Arduino CAP-ESR-FREQ o'lchagichi: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Arduino Duemilanove bilan CAP-ESR-FREQ hisoblagichi.

Bu yo'riqnomada siz Arduino Duemilanovega asoslangan o'lchash asboblari haqidagi barcha kerakli ma'lumotlarni topishingiz mumkin. Bu asbob yordamida siz uchta narsani o'lchashingiz mumkin: nanofarad va mikrofaradlarda kondansatkichlar qiymatlari, kondansatkichning ekvivalent seriyali qarshiligi (ESR qiymati) va 1 Gers va 3 MegaHerz oralig'idagi oxirgi chastotalar. Barcha uchta dizayn Arduino forumida va Hackerstore -da topilgan tavsiflarga asoslangan. Bir nechta yangilanishlarni qo'shgandan so'ng, men ularni bitta Arduino ino dasturi bilan boshqariladigan bitta asbobga birlashtirdim. Turli o'lchagichlar A1, A2 va A3 pimlariga ulangan S2 uch pozitsiyali kalit orqali tanlanadi. ESRni nolga o'rnatish va hisoblagichni tanlashni tiklash A4 -dagi bitta tugma S3 orqali amalga oshiriladi. S1 tugmachasi - bu quvvat manbaiga ulanmagan holda, 9 V shahar doimiy quvvati uchun zarur bo'lgan quvvatni yoqish/o'chirish tugmasi, bu pinlar: A0: esr qiymatli kirish. A5: kondansatör kiritish. D5: chastota kiritish.

Hisoblagich Hitachi HD44780 (yoki mos keladigan) chipsetiga asoslangan suyuq kristalli displeydan (LCD) foydalanadi, u ko'pgina matnli LCD displeylarda mavjud. Kutubxona 4 bitli rejimda ishlaydi (ya'ni rs, yoqish va rw boshqaruv liniyalariga qo'shimcha ravishda 4 ta ma'lumotlar liniyasi yordamida). Men bu loyihani faqat 2 ta ma'lumotli (SDA va SCL I2C ulanishlari) lcd bilan boshladim, lekin, afsuski, bu men hisoblagichlar uchun ishlatilgan boshqa dasturlar bilan zid. Avvaliga men unga uch xil metr va nihoyat montaj ko'rsatmalarini tushuntiraman. Hisoblagichning har bir turi bilan siz alohida Arduino ino faylini yuklab olishingiz mumkin, agar siz faqat maxsus hisoblagich turini o'rnatmoqchi bo'lsangiz.

1 -qadam: kondansatör o'lchagich

Raqamli kondansatör o'lchagichi Hackerstore dizayniga asoslangan. Kondensator qiymatini o'lchash:

Kapasitans - bu kondansatörning elektr zaryadini saqlash qobiliyatining o'lchovidir. Arduino hisoblagichi kondansatkichlarning bir xil asosiy xususiyatiga tayanadi: vaqt doimiy. Bu vaqt konstantasi, to'liq zaryad olganda, kondansatordagi kuchlanish uning kuchlanishining 63,2% ga yetishi uchun zarur bo'lgan vaqt sifatida belgilanadi. Arduino sig'imni o'lchashi mumkin, chunki kondansatör zaryad oladigan vaqt uning sig'imiga to'g'ridan -to'g'ri TC = R x C tenglamasi bilan bog'liq. TC - kondansatkichning vaqt konstantasi (soniyalarda). R - sxemaning qarshiligi (Ohmda). C - kondansatkichning sig'imi (Faradlarda). Faraddagi sig'im qiymatini olish formulasi C = TC/R dir.

Bu hisoblagichda R qiymatini potmetr P1 orqali 15kOm dan 25kOm gacha kalibrlash uchun sozlash mumkin. Kondensator D12 pin orqali zaryadlanadi va D7 pin orqali keyingi o'lchash uchun chiqariladi. Zaryadlangan kuchlanish qiymati A5 pin orqali o'lchanadi. Bu pinning to'liq analog qiymati 1023, shuning uchun 63,2% 647 qiymati bilan ifodalanadi. Bu qiymatga yetganda, dastur kondansatör qiymatini yuqorida ko'rsatilgan formula bo'yicha hisoblab chiqadi.

2 -qadam: ESR o'lchagich

ESR ta'rifi uchun qarang

Arduino forumining asl mavzusini ko'ring https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Ushbu mavzuni boshlaganligi uchun szmeu va esr50_AutoRange dizayni uchun mikanb uchun rahmat. Men ushbu dizayndan foydalanganman, shu jumladan esr o'lchagich dizayni uchun ko'plab izohlar va yaxshilanishlar.

2021 yil may oyining yangilanishi: Mening ESR o'lchagichim ba'zida g'alati harakat qiladi. Men ko'p vaqtni sabablarni topdim, lekin topmadim. Yuqorida aytib o'tilganidek, Arduino forumining asl sahifalarini tekshirish hal bo'lishi mumkin.

Ekvivalent seriyali qarshilik (ESR) - bu qurilmaning sig'imi bilan ketma -ket ko'rinadigan ichki qarshilik. Ta'mirlash paytida noto'g'ri kondansatkichlarni topish uchun foydalanish mumkin. Hech qanday kondansatör mukammal emas va ESR simlar, alyumin folga va elektrolitlar qarshiligidan kelib chiqadi. Bu tez -tez elektr ta'minoti dizaynidagi muhim parametr bo'lib, u erda chiqish kondansatörünün ESR regulyatorning barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin (ya'ni, uning tebranishi yoki yukdagi o'tishlarga haddan tashqari reaktsiya). Bu kondansatörning ideal bo'lmagan xususiyatlaridan biri bo'lib, u elektron davralarda turli xil ishlash muammolarini keltirib chiqarishi mumkin. ESRning yuqori qiymati quvvat yo'qotilishi, shovqin va yuqori kuchlanish pasayishi tufayli ishlashni yomonlashtiradi.

Sinov paytida ma'lum bir oqim kondansatör orqali juda qisqa vaqt ichida o'tadi, shuning uchun kondansatör to'liq zaryad qilmaydi. Oqim kondansatör orqali kuchlanish hosil qiladi. Bu kuchlanish kondansatordagi oqim va ESR mahsuloti bo'ladi va kondansatordagi kichik zaryad tufayli ahamiyatsiz kuchlanish bo'ladi. Oqim ma'lum bo'lgani uchun, ESR qiymati o'lchangan kuchlanishni oqimga bo'lish yo'li bilan hisoblanadi. Keyin natijalar hisoblagich displeyida ko'rsatiladi. Sinov oqimlari Q1 va Q2 tranzistorlari orqali ishlab chiqariladi, ularning qiymatlari 5mA (yuqori diapazon sozlamalari) va 50mA, (past diapazon sozlamalari) R4 va R6 orqali. Chiqarish tranzistor Q3 orqali amalga oshiriladi. Kondensatorning kuchlanishi A0 analogli kirish orqali o'lchanadi.

3 -qadam: Chastotani o'lchash moslamasi

Arduino forumining asl ma'lumotlarini ko'ring: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section. Arduinoalemanga ajoyib chastota o'lchagich dizayni uchun rahmat.

Chastotani hisoblagichi quyidagicha ishlaydi: 16 bitli taymer/taymer1 D5 pinidan keladigan barcha soatlarni qo'shib qo'yadi. Taymer/hisoblagich2 har millisekundda (sekundiga 1000 marta) uzilish hosil qiladi. Agar Taymer/Hisoblagich 1da to'lib toshgan bo'lsa, overflow_counter bittaga ko'payadi. 1000 ta uzilishdan so'ng (= aynan bir soniya) toshib ketish soni 65536 ga ko'payadi (bu vaqtda hisoblagich to'kiladi). 1000 -tsiklda hisoblagichning joriy qiymati qo'shiladi, bu sizga soniya davomida kelgan soatlarning umumiy sonini beradi. Va bu siz o'lchagan chastotaga teng (chastota = sekundiga soat). Protsedura o'lchovi (1000) hisoblagichlarni o'rnatadi va ularni ishga tushiradi. Shundan so'ng, WHILE tsikli uzilishlar davomiyligi o'lchov_ tayyorligini TRUE qilib qo'yguncha kutadi. Bu aniq 1 soniyadan so'ng (1000ms yoki 1000 uzilish). Xobbi uchun bu chastota hisoblagichi juda yaxshi ishlaydi (past chastotalardan tashqari siz 4 yoki 5 raqamli aniqlikni olishingiz mumkin). Ayniqsa, yuqori chastotalarda hisoblagich juda aniq bo'ladi. Men faqat 4 ta raqamni ko'rsatishga qaror qildim. Biroq, siz buni LCD chiqish qismida sozlashingiz mumkin. Chastotani kiritish sifatida siz Arduino D5 pinidan foydalanishingiz kerak. Bu ATmega chipining 16 bitli taymer/hisoblagichidan foydalanish uchun zarur shart. (Iltimos, boshqa taxtalar uchun Arduino pinini tekshiring). Analog signallarni yoki past kuchlanishli signallarni o'lchash uchun oldindan kuchaytirgich BC547 oldingi kuchaytirgichli tranzistor va 74HC14N ICli blokli impuls shakllantiruvchi (Schmitt tetiği) qo'shiladi.

4 -qadam: Komponentlarni yig'ish

ESR va CAP sxemalari teshiklari 0,1 dyuymli perforatorga o'rnatiladi. FREQ sxemasi alohida perfboardga o'rnatiladi (bu sxema keyinroq qo'shilgan). Simli ulanishlar uchun erkak sarlavhalar ishlatiladi. LCD displey qutining yuqori qopqog'ida, ON/OFF tugmasi bilan birga o'rnatilgan. (Va kelajakdagi yangilanishlar uchun bitta zaxira kalit). Joylashtirish qog'ozda qilingan (Fritzing yoki boshqa dizayn dasturlaridan foydalanish ancha oson). Ushbu qog'oz tartibi keyinchalik haqiqiy sxemani tekshirish uchun ham ishlatilgan.

5 -qadam: qutini yig'ish

Qora plastmassa quti (o'lchamlari WxDxH 120x120x60 mm) barcha komponentlarni va ikkala platani o'rnatish uchun ishlatilgan. Arduino, perfboard sxemalari va batareya ushlagichi oson yig'ish va lehimlash uchun yog'ochdan yasalgan 6 mm plastinkaga o'rnatiladi. Shunday qilib, hamma narsani yig'ish mumkin va tugagandan so'ng uni qutiga joylashtirish mumkin, taxtalarning egilishiga yo'l qo'ymaslik uchun elektron platalar va Arduino neylon ajratgichlari ishlatilgan.

6 -qadam: Yakuniy sim

Nihoyat, barcha ichki simli ulanishlar lehimlanadi. Bu tugagach, men esr kommutatorli tranzistorlarni, T1, T2 va T3 sinov ulanishlari orqali simlar sxemasida sinab ko'rdim. Men ulangan D8, D9 va D10 chiqishlarini har soniyada LOWdan LOWga o'zgartirish uchun kichik sinov dasturini yozdim va buni T1, T2 va T3 ulanishlarini osiloskop yordamida tekshirdim. timsoh qisqichlari ulanishlari bilan qilingan.

Chastotani o'lchash uchun uzunroq simlardan foydalanish mumkin.

Baxtli sinov!