- Components necessaris
- Càlcul de freqüència i inductància
- Diagrama del circuit i explicació
- Explicació de la programació
Tots els amants incrustats coneixen el multímetre, una eina ideal per mesurar el voltatge, el corrent, la resistència, etc. Un multímetre pot mesurar-los fàcilment. Però de vegades hem de mesurar la inductància i la capacitat que no és possible amb un multímetre normal. Hi ha alguns multímetres especials que poden mesurar la inductància i la capacitat, però són costosos. Ja hem construït el mesurador de freqüència, el mesurador de capacitat i el mesurador de resistència mitjançant Arduino. Per tant, avui farem un mesurador d’ inductància LC amb Arduino. En aquest projecte, mostrarem els valors d’inductància i capacitat juntament amb la freqüència a la pantalla LCD de 16x2. Es dóna un polsador al circuit per canviar entre la visualització de la capacitat i la inductància.
Components necessaris
- Arduino Uno
- 741 opamp IC
- Bateria de 3v
- Resistència de 100 ohms
- Condensadors
- Inductors
- 1n4007 díode
- 10k resistència
- Olla de 10k
- Font d'alimentació
- Polsador
- Taula de pa o PCB
- Connexió de cables
Càlcul de freqüència i inductància
En aquest projecte mesurarem la inductància i la capacitat utilitzant un circuit LC en paral·lel. Aquest circuit és com un timbre o un timbre que comença a ressonar a certa freqüència. Sempre que apliquem un pols, aquest circuit LC començarà a ressonar i aquesta freqüència de ressonància té una forma analògica (ona sinusoidal), de manera que hem de convertir-lo en ona d’escuder. Per fer-ho, apliquem aquesta freqüència de ressonància analògica a opamp (741 en el nostre cas) que la convertirà en ona d’escuder (freqüència) al 50% del cicle de treball. Ara mesurem la freqüència mitjançant Arduino i, mitjançant un càlcul matemàtic, podem trobar la inductància o la capacitat. Hem utilitzat la fórmula de resposta de freqüència del circuit LC donada.
f = 1 / (2 * temps)
on el temps és la sortida de la funció pulseIn ()
ara tenim freqüència del circuit LC:
f = 1/2 * Pi * arrel quadrada de (LC)
ho podem resoldre per obtenir inductància:
f 2 = 1 / (4Pi 2 LC) L = 1 / (4Pi 2 f 2 C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)
Com ja esmentàvem que la nostra ona és ona sinusoïdal, de manera que té el mateix període de temps tant en amplitud positiva com negativa. Això significa que el comparador el convertirà en ona quadrada amb un cicle de treball del 50%. De manera que el podem mesurar mitjançant la funció pulseIn () d'Arduino. Aquesta funció ens proporcionarà un període de temps que es pot convertir fàcilment en una freqüència invertint el període de temps. Com que la funció pulseIn mesura només un impuls, de manera que ara per obtenir una freqüència correcta l’hem de multiplicar per 2. Ara tenim una freqüència que es pot convertir en inductància mitjançant la fórmula anterior.
Nota: mentre es mesura la inductància (L1), el valor del condensador (C1) ha de ser 0,1uF i, mentre es mesura la capacitat (C1), el valor de l’inductor (L1) ha de ser de 10 mH.
Diagrama del circuit i explicació
En aquest diagrama de circuits LC Meter, hem utilitzat Arduino per controlar el funcionament del projecte. En això, hem utilitzat un circuit LC. Aquest circuit LC està format per un inductor i un condensador. Per convertir la freqüència de ressonància sinusoidal a ona digital o quadrada, hem utilitzat l'amplificador operacional, és a dir, 741. Aquí hem d'aplicar un subministrament negatiu a l'amplificador operacional per obtenir una freqüència de sortida precisa. Per tant, hem utilitzat una bateria de 3v connectada en polaritat inversa, vol dir que el pin negatiu de 741 està connectat al terminal negatiu de la bateria i el pin positiu de la bateria està connectat a terra del circuit restant. Per obtenir més aclariments, consulteu el diagrama del circuit següent.
Aquí tenim un polsador per canviar el mode de funcionament tant si mesurem la inductància com la capacitat. S'utilitza una pantalla LCD de 16x2 per mostrar inductància o capacitat amb la freqüència del circuit LC. Una olla de 10 k s’utilitza per controlar la brillantor de la pantalla LCD. El circuit s’alimenta amb l’ajut del subministrament Arduino 5v i podem alimentar l’Arduino mitjançant 5v mitjançant un adaptador USB o 12v.
Explicació de la programació
La part de programació d’aquest projecte LC Meter és molt fàcil. El codi complet d'Arduino es dóna al final d'aquest article.
Primer hem d’incloure la biblioteca per a LCD i declarar alguns pins i macros.
#incloure
Després, a la funció de configuració , hem inicialitzat la comunicació LCD i la sèrie per mostrar els valors mesurats a la pantalla LCD i al monitor sèrie.
void setup () { #ifdef serial Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (freqIn, INPUT); pinMode (càrrega, SORTIDA); pinMode (mode, INPUT_PULLUP); lcd.print ("LC Meter Using"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Arduino"); endarreriment (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Circuit Digest"); endarreriment (2000); }
Després, en funció de bucle , apliqueu un impuls d'un període de temps fixat al circuit LC que carregarà el circuit LC. Després de treure el pols, el circuit LC comença a ressonar. A continuació, llegim la seva conversió d’ona quadrada, provinent d’op-amp, mitjançant la funció pulseIn () i la convertim multiplicant per 2. Aquí també n’hem pres algunes mostres. Així es calcula la freqüència:
bucle buit () { for (int i = 0; i
Després d'obtenir el valor de freqüència, els hem convertit en inductància mitjançant l'ús d'un fragment de codi donat
capacitat = 0,1E-6; inductància = (1. / (capacitat * freqüència * freqüència * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E6; #ifdef serial Serial.print ("Ind:"); if (inductància> = 1000) { Serial.print (inductància / 1000); Serial.println ("mH"); } else { Serial.print (inductància); Serial.println ("uH"); } #Endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); if (inductància> = 1000) { lcd.print (inductància / 1000); lcd.print ("mH"); } else { lcd.print (inductància); lcd.print ("uH"); } }
I utilitzant el codi donat hem calculat la capacitat.
if (Bit.flag) { inductància = 1.E-3; capacitat = ((1. / (inductància * freqüència * freqüència * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E9); si ((int) capacitat <0) capacitat = 0; #ifdef serial Serial.print ("Capacitat:"); Serial.print (capacitat, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Cap:"); if (capacitat> 47) { lcd.print ((capacitat / 1000)); lcd.print ("uF"); } else { lcd.print (capacitat); lcd.print ("nF"); } }
Així doncs, és així com hem calculat la freqüència, la capacitat i la inductància mitjançant Arduino i les hem mostrat a la pantalla LCD de 16x2.