Induktivitātes mērītājs, izmantojot Arduino: 12 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šeit mēs izveidosim induktivitātes mērītāju, izmantojot Arduino mikrokontrolleru. Izmantojot šo metodi, mēs varam aprēķināt induktivitāti no aptuveni 80uH līdz 15 000uH, bet tai vajadzētu darboties mazliet mazākiem vai daudz lielākiem induktoriem.

1. darbība. Nepieciešamie materiāli

Ø Arduino uno/nano x 1

Ø LM393 salīdzinājums x 1

Ø 1n5819/1n4001 diode x 1

Ø 150 omu rezistors x 1

Ø 1k omu rezistors x 2

Ø 1uF nepolārs kondensators x 1

Ø Nezināmi induktori

Ø LCD (16 x 2) x 1

Ø LCD I2C modulis x 1

Ø Jumper vadi un galvenes

2. darbība. Nepieciešama aparatūra

Ø griezējs

Ø lodāmurs

Ø Līmes pistole

3. darbība. Fons

Induktoru paralēli kondensatoram sauc par LC

ķēde. Tipisks induktivitātes mērītājs ir nekas cits kā plaša diapazona LC oscilators. Mērot induktoru, pievienotā induktivitāte maina oscilatora izejas frekvenci. Un, aprēķinot šīs frekvences izmaiņas, mēs varam secināt induktivitāti atkarībā no mērījuma.

Mikrokontrolleri ir šausmīgi, analizējot analogos signālus. ATMEGA328 ADC spēj uztvert analogos signālus ar frekvenci 9600Hz vai.1ms, kas ir ātrs, taču ne tuvu tam, ko prasa šis projekts. Turpināsim un izmantosim mikroshēmu, kas īpaši izstrādāta, lai reālās pasaules signālus pārvērstu par digitāliem pamata signāliem: LM393 salīdzinājums, kas pārslēdzas ātrāk nekā parasts LM741 op pastiprinātājs. Tiklīdz spriegums uz LC ķēdes kļūs pozitīvs, LM393 būs peldošs, ko var pacelt augstu ar uzvilkšanas rezistoru. Kad spriegums LC ķēdē kļūst negatīvs, LM393 izvadīs izeju uz zemi. Esmu ievērojis, ka LM393 izejai ir liela kapacitāte, tāpēc es izmantoju zemas pretestības pacelšanu.

Tātad mēs darīsim impulsa signālu LC ķēdē. Šajā gadījumā tas būs 5 volti no arduino. Mēs kādu laiku uzlādējam ķēdi. Tad mēs mainām spriegumu no 5 voltiem tieši uz 0. Šis impulss liks ķēdei rezonēt, radot amortizētu sinusoidālu signālu, kas svārstās rezonanses frekvencē. Kas mums jādara, ir izmērīt šo frekvenci un vēlāk, izmantojot formulas, iegūt induktivitātes vērtību.

4. solis: formulas

Kā mēs zinām, LC ckt biežums ir:

f = 1/2*pi*(LC)^0,5

Tātad mēs mainījām iepriekš minēto vienādojumu tādā veidā, lai no ķēdes atrastu nezināmu induktivitāti. Tad vienādojuma galīgā versija ir šāda:

L = 1/4*pi^2*f^2*C.

Iepriekš minētajos vienādojumos, kur F ir rezonējošā frekvence, C ir kapacitāte un L ir induktivitāte.

5. darbība: ķēde (shematiska un faktiska)

6. darbība: funkcijas PulseIn () nozīme

Nolasa impulsu (HIGH vai LOW) uz tapas. Piemēram, ja vērtība ir HIGH, pulseIn () gaida, kamēr tapa pāriet no LOW uz HIGH, sāk laiku, pēc tam gaida, kad tapa iet LOW un pārtrauc laika noteikšanu. Atgriež impulsa garumu mikrosekundēs

vai padodas un atgriež 0, ja taimauta laikā netika saņemts pilnīgs impulss.

Šīs funkcijas laiks ir noteikts empīriski un, iespējams, parādīs kļūdas garākos impulsos. Darbojas ar impulsiem no 10 mikrosekundēm līdz 3 minūtēm.

Sintakse

pulseIn (tapa, vērtība)

pulseIn (tapa, vērtība, taimauts)

7. darbība: sērijas izvade

Šajā projektā es izmantoju seriālo komunikāciju ar bodu ātrumu 9600, lai skatītos rezultātu sērijas monitorā.

8. solis: projekta nozīme

Ø Projekts “dari pats” (DIY projekts), lai atrastu nezināmu induktivitāti līdz kādam diapazonam no 100uH līdz dažiem tūkstošiem uH.

Ø Ja jūs palielināt ķēdes kapacitāti, kā arī tās attiecīgo vērtību Arduino kodā, tad zināmā mērā palielinās arī diapazons, lai atrastu nezināmu induktivitāti.

Ø Šis projekts ir izstrādāts, lai sniegtu aptuvenu priekšstatu, lai atrastu nezināmu induktivitāti.

9. darbība: sērijas I2C LCD displeja adapteris

Sērijas I2C LCD displeja adapteris pārvērš paralēlo 16 x 2 rakstzīmju LCD displeju sērijveida i2C LCD, ko var vadīt, izmantojot tikai 2 vadus. Adapterī tiek izmantota mikroshēma PCF8574, kas kalpo kā I/O paplašinātājs, kas sazinās ar Arduino vai jebkuru citu mikrokontrolleri, izmantojot I2C protokolu. Pavisam 8 LCD displejus var savienot ar vienu un to pašu divu vadu I2C kopni, un katrai plāksnei ir atšķirīga adrese.

Pievienota Arduino LCD I2C bibliotēka.

10. solis: projekta momentuzņēmumi

Projekta LCD gala rezultāts ar induktoriem vai bez tiem

11. darbība: Arduino kods

pievienots Arduino kods.