Miernik indukcyjności za pomocą Arduino: 12 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Cóż, tutaj zbudujemy miernik indukcyjności za pomocą mikrokontrolera Arduino. Za pomocą tej metody jesteśmy w stanie obliczyć indukcyjność około 80uH do 15 000uH, ale powinno to działać dla cewek nieco mniejszych lub znacznie większych.

Krok 1: Wymagane materiały

ØArduino uno/nano x 1

ØKomparator LM393 x 1

Ø1n5819/1n4001 dioda x 1

Ø 150 omów rezystor x 1

ØRezystor 1k om x 2

Ø1uF niepolarny kondensator x 1

Ø Nieznane cewki indukcyjne

Ø LCD (16 x 2) x 1

Ø Moduł LCD I2C x 1

Ø Przewody połączeniowe i nagłówki

Krok 2: Wymagane urządzenie

Ø Przecinak

Ø Lutownica

Ø Pistolet do klejenia

Krok 3: Tło

Cewka indukcyjna równolegle z kondensatorem nazywa się LC

obwód. Typowy miernik indukcyjności to nic innego jak oscylator LC o szerokim zakresie. Podczas pomiaru cewki indukcyjnej dodana indukcyjność zmienia częstotliwość wyjściową oscylatora. A obliczając tę zmianę częstotliwości, możemy wywnioskować indukcyjność w zależności od pomiaru.

Mikrokontrolery są kiepskie w analizie sygnałów analogowych. ADC ATMEGA328 jest w stanie próbkować sygnały analogowe z częstotliwością 9600 Hz lub 0,1 ms, co jest szybkie, ale nie zbliża się do wymagań tego projektu. Przejdźmy dalej i użyjmy chipa specjalnie zaprojektowanego do przekształcania sygnałów świata rzeczywistego w podstawowe sygnały cyfrowe: komparatora LM393, który przełącza się szybciej niż normalny wzmacniacz operacyjny LM741. Gdy tylko napięcie na obwodzie LC stanie się dodatnie, LM393 będzie pływał, co można podnieść za pomocą rezystora podciągającego. Gdy napięcie w obwodzie LC stanie się ujemne, LM393 przeniesie swoje wyjście do masy. Zauważyłem, że LM393 ma dużą pojemność na wyjściu, dlatego zastosowałem podciąganie o niskim oporze.

Więc to, co zrobimy, to przyłożenie sygnału impulsowego do obwodu LC. W tym przypadku będzie to 5 woltów z arduino. Przez jakiś czas ładujemy obwód. Następnie zmieniamy napięcie z 5 woltów bezpośrednio na 0. Impuls ten wprawi obwód w rezonans, tworząc amortyzowany sygnał sinusoidalny oscylujący z częstotliwością rezonansową. To, co musimy zrobić, to zmierzyć tę częstotliwość, a następnie za pomocą wzorów uzyskać wartość indukcyjności.

Krok 4: Formuły

Jak wiemy, częstotliwość LC ckt wynosi:

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

Więc zmodyfikowaliśmy powyższe równanie w ten sposób, aby znaleźć nieznaną indukcyjność z obwodu. Wtedy ostateczna wersja równania to:

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

W powyższych równaniach, gdzie F jest częstotliwością rezonansową, C jest pojemnością, a L jest indukcyjnością.

Krok 5: Obwód (schemat i stan rzeczywisty)

Krok 6: Znaczenie funkcji PulseIn()

Odczytuje impuls (wysoki lub niski) na bolcu. Na przykład, jeśli wartość jest WYSOKA, funkcja pulseIn() czeka, aż pin zmieni się z NISKIEGO na WYSOKI, rozpoczyna odmierzanie czasu, a następnie czeka, aż pin zmieni się na NISKĄ i zatrzymuje odliczanie. Zwraca długość impulsu w mikrosekundach

lub poddaje się i zwraca 0, jeśli w ciągu limitu czasu nie otrzymano pełnego impulsu.

Czas działania tej funkcji został określony empirycznie i prawdopodobnie będzie wykazywał błędy w dłuższych impulsach. Działa na impulsy o długości od 10 mikrosekund do 3 minut.

Składnia

impulsIn(pin, wartość)

pulseIn(pin, wartość, limit czasu)

Krok 7: Wyjście szeregowe

W tym projekcie używam komunikacji szeregowej z szybkością 9600 bodów do oglądania wyników na monitorze szeregowym.

Krok 8: Znaczenie projektu

Ø Projekt „Zrób to sam” (projekt DIY), aby znaleźć nieznaną indukcyjność do pewnego zakresu od 100uH do kilku tysięcy uH.

Ø Jeśli zwiększysz pojemność w obwodzie, a także jej odpowiednią wartość w kodzie Arduino, zakres znalezienia nieznanej indukcyjności również wzrośnie do pewnego stopnia.

Ø Ten projekt ma na celu przedstawienie przybliżonego pomysłu w celu znalezienia nieznanej indukcyjności.

Krok 9: Szeregowy adapter wyświetlacza LCD I2C

Szeregowy adapter wyświetlacza LCD I2C przekształca równoległy wyświetlacz LCD 16 x 2 znaki w szeregowy wyświetlacz LCD i2C, którym można sterować za pomocą zaledwie 2 przewodów. Adapter wykorzystuje układ PCF8574 pełniący funkcję ekspandera I/O komunikującego się z Arduino lub dowolnym innym mikrokontrolerem za pomocą protokołu I2C. Do tej samej dwuprzewodowej magistrali I2C można podłączyć łącznie 8 wyświetlaczy LCD, przy czym każda płyta ma inny adres.

Dołączona biblioteka Arduino lcd I2C.

Krok 10: Migawki projektu

Ostateczne wyjście na lcd projektu z cewkami indukcyjnymi lub bez

Krok 11: Kod Arduino

kod Arduino jest dołączony.