Arduino CAP-ESR-FREQ Meter: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Meter CAP-ESR-FREQ dengan Arduino Duemilanove.

Dalam arahan ini, anda boleh mendapatkan semua maklumat yang diperlukan mengenai alat pemeteran berdasarkan Arduino Duemilanove. Dengan instrumen ini, anda dapat mengukur tiga perkara: nilai kapasitor dalam nanofarad dan mikrofarad, rintangan serie setara (nilai ESR) sebuah kapasitor dan frekuensi terakhir tetapi paling tidak antara 1 Herz an 3 MegaHerz. Ketiga-tiga reka bentuk berdasarkan perihal yang saya dapati di forum Arduino dan di Hackerstore. Setelah menambahkan beberapa kemas kini saya menggabungkannya menjadi satu instrumen, dikendalikan dengan hanya satu program Arduino ino. Meter yang berbeza dipilih melalui suis pemilih tiga kedudukan S2, disambungkan ke pin A1, A2 dan A3. Penetapan ESR dan pemilihan semula meter dilakukan melalui satu butang tekan S3 pada A4. Switch S1 adalah suis ON / OFF kuasa, diperlukan untuk kuasa bateri 9 V DC apabila meter tidak disambungkan ke PC melalui USB. Pin ini digunakan untuk input: A0: input nilai esr. A5: input kapasitor. D5: frekuensi input.

Meter menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) berdasarkan chipset Hitachi HD44780 (atau serasi), yang terdapat pada kebanyakan LCD berasaskan teks. Perpustakaan berfungsi dalam mod 4-bit (iaitu menggunakan 4 baris data sebagai tambahan kepada garis kawalan rs, enabled, dan rw). Saya memulakan projek ini dengan lcd dengan hanya 2 datalines (sambungan SDA dan SCL I2C) tetapi malangnya ini bertentangan dengan perisian lain yang saya gunakan untuk meter. Pertama saya akan menerangkan dia tiga meter yang berbeza dan akhirnya arahan pemasangan. Dengan setiap jenis meter, anda juga boleh memuat turun fail Arduino ino yang berasingan, jika anda hanya ingin memasang jenis meter khusus itu.

Langkah 1: Meter Kapasitor

Meter kapasitor digital berdasarkan reka bentuk dari Hackerstore. Mengukur nilai kapasitor:

Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor menyimpan cas elektrik. Meter Arduino bergantung pada sifat asas kapasitor yang sama: pemalar masa. Pemalar masa ini ditakrifkan sebagai masa yang diperlukan untuk voltan merentasi kapasitor mencapai 63.2% voltannya apabila dicas sepenuhnya. Arduino dapat mengukur kapasitansi kerana masa yang diperlukan oleh kapasitor untuk secara langsung berkaitan dengan kapasitansnya dengan persamaan TC = R x C. TC adalah pemalar masa kapasitor (dalam beberapa saat). R adalah rintangan litar (dalam Ohms). C adalah keupayaan kapasitor (dalam Farads). Rumus untuk mendapatkan nilai kapasitansi di Farads adalah C = TC / R.

Dalam meter ini nilai R dapat ditetapkan untuk penentukuran antara 15kOhm dan 25 kOhm melalui potmeter P1. Kapasitor diisi melalui pin D12 dan dikeluarkan untuk pemeteran seterusnya melalui pin D7. Nilai voltan yang dicas diukur melalui pin A5. Nilai analog penuh pada pin ini adalah 1023, jadi 63.2% diwakili oleh nilai 647. Apabila nilai ini dicapai, program mengira nilai kapasitor berdasarkan formula yang disebutkan di atas.

Langkah 2: Meter ESR

Lihat untuk definisi ESR

Lihat topik forum Arduino yang asal https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Terima kasih kepada szmeu untuk permulaan topik ini dan mikanb untuk rancangan esr50_AutoRange-nya. Saya menggunakan reka bentuk ini termasuk sebahagian besar komen dan penambahbaikan untuk reka bentuk meter esr saya.

KEMASKINI Mei 2021: Kadang-kadang meter ESR saya pelik. Saya menghabiskan banyak masa untuk mencari alasan tetapi tidak menjumpainya. Memeriksa halaman forum Arduino yang asli seperti yang disebutkan di atas boleh menjadi penyelesaian….

Equivalent Series Resistance (ESR) adalah rintangan dalaman yang muncul secara bersiri dengan kapasitansi peranti. Ia boleh digunakan untuk mencari kapasitor yang rosak semasa sesi pembaikan. Tidak ada kapasitor yang sempurna dan ESR berasal dari rintangan plumbum, aluminium foil dan elektrolit. Selalunya merupakan parameter penting dalam reka bentuk bekalan kuasa di mana ESR kapasitor output dapat mempengaruhi kestabilan pengatur (iaitu, menyebabkan ia berayun atau bereaksi berlebihan terhadap transien dalam beban). Ini adalah salah satu ciri kapasitor yang tidak ideal yang boleh menyebabkan pelbagai masalah prestasi dalam litar elektronik. Nilai ESR yang tinggi menurunkan prestasi kerana kehilangan kuasa, bunyi bising dan penurunan voltan yang lebih tinggi.

Semasa ujian, arus yang diketahui dilalui kapasitor untuk waktu yang sangat singkat sehingga kapasitor tidak dapat dicas sepenuhnya. Arus menghasilkan voltan di seluruh kapasitor. Voltan ini akan menjadi produk arus dan ESR kapasitor ditambah voltan yang boleh diabaikan kerana cas kecil pada kapasitor. Oleh kerana arus diketahui, nilai ESR dikira dengan membahagikan voltan yang diukur dengan arus. Hasilnya kemudian dipaparkan pada paparan meter. Arus ujian dihasilkan melalui transistor Q1 dan Q2, nilainya adalah 5mA (tetapan jarak tinggi) dan 50mA, (tetapan jarak rendah) melalui R4 dan R6. Discharching dilakukan melalui transistor Q3. Voltan kapasitor diukur melalui input analog A0.

Langkah 3: Meter Kekerapan

Lihat untuk data asal forum Arduino: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0 # main_content_section. Terima kasih kepada arduinoaleman kerana reka bentuk meter frekuensi yang hebat.

Pembilang frekuensi berfungsi seperti berikut: Pemasa / Pembilang 16bit akan menambahkan semua jam yang masuk dari pin D5. Timer / Counter2 akan menghasilkan gangguan setiap milisaat (1000 kali sesaat). Sekiranya terdapat limpahan di Timer / Counter1, overflow_counter akan meningkat satu. Selepas 1000 gangguan (= tepat satu saat) jumlah limpahan akan dikalikan dengan 65536 (ini adalah ketika kaunter mengalir). Dalam kitaran 1000, nilai kaunter semasa akan ditambahkan, memberikan anda jumlah kutu jam yang masuk pada saat terakhir. Dan ini sama dengan frekuensi yang ingin anda ukur (frekuensi = jam sesaat). Pengukuran prosedur (1000) akan menyiapkan pembilang dan memulakannya. Selepas itu gelung WHILE akan menunggu sehingga gangguan rutin servive menetapkan pengukuran_ sudah menjadi BENAR. Ini betul-betul selepas 1 saat (1000ms atau 1000 gangguan). Bagi peminat, pembilang frekuensi ini berfungsi dengan sangat baik (selain daripada frekuensi yang lebih rendah, anda boleh mendapatkan ketepatan 4 atau 5 digit). Terutama dengan frekuensi yang lebih tinggi, kaunter menjadi sangat tepat. Saya telah memutuskan untuk memaparkan hanya 4 digit. Walau bagaimanapun, anda boleh menyesuaikannya di bahagian output LCD. Anda mesti menggunakan pin D5 Arduino sebagai input frekuensi. Ini adalah prasyarat untuk menggunakan 16bit Timer / Counter1 cip ATmega. (sila periksa pin Arduino untuk papan lain). Untuk mengukur isyarat analog atau isyarat voltan rendah, preamplifier ditambah dengan transistor pra-penguat BC547 dan pembentuk denyut blok (pencetus Schmitt) dengan IC 74HC14N.

Langkah 4: Perhimpunan Komponen

Litar ESR dan CAP dipasang pada sekeping papan wangi dengan lubang jarak 0.1 inci. Litar FREQ dipasang pada papan serpihan yang terpisah (litar ini ditambahkan kemudian). Untuk sambungan berwayar digunakan header lelaki. Skrin lcd dipasang di penutup atas kotak, bersama dengan suis ON / OFF. (Dan satu suis ganti untuk kemas kini di masa hadapan). Susun atur dibuat di atas kertas (lebih mudah daripada menggunakan Fritzing atau program reka bentuk lain). Susun atur kertas ini kemudian juga digunakan untuk memeriksa litar sebenar.

Langkah 5: Pemasangan Kotak

Kotak plastik hitam (dimensi WxDxH 120x120x60 mm) digunakan untuk memasang semua komponen dan kedua-dua papan litar. Arduino, rangkaian perfboard dan pemegang bateri dipasang pada plat pemasangan kayu 6mm untuk pemasangan dan pematerian yang mudah. Dengan cara ini semuanya dapat dipasang dan apabila selesai ia boleh diletakkan di dalam kotak. Di bawah papan litar dan spacer nilon Arduino digunakan untuk mengatasi papan dari lenturan.

Langkah 6: Pendawaian Akhir

Akhirnya semua sambungan berwayar dalaman disolder. Apabila ini selesai, saya menguji transistor pensuisan esr, melalui sambungan ujian T1, T2 dan T3 dalam rajah pendawaian. Saya menulis program ujian kecil untuk menukar output yang disambungkan D8, D9 dan D10 dari TINGGI ke RENDAH setiap saat dan memeriksa ini pada sambungan T1, T2 dan T3 dengan osiloskop. Untuk menyambungkan kapasitor yang diuji sepasang wayar ujian pendek adalah dibuat dengan sambungan klip buaya.

Untuk pemeteran frekuensi wayar ujian lebih lama boleh digunakan.

Selamat menjalani ujian!