Indukčný merač pomocou Arduina: 12 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Tu budeme stavať merač indukčnosti pomocou mikrokontroléra Arduino. Pomocou tejto metódy sme schopní vypočítať indukčnosť asi 80 uH až 15 000 uH, ale mala by fungovať pre induktory o niečo menšie alebo oveľa väčšie.

Krok 1: Potrebný materiál

Ø Arduino uno/nano x 1

Komparátor Ø LM393 x 1

Ø 1n5819/1n4001 dióda x 1

Rezistor Ø 150 ohmov x 1

Rezistor Ø 1k ohm x 2

Ø 1uF nepolárny kondenzátor x 1

Ø Neznáme induktory

Ø LCD (16 x 2) x 1

Ø Modul lcd I2C x 1

Ø prepojovacie vodiče a hlavičky

Krok 2: Potrebné zariadenie

Ø fréza

Ø Spájkovačka

Ø Lepiaca pištoľ

Krok 3: Pozadie

Induktor paralelne s kondenzátorom sa nazýva LC

obvod. Typický merač indukčnosti nie je nič iné ako širokopásmový LC oscilátor. Pri meraní induktora pridaná indukčnosť mení výstupnú frekvenciu oscilátora. A vypočítaním tejto zmeny frekvencie môžeme odvodiť indukčnosť v závislosti od merania.

Mikrokontroléry sú hrozné pri analýze analógových signálov. ATMEGA328 ADC je schopný vzorkovať analógové signály pri 9600 Hz alebo.1 ms, čo je rýchle, ale ani zďaleka to, čo tento projekt vyžaduje. Pokračujme a použijeme čip špeciálne navrhnutý na premenu signálov skutočného sveta na základné digitálne signály: Komparátor LM393, ktorý sa prepína rýchlejšie ako bežný operačný zosilňovač LM741. Akonáhle sa napätie na LC obvode stane kladným, LM393 bude plávať, čo je možné vytiahnuť vysoko pomocou vyťahovacieho odporu. Akonáhle sa napätie na LC obvode stane záporným, LM393 stiahne svoj výstup na zem. Všimol som si, že LM393 má na svojom výstupe vysokú kapacitu, a preto som použil vytiahnutie s nízkym odporom.

Čo teda urobíme, je aplikovanie impulzného signálu na LC obvod. V tomto prípade to bude 5 voltov z arduina. Okruh nejaký čas nabíjame. Potom zmeníme napätie z 5 voltov priamo na 0. Vďaka tomuto impulzu bude obvod rezonovať a vytvárať tlmený sínusový signál oscilujúci na rezonančnej frekvencii. Čo musíme urobiť, je zmerať túto frekvenciu a neskôr pomocou vzorcov získať hodnotu indukčnosti.

Krok 4: Vzorce

Ako vieme, frekvencia LC ckt je:

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

Preto sme vyššie uvedenú rovnicu upravili tak, aby sme našli neznámu indukčnosť z obvodu. Potom je konečná verzia rovnice:

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

Vo vyššie uvedených rovniciach, kde F je rezonančná frekvencia, C je kapacita a L je indukčnosť.

Krok 5: Okruh (schematický a skutočný)

Krok 6: Význam funkcie PulseIn ()

Číta pulz (buď VYSOKÝ, alebo NÍZKY) na špendlíku. Ak je napríklad hodnota VYSOKÁ, pulseIn () počká, kým kolík prejde z NÍZKEHO na VYSOKÝ, spustí časovanie a potom počká, kým kolík prejde na NÍZKU a zastaví časovanie. Vráti dĺžku impulzu v mikrosekundách

alebo sa vzdá a vráti 0, ak v rámci časového limitu nebol prijatý žiadny úplný impulz.

Načasovanie tejto funkcie bolo určené empiricky a pravdepodobne bude zobrazovať chyby v dlhších impulzoch. Funguje na pulzoch od 10 mikrosekúnd do 3 minút.

Syntax

pulseIn (pin, hodnota)

pulseIn (pin, hodnota, časový limit)

Krok 7: Sériový výstup

V tomto projekte používam sériovú komunikáciu s prenosovou rýchlosťou 9600 na sledovanie výsledkov na sériovom monitore.

Krok 8: Význam projektu

Ø Urobte si svojpomocný projekt (DIY projekt) a nájdite neznámu indukčnosť až do určitého rozsahu 100 uH až niekoľko tisíc uH.

Ø Ak zvýšite kapacitu v obvode a príslušnú hodnotu v kóde Arduino, do určitej miery sa zvýši aj rozsah na nájdenie neznámej indukčnosti.

Ø Tento projekt je navrhnutý tak, aby poskytol približnú predstavu o nájdení neznámej indukčnosti.

Krok 9: Sériový adaptér LCD displeja I2C

Sériový adaptér I2C LCD displeja prevádza 16 x 2 znakový LCD displej na paralelnom základe na sériový i2C LCD, ktorý je možné ovládať iba pomocou 2 káblov. Adaptér používa čip PCF8574, ktorý slúži ako expandér I/O a ktorý komunikuje s Arduino alebo iným mikrokontrolérom pomocou protokolu I2C. K tej istej dvojvodičovej zbernici I2C je možné pripojiť celkom 8 LCD displejov, pričom každá doska má inú adresu.

Pripojená je knižnica Arduino lcd I2C.

Krok 10: Snapshorts projektu

Konečný výstup na lcd projektu s induktormi alebo bez nich

Krok 11: Kód Arduino

kód Arduino je priložený.