Arduino CAP-ESR-FREQ arvesti: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

CAP-ESR-FREQ arvesti koos Arduino Duemilanove'iga.

Sellest juhendist leiate kogu vajaliku teabe Arduino Duemilanove'il põhineva mõõteseadme kohta. Selle instrumendiga saate mõõta kolme asja: kondensaatori väärtusi nanofaradides ja mikrofaradides, kondensaatori samaväärset seeriatakistust (ESR väärtus) ja viimaseks, kuid mitte vähem oluliseks sagedusi vahemikus 1 Herz kuni 3 MegaHerz. Kõik kolm kujundust põhinevad kirjeldustel, mille leidsin Arduino foorumist ja Hackerstore'ist. Pärast mõningate värskenduste lisamist ühendasin need üheks instrumendiks, mida juhtis vaid üks Arduino inoprogramm. Erinevad arvestid valitakse kolmeasendilise valikulüliti S2 abil, mis on ühendatud tihvtidega A1, A2 ja A3. ESR -i nullimine ja arvesti valiku lähtestamine toimub ühe nupu S3 abil A4 -l. Lüliti S1 on toitelüliti, mis on vajalik 9 V alalisvoolu aku toiteks, kui arvesti pole USB -ga arvutiga ühendatud. Neid kontakte kasutatakse sisendiks: A0: esr -väärtuse sisend. A5: kondensaatori sisend. D5: sagedus sisend.

Arvesti kasutab vedelkristallkuvarit (LCD), mis põhineb Hitachi HD44780 (või sellega ühilduval) kiibistikul, mida leidub enamikul tekstipõhistel LCD-ekraanidel. Raamatukogu töötab 4-bitises režiimis (st kasutades 4 andmerea lisaks rs, lubamise ja rw juhtjoontele). Alustasin seda projekti lcd -ga, millel oli ainult 2 andmejoont (SDA ja SCL I2C ühendused), kuid kahjuks oli see vastuolus muu tarkvaraga, mida kasutasin arvestite jaoks. Kõigepealt selgitan talle kolme erinevat arvestit ja lõpuks monteerimisjuhiseid. Iga arvesti tüübi puhul saate alla laadida ka eraldi Arduino ino faili, kui soovite installida ainult seda tüüpi arvesti.

1. samm: kondensaatori arvesti

Digitaalse kondensaatori arvesti põhineb Hackerstore'i disainil. Kondensaatori väärtuse mõõtmine:

Mahtuvus on kondensaatori võime elektrilaengu salvestamiseks näitaja. Arduino arvesti tugineb kondensaatorite samale põhiomadusele: ajakonstandile. See ajakonstant on määratletud kui aeg, mis kulub kondensaatori pinge saavutamiseks 63,2% pingest, kui see on täielikult laetud. Arduino saab mõõta mahtuvust, kuna kondensaatori laadimiseks kuluv aeg on otseselt seotud selle mahtuvusega võrrandi TC = R x C. TC on kondensaatori ajakonstant (sekundites). R on ahela takistus (oomides). C on kondensaatori mahtuvus (Faradides). Valem mahtuvusväärtuse saamiseks Faradides on C = TC/R.

Antud arvesti R väärtust saab seadistada kalibreerimiseks vahemikus 15 kOhm kuni 25 kOhm potmeetri P1 kaudu. Kondensaatorit laetakse tihvti D12 kaudu ja tühjendatakse järgmise mõõtmise jaoks tihvti D7 kaudu. Laetud pinge väärtust mõõdetakse tihvti A5 kaudu. Selle tihvti täielik analoogväärtus on 1023, seega 63,2% tähistab väärtus 647. Selle väärtuse saavutamisel arvutab programm kondensaatori väärtuse ülaltoodud valemi alusel.

2. samm: ESR -i mõõtja

Vaadake ESR -i määratlust

Vaadake Arduino foorumi esialgset teemat https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Tänan szmeu selle teema alguse eest ja mikanb tema esr50_AutoRange disaini eest. Ma kasutasin seda disaini, sealhulgas enamikku kommentaare ja täiustusi oma esr -arvesti disaini jaoks.

UPDATE Mai 2021: Minu ESR -mõõtur käitub mõnikord kummaliselt. Kulutasin palju aega põhjuse (te) leidmiseks, kuid ei leidnud seda. Lahenduseks võib olla ülaltoodud Arduino foorumi lehtede kontrollimine….

Ekvivalentne seeriatakistus (ESR) on sisemine takistus, mis ilmub järjestikku seadme mahtuvusega. Seda saab kasutada vigase kondensaatori leidmiseks remondiseansside ajal. Ükski kondensaator pole täiuslik ja ESR tuleneb juhtmete, alumiiniumfooliumi ja elektrolüüdi takistusest. See on sageli oluline parameeter toiteallika projekteerimisel, kus väljundkondensaatori ESR võib mõjutada regulaatori stabiilsust (st põhjustada selle võnkumist või ülekoormust koormuse üleminekutele). See on üks kondensaatori mitteideaalsetest omadustest, mis võib põhjustada mitmesuguseid elektrooniliste vooluahelate jõudlusprobleeme. Kõrge ESR väärtus halvendab jõudlust voolukadude, müra ja suurema pingelanguse tõttu.

Katse ajal lastakse teadaolev vool läbi kondensaatori väga lühikese aja jooksul, nii et kondensaator ei lae täielikult. Vool tekitab kondensaatori pinge. See pinge on kondensaatori voolu ja ESR -i korrutis ning pluss tühine pinge kondensaatori väikese laengu tõttu. Kuna vool on teada, arvutatakse ESR väärtus, jagades mõõdetud pinge vooluga. Seejärel kuvatakse tulemused arvesti ekraanil. Testvoolud tekitatakse transistoride Q1 ja Q2 kaudu, nende väärtused on 5mA (kõrge vahemiku seadistus) ja 50mA, (madala vahemiku seadistus) R4 ja R6 kaudu. Tühjendamine toimub transistori Q3 kaudu. Kondensaatori pinget mõõdetakse analoogsisendi A0 kaudu.

3. samm: sagedusmõõtur

Vaadake esialgseid andmeid Arduino foorumist: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section. Tänu arduinoalemanile suurepärase sagedusmõõturi disaini eest.

Sagedusloendur töötab järgmiselt: 16 -bitine taimer/loendur1 liidab kokku kõik kellad, mis tulevad pinult D5. Taimer/loendur2 tekitab katkestuse iga millisekundi järel (1000 korda sekundis). Kui taimeris/loenduris1 on ülevool, suurendatakse ülevoolu loendurit ühe võrra. Pärast 1000 katkestust (= täpselt üks sekund) korrutatakse ülevoolude arv 65536 -ga (see on siis, kui loendur voolab üle). Tsüklis 1000 lisatakse loenduri praegune väärtus, mis annab teile viimase sekundi jooksul saabunud kella tiksumiste koguarvu. Ja see on samaväärne sagedusega, mida soovite mõõta (sagedus = kellad sekundis). Protseduuri mõõtmine (1000) seadistab loendurid ja vormistab need. Pärast seda ootab WHILE tsükkel, kuni katkestusteenuse rutiin määrab mõõtmise_valmis väärtuseks TRUE. See on täpselt 1 sekundi pärast (1000 ms või 1000 katkestust). Harrastajate jaoks töötab see sagedusloendur väga hästi (peale madalamate sageduste saate 4 või 5 numbrit täpsust). Eriti kõrgemate sageduste korral muutub loendur väga täpseks. Olen otsustanud kuvada ainult 4 numbrit. Siiski saate seda reguleerida LCD väljundi jaotises. Sageduse sisendina peate kasutama Arduino D5 tihvti. See on eeltingimus ATmega kiibi 16 -bitise taimeri/loenduri1 kasutamiseks. (palun vaadake Arduino tihvti teiste plaatide kohta). Analoogsignaalide või madalpingesignaalide mõõtmiseks lisatakse eelvõimendi koos eelvõimendi transistoriga BC547 ja plokkimpulsi kujundajaga (Schmitti päästik) koos 74HC14N IC-ga.

4. samm: komponentide kokkupanek

ESR -i ja CAP -ahelad on paigaldatud 0,1 -tolliste avadega aukudele. FREQ -ahel on paigaldatud eraldi perfboardile (see skeem lisati hiljem). Juhtmega ühenduste jaoks kasutatakse isaseid päiseid. LCD -ekraan on paigaldatud karbi ülemisele kaanele koos ON/OFF lülitiga. (Ja üks varulüliti tulevaste värskenduste jaoks). Küljendus tehti paberil (palju lihtsam kui Fritzingi või muude kujundusprogrammide kasutamine). Seda paberipaigutust kasutati hiljem ka reaalse vooluahela kontrollimiseks.

Samm: kasti kokkupanek

Kõigi komponentide ja mõlema trükkplaadi paigaldamiseks kasutati musta plastkarpi (mõõdud LxSxK 120x120x60 mm). Arduino, perfboard -ahelad ja akuhoidik on paigaldatud 6 mm puidust kinnitusplaadile, et hõlbustada nende kokkupanekut ja jootmist. Sel viisil saab kõik kokku panna ja kui see on valmis, saab selle panna kasti. Trükkplaatide ja Arduino nailonist vahekauguste all kasutati plaatide painutamist.

6. samm: lõplik juhtmestik

Lõpuks on kõik sisemised juhtmega ühendused joodetud. Kui see oli lõpule viidud, katsetasin esr -lülitustransistore, ühendusskeemi testühenduste T1, T2 ja T3 kaudu. Kirjutasin väikese testimisprogrammi, et muuta ühendatud väljundid D8, D9 ja D10 iga sekundi jooksul HIGH -lt LOW -le ja kontrollisin seda ostsilloskoobiga ühendustel T1, T2 ja T3. Katsetatavate kondensaatorite ühendamiseks olid paar lühikest testtraati valmistatud krokodillklambrite ühendustega.

Sageduse mõõtmiseks võib kasutada pikemaid testjuhtmeid.

Head katsetamist!