- Komponente potrebne
- Izračunavanje frekvencije i induktivnosti
- Kružni dijagram i objašnjenje
- Objašnjenje programiranja
Svi ugrađeni ljubitelji upoznati su s multimetrom koji je sjajan alat za mjerenje napona, struje, otpora itd. Multimetar ih može lako izmjeriti. Ali ponekad moramo izmjeriti induktivitet i kapacitivnost što nije moguće s normalnim multimetrom. Postoje neki posebni multimetri koji mogu mjeriti induktivitet i kapacitet, ali su skupi. Već smo izgradili mjerač frekvencije, mjerač kapacitivnosti i otpornik pomoću Arduina. Dakle, danas ćemo napraviti LC mjerač induktivnosti pomoću Arduina. U ovom ćemo projektu prikazati vrijednosti induktiviteta i kapacitivnosti zajedno s frekvencijom preko LCD zaslona od 16x2. U krugu je dat gumb za prebacivanje između prikaza kapacitivnosti i induktivnosti.
Komponente potrebne
- Arduino Uno
- 741 opamp IC
- 3v baterija
- Otpor od 100 oma
- Kondenzatori
- Induktori
- 1n4007 dioda
- 10k otpornik
- 10k lonac
- Napajanje
- Pritisnite tipku
- Breadboard ili PCB
- Spajanje žica
Izračunavanje frekvencije i induktivnosti
U ovom ćemo projektu mjeriti induktivitet i kapacitivnost paralelno koristeći LC krug. Ovaj je krug poput prstena ili zvona koji počinju rezonirati na određenoj frekvenciji. Kad god primijenimo impuls, ovaj LC krug će početi rezonirati i ta rezonancijska frekvencija je u obliku analognog (sinusoidnog vala) pa ga moramo pretvoriti u val štitonoše. Da bismo to učinili, primjenjujemo ovu analognu rezonancijsku frekvenciju na opamp (741 u našem slučaju) koji će ga pretvoriti u squire val (frekvenciju) pri 50% radnog ciklusa. Sada mjerimo frekvenciju pomoću Arduina i pomoću nekih matematičkih izračuna možemo pronaći induktivitet ili kapacitivnost. Koristili smo danu formulu frekvencijskog odziva LC kruga.
f = 1 / (vrijeme 2 *)
gdje je vrijeme izlaz funkcije pulseIn ()
sada imamo LC frekvenciju kruga:
f = 1/2 * Pi * kvadratni korijen (LC)
možemo ga riješiti da bismo dobili induktivitet:
f 2 = 1 / (4Pi 2 LC) L = 1 / (4Pi 2 f 2 C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)
Kao što smo već spomenuli da je naš val sinusni val, ima isto vremensko razdoblje i u pozitivnoj i u negativnoj amplitudi. To znači da će ga usporednik pretvoriti u kvadratni val koji ima radni ciklus od 50%. Tako da ga možemo izmjeriti pomoću funkcije pulsIn () Arduina. Ova funkcija dat će nam vremensko razdoblje koje se obrnutim vremenskim razdobljem može lako pretvoriti u frekvenciju. Kako funkcija pulseIn mjeri samo jedan puls, pa ga sada, da bismo dobili ispravnu frekvenciju, moramo pomnožiti sa 2. Sada imamo frekvenciju koja se može pretvoriti u induktivnost pomoću gornje formule.
Napomena: tijekom mjerenja induktiviteta (L1), vrijednost kondenzatora (C1) trebala bi biti 0,1uF, a dok mjeri kapacitet (C1), vrijednost induktora (L1) trebala bi biti 10mH.
Kružni dijagram i objašnjenje
U ovom shematskom dijagramu LC Meter koristili smo Arduino za kontrolu rada projekta. U ovome smo koristili LC sklop. Ovaj LC krug sastoji se od prigušnice i kondenzatora. Za pretvorbu sinusoidne rezonantne frekvencije u digitalni ili kvadratni val koristili smo operativno pojačalo, naime 741. Ovdje moramo primijeniti negativno napajanje na op-pojačalo da bismo dobili preciznu izlaznu frekvenciju. Dakle, koristili smo 3v bateriju povezanu obrnutim polaritetom, znači da je 741 negativni pin spojen na negativni priključak baterije, a pozitivni pin baterije spojen na masu preostalog kruga. Za više pojašnjenja pogledajte donju shemu spojeva.
Ovdje imamo tipku za promjenu načina rada bez obzira mjerimo li induktivitet ili kapacitivnost. LCD 16x2 koristi se za prikaz induktiviteta ili kapacitivnosti s frekvencijom LC kruga. Za upravljanje svjetlinom LCD-a koristi se posuda od 10 k. Krug se napaja uz pomoć Arduino 5v napajanja, a Arduino možemo napajati 5v pomoću USB ili 12v adaptera.
Objašnjenje programiranja
Programski dio ovog LC Meter projekta vrlo je jednostavan. Kompletni Arduino kôd dan je na kraju ovog članka.
Prvo moramo uključiti knjižnicu za LCD i prijaviti neke igle i makronaredbe.
#include
Nakon nje, u funkciji postavljanja , inicijalizirali smo LCD i serijsku komunikaciju kako bi prikazali izmjerene vrijednosti preko LCD-a i serijskog monitora.
void setup () { #ifdef serial Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (freqIn, INPUT); pinMode (punjenje, IZLAZ); pinMode (način rada, INPUT_PULLUP); lcd.print ("LC Meter Using"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Arduino"); kašnjenje (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Circuit Digest"); kašnjenje (2000); }
Zatim u funkciji petlje primijenite impuls određenog vremenskog razdoblja na LC krug koji će napuniti LC krug. Nakon uklanjanja impulsa LC krug počinje rezonirati. Zatim čitamo njegovu pretvorbu kvadratnih valova, koja dolazi iz op-pojačala, pomoću funkcije pulseIn () i pretvaramo je množenjem s 2. Ovdje smo uzeli i nekoliko uzoraka. Tako se izračunava frekvencija:
void loop () { for (int i = 0; i
Nakon dobivanja vrijednosti frekvencije, pretvorili smo ih u induktivitet pomoću datog dijela koda
kapacitet = 0,1E-6; induktivitet = (1. / (kapacitivnost * frekvencija * frekvencija * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E6; #ifdef serial Serial.print ("Ind:"); if (induktivitet> = 1000) { Serial.print (induktivitet / 1000); Serial.println ("mH"); } else { Serial.print (induktivitet); Serial.println ("uH"); } #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); if (induktivitet> = 1000) { lcd.print (induktivitet / 1000); lcd.tisak ("mH"); } else { lcd.print (induktivitet); lcd.print ("uH"); } }
I pomoću datog koda izračunali smo kapacitet.
if (Bit.flag) { induktivitet = 1.E-3; kapacitivnost = ((1. / (induktivitet * frekvencija * frekvencija * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E9); ako je ((int) kapacitivnost <0) kapacitivnost = 0; #ifdef serial Serial.print ("Kapacitet:"); Serial.print (kapacitet, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("Cap:"); if (kapacitet> 47) { lcd.print ((capacitance / 1000)); lcd.print ("uF"); } else { lcd.print (kapacitet); lcd.print ("nF"); } }
Tako smo izračunali frekvenciju, kapacitet i induktivnost koristeći Arduino i prikazali ih na LCD-u 16x2.