pi 2 f 2 C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)
Ako sme už spomenuli, naša vlna je sínusová, takže má rovnaké časové obdobie v pozitívnej aj negatívnej amplitúde. To znamená, že komparátor ho prevedie na štvorcovú vlnu s 50% pracovným cyklom. Aby sme to mohli merať pomocou funkcie pulsu () Arduina . Táto funkcia nám poskytne časové obdobie, ktoré je možné ľahko previesť na frekvenciu invertovaním časového obdobia. Pretože funkcia pulseIn meria iba jeden impulz, musíme pre správnu frekvenciu vynásobiť hodnotu 2. Teraz máme frekvenciu, ktorú je možné previesť na indukčnosť pomocou vyššie uvedeného vzorca.
Poznámka: pri meraní indukčnosti (L1) by hodnota kondenzátora (C1) mala byť 0,1 uF a pri meraní kapacity (C1) by hodnota induktora (L1) mala byť 10 mH.
Schéma zapojenia a vysvetlenie
V tejto schéme zapojenia LC Meter sme pomocou Arduina riadili prevádzku projektu. V tomto prípade sme použili LC obvod. Tento LC obvod sa skladá z induktora a kondenzátora. Na prevod sínusovej rezonančnej frekvencie na digitálnu alebo štvorcovú vlnu sme použili operačný zosilňovač, konkrétne 741. Tu musíme na operačný zosilňovač použiť záporné napájanie, aby sme dosiahli presnú výstupnú frekvenciu. Takže sme použili 3V batériu pripojenú v opačnej polarite, čo znamená, že záporný pól 741 je pripojený k zápornému pólu batérie a kladný pól batérie je pripojený k zemi zvyšného obvodu. Pre ďalšie objasnenie pozri schému zapojenia nižšie.
Tu máme tlačidlo na zmenu prevádzkového režimu, či už meráme indukčnosť alebo kapacitu. 16x2 LCD sa používa na zobrazenie indukčnosti alebo kapacity s frekvenciou LC obvodu. Na kontrolu jasu LCD sa používa hrniec 10k. Obvod je napájaný pomocou zdroja Arduino 5v a Arduino môžeme napájať na 5v pomocou USB alebo 12v adaptéra.
Vysvetlenie programovania
Programová časť tohto projektu LC Meter je veľmi jednoduchá. Kompletný Arduino kód je uvedený na konci tohto článku.
Najprv musíme zahrnúť knižnicu pre LCD a deklarovať niektoré piny a makra.
#include
Potom sme vo funkcii nastavenia inicializovali LCD a sériovú komunikáciu, aby sa namerané hodnoty zobrazovali na LCD a sériovom monitore.
void setup () { #ifdef serial Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (freqIn, INPUT); pinMode (nabíjanie, VÝSTUP); pinMode (režim, INPUT_PULLUP); lcd.print ("LC merač používa"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Arduino"); meškanie (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Prehľad okruhov"); meškanie (2000); }
Potom vo funkcii slučky aplikujte pulz s pevne stanoveným časovým obdobím na LC obvod, ktorý nabije LC obvod. Po odstránení impulzu LC obvod začne rezonovať. Potom prečítame jeho prepočet štvorcových vĺn, pochádzajúci z operačného zosilňovača, pomocou funkcie pulseIn () a prevedieme ho vynásobením číslom 2. Aj tu sme zobrali niekoľko vzoriek. Takto sa počíta frekvencia:
void loop () { for (int i = 0; i
Po získaní hodnoty frekvencie sme ich pomocou daného kódu previedli na indukčnosť
kapacita = 0,1E-6; indukčnosť = (1. / (kapacita * frekvencia * frekvencia * 4. * 3,14159 * 3,14159)) * 1,E6; #ifdef serial Serial.print ("Ind:"); if (indukčnosť> = 1000) { Serial.print (indukčnosť / 1000); Serial.println ("mH"); } else { Serial.print (indukčnosť); Serial.println ("uH"); } #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); if (indukčnosť> = 1000) { lcd.print (indukčnosť / 1000); lcd.print ("mH"); } else { lcd.print (indukčnosť); lcd.print ("uH"); } }
A pomocou daného kódu sme vypočítali kapacitu.
if (Bit.flag) { indukčnosť = 1.E-3; kapacita = (((1. / (indukčnosť * frekvencia * frekvencia * 4. * 3,14159 * 3,14159)) * 1,E9); ak ((int) kapacita <0) kapacita = 0; #ifdef serial Serial.print ("Kapacita:"); Sériová tlač (kapacita, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Uzáver:"); if (kapacita> 47) { lcd.print ((kapacita / 1000)); lcd.print ("uF"); } else { lcd.print (kapacita); lcd.print ("nF"); } }
Takto sme pomocou Arduina vypočítali frekvenciu, kapacitu a indukčnosť a zobrazili ich na displeji 16x2 LCD.