Máy đo điện cảm sử dụng Arduino: 12 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Ở đây chúng ta sẽ xây dựng một đồng hồ đo điện cảm bằng vi điều khiển Arduino. Sử dụng phương pháp này, chúng tôi có thể tính toán độ tự cảm khoảng 80uH đến 15, 000uH, nhưng nó sẽ hoạt động đối với cuộn cảm nhỏ hơn một chút hoặc lớn hơn nhiều.

Bước 1: Vật liệu cần thiết

Ø Arduino una / nano x 1

Ø Bộ so sánh LM393 x 1

Ø 1n5819 / 1n4001 diode x 1

Điện trở Ø 150 ohm x 1

Ø Điện trở 1k ohm x 2

Ø Tụ điện không phân cực 1uF x 1

Ø Cuộn cảm không xác định

Ø Màn hình LCD (16 x 2) x 1

Ø Mô-đun LCD I2C x 1

Ø Dây nhảy & Đầu cắm

Bước 2: Thiết bị cần thiết

Ø Máy cắt

Ø Sắt hàn

Ø Súng bắn keo

Bước 3: Nền

Một cuộn cảm mắc song song với một tụ điện được gọi là LC

Mạch. Một máy đo độ tự cảm điển hình không là gì khác ngoài một dao động LC dải rộng. Khi đo một cuộn cảm, điện cảm thêm vào sẽ thay đổi tần số đầu ra của bộ dao động. Và bằng cách tính toán sự thay đổi tần số này, chúng ta có thể suy ra độ tự cảm tùy thuộc vào phép đo.

Bộ điều khiển vi mô rất khủng khiếp trong việc phân tích tín hiệu tương tự. ATMEGA328 ADC có khả năng lấy mẫu tín hiệu tương tự ở tần số 9600Hz hoặc 0,1ms, tốc độ nhanh nhưng không đạt được yêu cầu của dự án này. Hãy tiếp tục và sử dụng chip được thiết kế đặc biệt để chuyển tín hiệu thế giới thực thành tín hiệu kỹ thuật số cơ bản: Bộ so sánh LM393 chuyển đổi nhanh hơn so với một amp op LM741 bình thường. Ngay sau khi điện áp trên mạch LC trở nên dương, LM393 sẽ nổi, có thể được kéo lên cao bằng một điện trở kéo lên. Khi điện áp trên mạch LC trở thành âm, LM393 sẽ kéo đầu ra của nó xuống đất. Tôi nhận thấy rằng LM393 có điện dung cao trên đầu ra của nó, đó là lý do tại sao tôi sử dụng điện trở thấp kéo lên.

Vì vậy, những gì chúng ta sẽ làm là áp dụng một tín hiệu xung cho mạch LC. Trong trường hợp này, nó sẽ là 5 volt từ arduino. Chúng tôi sạc mạch trong một thời gian. Sau đó ta thay đổi điện áp trực tiếp từ 5 vôn xuống 0. Xung đó sẽ làm cho mạch cộng hưởng tạo ra tín hiệu hình sin đệm dao động ở tần số cộng hưởng. Những gì chúng ta cần làm là đo tần số đó và sau đó sử dụng các công thức sẽ thu được giá trị điện cảm.

Bước 4: Công thức

Như chúng ta biết rằng tần số của LC ckt là:

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

Vì vậy, chúng tôi đã sửa đổi phương trình trên theo cách đó để tìm độ tự cảm chưa biết từ mạch. Khi đó, phiên bản cuối cùng của phương trình là:

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

Trong các phương trình trên, F là tần số cộng hưởng, C là điện dung và L là độ tự cảm.

Bước 5: Mạch (sơ đồ & thực tế)

Bước 6: Ý nghĩa của hàm PulseIn ()

Đọc một xung (CAO hoặc THẤP) trên một pin. Ví dụ, nếu giá trị là CAO, thì xungIn () sẽ đợi chân đi từ THẤP đến CAO, bắt đầu định thời gian, sau đó đợi chân chuyển sang THẤP và dừng định thời. Trả về độ dài của xung tính bằng micro giây

hoặc bỏ cuộc và trả về 0 nếu không nhận được xung hoàn chỉnh nào trong thời gian chờ.

Thời gian của chức năng này đã được xác định theo kinh nghiệm và có thể sẽ hiển thị lỗi trong các xung dài hơn. Hoạt động trên xung có độ dài từ 10 micro giây đến 3 phút.

Cú pháp

xungIn (pin, giá trị)

xungIn (pin, giá trị, thời gian chờ)

Bước 7: Đầu ra nối tiếp

Trong dự án đó, tôi sử dụng giao tiếp nối tiếp ở tốc độ truyền 9600 để xem kết quả trên màn hình nối tiếp.

Bước 8: Tầm quan trọng của dự án

Ø Tự làm dự án (dự án tự làm) để tìm độ tự cảm chưa biết lên đến một số dải từ 100uH đến hàng nghìn uH.

Ø Nếu bạn tăng điện dung trong mạch cũng như giá trị tương ứng của nó trong mã Arduino thì phạm vi tìm Điện cảm không xác định cũng tăng lên ở một mức độ nào đó.

Ø Dự án này được thiết kế để đưa ra ý tưởng sơ bộ nhằm tìm ra độ tự cảm chưa biết.

Bước 9: Bộ điều hợp màn hình LCD I2C nối tiếp

Bộ điều hợp màn hình LCD I2C nối tiếp chuyển đổi màn hình LCD 16 x 2 ký tự song song thành màn hình LCD i2C nối tiếp có thể được điều khiển chỉ qua 2 dây. Bộ điều hợp sử dụng chip PCF8574 đóng vai trò là bộ mở rộng I / O giao tiếp với Arduino hoặc bất kỳ vi điều khiển nào khác bằng cách sử dụng giao thức I2C. Tổng cộng có 8 màn hình LCD có thể được kết nối với cùng một bus I2C hai dây với mỗi bảng có một địa chỉ khác nhau.

Thư viện lcd I2C Arduino đính kèm.

Bước 10: Sơ đồ tóm tắt của Dự án

Đầu ra cuối cùng trên màn hình LCD của dự án có hoặc không có cuộn cảm

Bước 11: Mã Arduino

mã Arduino được đính kèm.