Indukční měřič pomocí Arduina: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Tady budeme stavět měřič indukčnosti pomocí mikrokontroléru Arduino. Pomocí této metody jsme schopni vypočítat indukčnost asi 80 uH až 15 000 uH, ale měla by fungovat pro induktory o něco menší nebo mnohem větší.

Krok 1: Požadované materiály

Ø Arduino uno/nano x 1

Ř LM393 komparátor x 1

Ø 1n5819/1n4001 dioda x 1

Rezistor Ø 150 ohmů x 1

Rezistor Ø 1k ohm x 2

Ř 1uF nepolární kondenzátor x 1

Ø Neznámé induktory

Ø LCD (16 x 2) x 1

Ø Modul LCD I2C x 1

Ø Propojovací vodiče a záhlaví

Krok 2: Potřebné zařízení

Ø řezačka

Ø Páječka

Ø Lepicí pistole

Krok 3: Pozadí

Induktor paralelně s kondenzátorem se nazývá LC

obvod. Typický měřič indukčnosti není nic jiného než širokopásmový LC oscilátor. Při měření induktoru přidaná indukčnost mění výstupní frekvenci oscilátoru. A výpočtem této změny frekvence můžeme odvodit indukčnost v závislosti na měření.

Mikrořadiče jsou hrozné při analýze analogových signálů. ATMEGA328 ADC je schopen vzorkovat analogové signály při 9600 Hz nebo.1 ms, což je rychlé, ale zdaleka to, co tento projekt vyžaduje. Pojďme do toho a použijme čip speciálně navržený pro přeměnu signálů ze skutečného světa na základní digitální signály: komparátor LM393, který se přepíná rychleji než normální operační zesilovač LM741. Jakmile se napětí na LC obvodu stane kladným, LM393 bude plovoucí, což lze vytáhnout vysoko pomocí pull up rezistoru. Když se napětí na LC obvodu stane záporným, LM393 stáhne svůj výstup na zem. Všiml jsem si, že LM393 má na svém výstupu vysokou kapacitu, a proto jsem použil nízký odpor.

Co tedy uděláme, je aplikovat pulzní signál na LC obvod. V tomto případě to bude 5 voltů z arduina. Obvod nějakou dobu nabíjíme. Poté změníme napětí z 5 voltů přímo na 0. Tento impuls způsobí, že obvod rezonuje a vytvoří tlumený sinusový signál oscilující na rezonanční frekvenci. To, co musíme udělat, je změřit tuto frekvenci a později pomocí vzorců získat hodnotu indukčnosti.

Krok 4: Vzorce

Jak víme, že frekvence LC ckt je:

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

Upravili jsme tedy výše uvedenou rovnici tak, abychom našli neznámou indukčnost z obvodu. Potom je konečná verze rovnice:

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

Ve výše uvedených rovnicích, kde F je rezonanční frekvence, C je kapacitní a L je indukčnost.

Krok 5: Okruh (schematický a aktuální)

Krok 6: Význam funkce PulseIn ()

Čte puls (buď HIGH nebo LOW) na špendlíku. Pokud je například hodnota VYSOKÁ, pulseIn () čeká, až kolík přejde z NÍZKÉ na VYSOKOU, začne časovat, pak čeká, až se kolík přepne na NÍZKOU a zastaví časování. Vrátí délku pulsu v mikrosekundách

nebo se vzdá a vrátí 0, pokud během časového limitu nebyl přijat kompletní puls.

Načasování této funkce bylo určeno empiricky a pravděpodobně bude ukazovat chyby v delších pulzech. Funguje na pulsech od 10 mikrosekund do 3 minut.

Syntax

pulseIn (pin, hodnota)

pulseIn (pin, hodnota, časový limit)

Krok 7: Sériový výstup

V tomto projektu používám sériovou komunikaci s přenosovou rychlostí 9600 pro sledování výsledku na sériovém monitoru.

Krok 8: Význam projektu

Ø Udělejte si sami projekt (DIY projekt) a najděte neznámou indukčnost až do nějakého rozsahu 100 uH až několik tisíc uH.

Ø Pokud zvýšíte kapacitu v obvodu a také její příslušnou hodnotu v kódu Arduino, pak se do jisté míry zvýší také rozsah pro nalezení neznámé indukčnosti.

Ø Tento projekt je navržen tak, aby poskytl přibližnou představu o nalezení neznámé indukčnosti.

Krok 9: Sériový adaptér I2C LCD displeje

Sériový I2C LCD zobrazovací adaptér převádí paralelně založený 16 x 2 znakový LCD displej na sériový i2C LCD, který lze ovládat pomocí pouze 2 vodičů. Adaptér používá čip PCF8574, který slouží jako expandér I/O, který komunikuje s Arduino nebo jiným mikrokontrolérem pomocí protokolu I2C. Ke stejné dvouvodičové sběrnici I2C lze připojit celkem 8 LCD displejů, přičemž každá deska má jinou adresu.

Připojena knihovna Arduino lcd I2C.

Krok 10: Snapshorts projektu

Konečný výstup na lcd projektu s nebo bez induktorů

Krok 11: Arduino kód

je připojen kód Arduino.