- Tarvittavat komponentit
- Taajuuden ja induktanssin laskeminen
- Piirikaavio ja selitys
- Ohjelmoinnin selitys
Kaikki upotetut ystävät tuntevat yleismittarin, joka on erinomainen työkalu jännitteen, virran, vastuksen jne. Mittaamiseen. Yleismittari voi mitata ne helposti. Mutta joskus meidän on mitattava induktanssi ja kapasitanssi, mikä ei ole mahdollista normaalilla yleismittarilla. On joitain erityismittareita, jotka voivat mitata induktanssia ja kapasitanssia, mutta ne ovat kalliita. Olemme jo rakentaneet taajuusmittarin, kapasitanssimittarin ja vastusmittarin Arduinolla. Joten tänään aiomme tehdä Induktanssi LC-mittarin käyttämällä Arduinoa. Tässä projektissa näytetään induktanssi- ja kapasitanssiarvot sekä taajuus 16x2 LCD-näytöllä. Piirissä on painike, joka vaihtaa kapasitanssin ja induktanssin näytön välillä.
Tarvittavat komponentit
- Arduino Uno
- 741 opamp IC
- 3v paristo
- 100 ohmin vastus
- Kondensaattorit
- Induktorit
- 1n4007-diodi
- 10k vastus
- 10k potti
- Virtalähde
- Paina nappia
- Leipälauta tai piirilevy
- Johtojen liittäminen
Taajuuden ja induktanssin laskeminen
Tässä projektissa aiomme mitata induktanssin ja kapasitanssin käyttämällä LC-piiriä rinnakkain. Tämä piiri on kuin rengas tai kello, joka alkaa resonoida tietyllä taajuudella. Aina kun käytämme pulssia, tämä LC-piiri alkaa resonoida ja tämä resonanssitaajuus on analogisen (sinimuotoisen aallon) muodossa, joten meidän on muunnettava se squire-aalloksi. Tätä varten käytämme tätä analogista resonanssitaajuutta opampiin (tapauksessamme 741), joka muuntaa sen squire-aalloksi (taajuus) 50%: lla työjaksosta. Mitataan nyt taajuus käyttämällä Arduinoa ja jonkin matemaattisen laskelman avulla voimme löytää induktanssin tai kapasitanssin. Olemme käyttäneet annettua LC-piirin taajuusvastekaavaa.
f = 1 / (2 * aika)
missä aika on pulseIn () -toiminnon tulos
nyt meillä on LC-piirin taajuus:
f = 1/2 * Pi * neliöjuuri (LC)
voimme ratkaista sen saadaksesi induktanssin:
f 2 = 1 / (4Pi 2 LC) L = 1 / (4Pi 2 f 2 C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)
Kuten jo mainitsimme, aallomme on sinimuotoinen aalto, joten sillä on sama ajanjakso sekä positiivisessa että negatiivisessa amplitudissa. Sen avulla vertailija muuntaa sen neliöaalloksi, jonka käyttöjakso on 50%. Jotta voimme mitata sitä käyttämällä Arduinon pulseIn () -toimintoa. Tämä toiminto antaa meille ajanjakson, joka voidaan helposti muuntaa taajuudeksi kääntämällä aikajakso. Koska pulseIn- funktio mittaa vain yhden pulssin, niin nyt saadaksemme oikean taajuuden meidän on kerrottava se luvulla 2. Nyt meillä on taajuus, joka voidaan muuntaa induktanssiksi käyttämällä yllä olevaa kaavaa.
Huomaa: Induktanssia (L1) mitattaessa kondensaattorin (C1) arvon tulisi olla 0,1uF ja kun mitataan kapasitanssia (C1), induktorin (L1) arvon tulisi olla 10mH.
Piirikaavio ja selitys
Tässä LC-mittarin piirikaaviossa olemme käyttäneet Arduinoa projektin toiminnan ohjaamiseen. Tässä olemme käyttäneet LC-piiriä. Tämä LC-piiri koostuu induktorista ja kondensaattorista. Sinimuotoisen resonanssitaajuuden muuntamiseksi digitaaliseksi tai neliöaalloksi olemme käyttäneet operatiivista vahvistinta, nimittäin 741. Tässä meidän on käytettävä negatiivista syöttöä op-amp: iin saadaksemme tarkan lähtötaajuuden. Joten olemme käyttäneet 3v: n paristoa, joka on kytketty napaisuuteen, mikä tarkoittaa, että 741 negatiivinen nasta on kytketty akun miinusnapaan ja akun positiivinen nasta on kytketty jäljellä olevan piirin maahan. Katso lisätietoja alla olevasta kytkentäkaaviosta.
Tässä meillä on painike toimintatilan vaihtamiseksi riippumatta siitä, mitataanko induktanssia vai kapasitanssia. 16x2 nestekidenäyttöä käytetään induktanssin tai kapasitanssin näyttämiseen LC-piirin taajuudella. 10k pottia käytetään nestekidenäytön kirkkauden säätämiseen. Piiri saa virtansa Arduino 5v -virtalähteen avulla ja voimme virtaa Arduinoon 5v: llä USB- tai 12v-sovittimella.
Ohjelmoinnin selitys
Tämän LC Meter -projektin ohjelmointi on erittäin helppoa. Täydellinen Arduino- koodi on tämän artikkelin lopussa.
Ensin meidän on sisällytettävä LCD-kirjasto ja ilmoitettava joitain nastoja ja makroja.
#sisältää
Sen jälkeen, asetustoiminnossa, olemme alustaneet LCD- ja sarjaliikenteen näyttämään mitatut arvot LCD-näytöllä ja sarjaliitännällä.
void setup () { #ifdef serial Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (taajuusIn, INPUT); pinMode (lataus, OUTPUT); pinMode (tila, INPUT_PULLUP); lcd.print ("LC-mittaria käyttävä"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Arduino"); viive (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Piirin yhteenveto"); viive (2000); }
Käytä sitten silmukan toiminnossa kiinteän ajanjakson pulssi LC-piiriin, joka lataa LC-piirin. Pulssin poistamisen jälkeen LC-piiri alkaa resonoida. Sitten luemme sen neliöaaltomuunnoksen, joka tulee op-amp: sta, käyttämällä pulseIn () -funktiota ja muunnetaan tämä kertomalla 2. Tässä olemme ottaneet myös joitain näytteitä tästä. Näin taajuus lasketaan:
void loop () { varten (int i = 0; i
Saatuamme taajuusarvon olemme muuntaneet ne induktanssiksi käyttämällä annettua koodia
kapasitanssi = 0,1E-6; induktanssi = (1. / (kapasitanssi * taajuus * taajuus * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E6; #ifdef sarja Serial.print ("Ind:"); if (induktanssi> = 1000) { Sarja.tulos (induktanssi / 1000); Serial.println ("mH"); } else { Sarja.tulos (induktanssi); Serial.println ("uH"); } #Endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); if (induktanssi> = 1000) { lcd.print (induktanssi / 1000); lcd.print ("mH"); } else { lcd.print (induktanssi); lcd.print ("uH"); } }
Ja käyttämällä annettua koodia laskimme kapasitanssin.
if (bittilippu) { induktanssi = 1.E-3; kapasitanssi = ((1. / (induktanssi * taajuus * taajuus * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E9); jos ((int) kapasitanssi <0) kapasitanssi = 0; #ifdef sarja Serial.print ("Kapasitanssi:"); Sarjaprintti (kapasitanssi, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Korkki:"); if (kapasitanssi> 47) { lcd.print ((kapasitanssi / 1000)); lcd.print ("uF"); } else { lcd.print (kapasitanssi); lcd.print ("nF"); } }
Joten näin laskimme taajuuden, kapasitanssin ja induktanssin Arduinolla ja näytimme sen 16x2 LCD: llä.