RC-метр с использованием микроконтроллера Tiva: 7 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Для этого проекта RC-метр на основе микроконтроллера разработан и реализован так, чтобы быть портативным, точным, простым в использовании и относительно дешевым в изготовлении. Он прост в использовании, и пользователь может легко выбрать режим измерителя: сопротивление или емкость.

СОПРОТИВЛЕНИЕ:

Сопротивление неизвестного компонента можно измерить с помощью правила делителя напряжения, когда неизвестный компонент подключен последовательно с известным резистором. Подается известное напряжение (Vcc), и падение напряжения на нем прямо пропорционально его сопротивлению. Для автоматического выбора диапазона используются 4 схемы JFET, которые сравнивают неизвестное напряжение сопротивления и дают наилучшее значение.

ЕМКОСТЬ:

Для емкости - время, необходимое для зарядки полностью разряженного конденсатора до 0,632 напряжения питания VS; находится через счетчик в микроконтроллере и делится на значение известного сопротивления, т.е. 10 кОм, чтобы получить емкость. Измеренное значение отображается на ЖК-дисплее, который представляет собой значение с плавающей запятой.

Шаг 1. Оборудование и компоненты

Мы будем использовать следующие компоненты:

1. Микроконтроллер TM4C123GH6PM

Микроконтроллер Cortex-M, выбранный для аппаратного программирования и взаимодействия, - это TM4C123 от Texas Instruments. Этот микроконтроллер принадлежит к высокопроизводительной архитектуре на базе ARM Cortex-M4F и имеет широкий набор интегрированных периферийных устройств.

2. ЖК-дисплей

Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) заменяет семисегментный дисплей из-за снижения стоимости и большей гибкости для отображения буквенно-цифровых символов. Более продвинутые графические дисплеи теперь доступны по номинальной цене. Мы будем использовать LCD 16x2.

3. 2N7000 МОП-транзистор

2N7000 - это N-канальные полевые МОП-транзисторы с расширенным режимом работы, используемые для маломощных коммутационных приложений, с различными схемами выводов и номинальными токами. В корпусе TO-92 2N7000 представляет собой устройство на 60 В. Он может переключать 200 мА.

4. Сопротивление

Сопротивления 100 Ом, 10 кОм, 100 кОм, 698 кОм используются для автоматического выбора диапазона в измерителе сопротивления и 10 кОм для цепи в измерителе емкости.

Шаг 2: НАСТРОЙКА ПИН-кода

Порядок, в котором мы будем прикреплять булавки, показан на рисунке:

Шаг 3: РАБОТА

R метр

Принцип

Измеритель R разработан по принципу деления напряжения. В нем говорится, что напряжение делится между двумя последовательными резисторами прямо пропорционально их сопротивлению.

Работающий

Мы использовали четыре схемы полевых МОП-транзисторов, обеспечивающих переключение. Когда необходимо измерить неизвестное сопротивление, в первую очередь измеряется напряжение на неизвестном сопротивлении, которое является общим для каждой из 4 цепей, с использованием правила делителя напряжения. Теперь АЦП выдает значение напряжения на каждом известном резисторе и отображает его на ЖК-дисплее. Принципиальная схема и разводка печатной платы R-метра показаны на рисунке.

В нашей схеме мы используем 5 управляющих контактов микроконтроллера, то есть PD2, PC7, PC6, PC5 и PC4. Эти контакты используются для подачи 0 или 3,3 В на соответствующую цепь. Вывод АЦП, то есть PE2, измеряет напряжение, а ЖК-дисплей отображает его на экране.

C метр

Принцип

Для измерения C мы используем понятие постоянной времени.

Работающий

Существует простая RC-цепь, входное постоянное напряжение которой контролируется нами, т. Е. С помощью вывода PD3 устройства tiva, на который мы подаем на схему 3,3 Вольт. Как только мы делаем вывод PD3 выходом, мы запускаем таймер, а также начинаем измерять напряжение на конденсаторе с помощью аналого-цифрового преобразователя, который уже присутствует в tiva. Как только напряжение составляет 63 процента от входного (что в нашем case is 2.0856), мы останавливаем таймер и прекращаем подачу питания на нашу схему. Затем мы измеряем время, используя значение счетчика и частоту. мы используем R известного значения, т.е.10k, так что теперь у нас есть время и R, мы можем просто и значение емкости, используя следующую формулу:

t = RC

Шаг 4: КОДИРОВКА И ВИДЕО

Вот коды проекта и таблицы используемых компонентов.

Код проекта был написан в Keil Microvision 4. Вы можете загрузить его с веб-сайта Keil 4. Для получения подробной информации о различных строках кодов, вам предлагается ознакомиться с таблицей данных микроконтроллера tiva по адресу https:// www. ti.com/lit/gpn/tm4c123gh6pm

Шаг 5: РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты различных номиналов резисторов и конденсаторов представлены в виде таблиц, и их сравнение также показано на рисунке.

Шаг 6: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основная цель этого проекта - разработать измеритель LCR на основе микроконтроллера для измерения индуктивности, емкости и сопротивления. Цель была достигнута, поскольку измеритель работает и может находить значения для всех трех компонентов при нажатии кнопки и подключении неизвестного компонента. Микроконтроллер отправляет сигнал и измеряет отклик компонентов, который преобразуется в цифровую форму и анализируется с использованием запрограммированных формул в микроконтроллере для получения желаемого значения. Результат отправляется на ЖК-дисплей для отображения.

Шаг 7: ОТДЕЛЬНОЕ СПАСИБО

Особая благодарность членам моей группы и моему инструктору, который помог мне в этом проекте. Надеюсь, вы найдете это поучительное дело интересным. Это Фатима Аббас из UET Signing Off.

Надеюсь скоро принести вам еще. А пока береги себя:)