Измеритель индуктивности с использованием Arduino: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Итак, мы собираемся построить измеритель индуктивности с использованием микроконтроллера Arduino. Используя этот метод, мы можем рассчитать индуктивность от 80 мкГн до 15 000 мкГн, но он должен работать для катушек индуктивности немного меньше или намного больше.

Шаг 1. Необходимые материалы

Ø Arduino uno / nano x 1

Ø LM393 Компаратор x 1

Ø 1n5819 / 1n4001 диод x 1

Резистор Ø 150 Ом x 1

Резистор Ø 1 кОм x 2

Ø 1 мкФ неполярный конденсатор x 1

Ø Неизвестные индукторы

Ø ЖК (16 x 2) x 1

Ø ЖК-модуль I2C x 1

Ø перемычки и разъемы

Шаг 2: Необходимое оборудование

Ø резак

Ø Паяльник

Ø Клеевой пистолет

Шаг 3: Справочная информация

Катушка индуктивности, подключенная параллельно конденсатору, называется LC.

Типичный измеритель индуктивности представляет собой не что иное, как LC-генератор широкого диапазона. При измерении индуктивности добавленная индуктивность изменяет выходную частоту генератора. И, вычислив это изменение частоты, мы можем вывести индуктивность в зависимости от измерения.

Микроконтроллеры плохо анализируют аналоговые сигналы. АЦП ATMEGA328 способен производить выборку аналоговых сигналов с частотой 9600 Гц или 0,1 мс, что быстро, но далеко не то, что требуется для этого проекта. Давайте продолжим и воспользуемся микросхемой, специально разработанной для преобразования сигналов реального мира в базовые цифровые сигналы: компаратор LM393, который переключается быстрее, чем обычный операционный усилитель LM741. Как только напряжение на LC-цепи станет положительным, LM393 перейдет в плавающий режим, который можно поднять с помощью подтягивающего резистора. Когда напряжение в цепи LC становится отрицательным, LM393 замыкает свой выход на землю. Я заметил, что LM393 имеет высокую емкость на выходе, поэтому я использовал подтяжку с низким сопротивлением.

Итак, что мы сделаем, это подадим импульсный сигнал на LC-цепь. В этом случае это будет 5 вольт от ардуино. Заряжаем схему на некоторое время. Затем мы изменяем напряжение с 5 вольт непосредственно на 0. Этот импульс заставит цепь резонировать, создавая смягченный синусоидальный сигнал, колеблющийся на резонансной частоте. Что нам нужно сделать, так это измерить эту частоту, а затем, используя формулы, получить значение индуктивности.

Шаг 4: формулы

Как мы знаем, частота LC ckt равна:

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

Поэтому мы изменили приведенное выше уравнение таким образом, чтобы найти неизвестную индуктивность в цепи. Тогда окончательный вариант уравнения:

L = 1/4 * пи ^ 2 * е ^ 2 * С

В приведенных выше уравнениях, где F - резонансная частота, C - емкость, а L - индуктивность.

Шаг 5: Схема (схематическая и фактическая)

Шаг 6. Значение функции PulseIn ()

Считывает импульс (ВЫСОКИЙ или НИЗКИЙ) на контакте. Например, если значение HIGH, pulseIn () ожидает перехода вывода из LOW в HIGH, запускает отсчет времени, затем ждет, пока вывод перейдет в LOW, и останавливает отсчет времени. Возвращает длину импульса в микросекундах.

или сдается и возвращает 0, если в течение тайм-аута не было получено полного импульса.

Синхронизация этой функции была определена эмпирически и, вероятно, покажет ошибки в более длинных импульсах. Работает с импульсами длительностью от 10 микросекунд до 3 минут.

Синтаксис

pulseIn (вывод, значение)

pulseIn (вывод, значение, тайм-аут)

Шаг 7: последовательный выход

В этом проекте я использую последовательную связь со скоростью 9600 бод, чтобы посмотреть результат на последовательном мониторе.

Шаг 8: Значение проекта

Ø Сделай сам проект (проект DIY), чтобы найти неизвестную индуктивность в диапазоне от 100 мкГн до нескольких тысяч мкГн.

Ø Если вы увеличиваете емкость в цепи, а также ее соответствующее значение в коде Arduino, тогда диапазон для поиска неизвестной индуктивности также в некоторой степени увеличивается.

Ø Этот проект разработан, чтобы дать приблизительное представление о поиске неизвестной индуктивности.

Шаг 9: Адаптер ЖК-дисплея с последовательным интерфейсом I2C

Адаптер ЖК-дисплея с последовательным интерфейсом I2C преобразует параллельный ЖК-дисплей 16 x 2 символа в ЖК-дисплей с последовательным интерфейсом i2C, которым можно управлять с помощью всего 2 проводов. В адаптере используется микросхема PCF8574, которая служит в качестве расширителя ввода-вывода, который взаимодействует с Arduino или любым другим микроконтроллером по протоколу I2C. К одной и той же двухпроводной шине I2C можно подключить до 8 ЖК-дисплеев, при этом каждая плата имеет свой адрес.

Прилагается библиотека Arduino lcd I2C.

Шаг 10: Snapshorts проекта

Конечный вывод на жк проекта с индукторами или без них.

Шаг 11: Код Arduino

код Arduino прилагается.