Đồng hồ đo RC sử dụng vi điều khiển Tiva: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Đối với dự án này, một máy đo RC dựa trên bộ điều khiển vi mô được thiết kế và thực hiện để có thể di động, chính xác, sử dụng đơn giản và tương đối rẻ để chế tạo. Nó rất đơn giản để sử dụng và người dùng có thể chọn chế độ của đồng hồ một cách dễ dàng như: điện trở hoặc điện dung.

SỨC CẢN:

Điện trở của một thành phần chưa biết có thể được đo bằng cách sử dụng quy tắc chia điện áp trong đó thành phần chưa biết được mắc nối tiếp với một điện trở đã biết. Một điện áp đã biết (Vcc) được cung cấp và điện áp rơi trên nó tỷ lệ thuận với điện trở của nó. Để tự động điều chỉnh, 4 mạch JFET được sử dụng để so sánh điện áp kháng chưa biết và cho giá trị tốt nhất.

NĂNG LỰC:

Đối với điện dung, thời gian cần thiết để một tụ điện phóng điện hoàn toàn đến 0,632 điện áp nguồn, VS; được tìm thấy thông qua bộ đếm trong bộ điều khiển vi mô và nó được chia cho giá trị của điện trở đã biết, tức là 10k để tạo ra điện dung. Giá trị đo được hiển thị trên màn hình LCD cung cấp giá trị dấu phẩy động.

Bước 1: Phần cứng và thành phần

Chúng tôi sẽ sử dụng các thành phần sau:

1. Vi điều khiển TM4C123GH6PM

Bộ vi điều khiển Cortex-M được chọn để lập trình dựa trên phần cứng và kết nối giao diện là TM4C123 của Texas Instruments. Bộ vi điều khiển này thuộc kiến trúc dựa trên ARM Cortex-M4F hiệu suất cao và được tích hợp nhiều thiết bị ngoại vi.

2. LCD

Màn hình tinh thể lỏng (LCD) đang thay thế màn hình bảy đoạn do các chi phí của nó và linh hoạt hơn để hiển thị các ký tự chữ và số. Các màn hình đồ họa cao cấp hơn hiện cũng có sẵn với giá danh nghĩa, chúng tôi sẽ sử dụng màn hình LCD 16x2.

3. 2N7000 MOSFET

2N7000 là MOSFET kênh N, chế độ nâng cao được sử dụng cho các ứng dụng chuyển mạch công suất thấp, với sự sắp xếp đạo trình khác nhau và xếp hạng hiện tại. Được đóng gói trong vỏ bọc TO-92, 2N7000 là thiết bị 60 V. Nó có thể chuyển 200 mA.

4. Kháng chiến

Các điện trở 100 ohm, 10kohm, 100kohm, 698kohm đang được sử dụng để tự động sắp xếp trong đồng hồ đo Điện trở và 10k cho mạch trong đồng hồ đo điện dung.

Bước 2: CẤU HÌNH PIN

Thứ tự mà chúng tôi sẽ gắn các chân được hiển thị trong hình:

Bước 3: LÀM VIỆC

R Meter

Nguyên tắc

Đồng hồ R được thiết kế theo nguyên tắc phân chia điện áp. Nó nói rằng Điện áp được chia giữa hai điện trở nối tiếp tỷ lệ thuận với điện trở của chúng.

Đang làm việc

Chúng tôi đã sử dụng bốn mạch MOSFET cung cấp chuyển mạch. Bất cứ khi nào cần đo một điện trở chưa biết, trước hết điện áp được đo trên điện trở chưa biết, thường gặp cho mỗi mạch trong số 4 mạch bằng cách sử dụng quy tắc chia điện áp. Bây giờ ADC cung cấp giá trị của điện áp trên mỗi điện trở đã biết và hiển thị nó trên màn hình LCD. Sơ đồ mạch và cách bố trí PCB cho đồng hồ R được thể hiện trong hình.

Trong mạch của chúng tôi, chúng tôi đang sử dụng 5 chân điều khiển của vi điều khiển, tức là PD2, PC7, PC6, PC5 và PC4. Các chân này được sử dụng để cung cấp 0 hoặc 3,3V cho mạch tương ứng. Chân ADC tức là PE2 đo điện áp và LCD hiển thị nó trên màn hình.

C Meter

Nguyên tắc

Đối với phép đo C, chúng ta đang sử dụng khái niệm hằng số thời gian.

Đang làm việc

Có một mạch RC đơn giản, điện áp DC đầu vào được chúng tôi điều khiển, tức là bằng cách sử dụng chân PD3 của tiva. Trên đó chúng tôi cung cấp 3,3Volts cho mạch. Ngay sau khi chúng tôi tạo đầu ra chân PD3, chúng tôi khởi động bộ đếm thời gian và cũng bắt đầu đo điện áp trên tụ điện bằng bộ chuyển đổi Tương tự sang kỹ thuật số, đã có trong tiva. Ngay khi điện áp là 63 phần trăm đầu vào (trong đó của chúng tôi trường hợp là 2.0856), chúng tôi dừng bộ đếm thời gian và chúng tôi ngừng cung cấp cho mạch của chúng tôi, sau đó chúng tôi đo thời gian bằng cách sử dụng giá trị bộ đếm và tần số. chúng ta đang sử dụng R có giá trị đã biết, tức là 10k, Vì vậy, bây giờ chúng ta có thời gian và R, chúng ta có thể đơn giản và giá trị của điện dung bằng công thức sau:

t = RC

Bước 4: MÃ VÀ VIDEO

Đây là mã dự án và bảng dữ liệu của các thành phần được sử dụng.

Dự án đã được mã hóa trong Keil Microvision 4. Bạn có thể tải xuống từ trang web của Keil 4. Để biết chi tiết về các dòng mã khác nhau, bạn nên xem qua datasheet của tiva micro-controller tại https:// www. ti.com/lit/gpn/tm4c123gh6pm

Bước 5: KẾT QUẢ

Kết quả của các giá trị khác nhau của điện trở và tụ điện được hiển thị dưới dạng bảng và so sánh chúng cũng được thể hiện trong hình.

Bước 6: KẾT LUẬN

Mục tiêu chính của dự án này là thiết kế một máy đo LCR dựa trên vi điều khiển để đo Điện cảm, Điện dung và Điện trở. Mục tiêu đạt được khi đồng hồ hoạt động và có thể xác định các giá trị cho cả ba thành phần khi nhấn nút và thành phần không xác định được kết nối. Bộ vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu và đo phản ứng của các thành phần được chuyển đổi sang dạng kỹ thuật số và phân tích bằng các công thức được lập trình trong vi điều khiển để đưa ra giá trị mong muốn. Kết quả được gửi đến màn hình LCD để hiển thị.

Bước 7: CÁM ƠN ĐẶC BIỆT

Đặc biệt Cảm ơn các thành viên trong nhóm của tôi và Người hướng dẫn đã giúp tôi thực hiện dự án này. Tôi hy vọng bạn thấy hướng dẫn này thú vị. Đây là Fatima Abbas từ UET Signing Off.

Hy vọng sẽ sớm mang lại cho bạn một số chi tiết. Đến lúc đó hãy chăm sóc:)