Arduino CAP-ESR-FREQ Metr: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Arduino Duemilanove ilə CAP-ESR-FREQ sayğacı.

Bu təlimatda Arduino Duemilanove -a əsaslanan bir ölçü aləti haqqında lazım olan bütün məlumatları tapa bilərsiniz. Bu cihazla üç şeyi ölçə bilərsiniz: nanofaradlar və mikrofaradlardakı kondansatör dəyərləri, bir kondansatörün ekvivalent seriya müqaviməti (ESR dəyəri) və 1 Herz ilə 3 MegaHerz arasındakı ən son deyil. Hər üç dizayn Arduino forumunda və Hackerstore -da tapdığım təsvirlərə əsaslanır. Bir neçə yeniləmə əlavə etdikdən sonra onları yalnız bir Arduino ino proqramı ilə idarə olunan bir alətə birləşdirdim. Fərqli sayğaclar A1, A2 və A3 sancaqlarına qoşulmuş üç mövqedən S2 açarı ilə seçilir. ESR sıfırlama və sayğac seçiminin sıfırlanması A4 üzərindəki tək bir düymə S3 vasitəsilə aparılır. Switch S1, sayğac USB vasitəsilə PC -yə qoşulmadıqda 9 V DC batareya gücü üçün lazım olan güc AÇMA/KAPATMA açarıdır. Bu pinlər giriş üçün istifadə olunur: A0: esr dəyər girişi A5: kondansatör girişi D5: tezlik giriş.

Metr əksər mətn əsaslı LCD-lərdə olan Hitachi HD44780 (və ya uyğun) çipsetə əsaslanan Maye Kristal Ekran (LCD) istifadə edir. Kitabxana 4 bit rejimində işləyir (yəni rs, etkinleştir və rw nəzarət xətlərinə əlavə olaraq 4 məlumat xəttindən istifadə etməklə). Bu layihəyə cəmi 2 datalini olan bir lcd ilə başladım (SDA və SCL I2C əlaqələri), amma təəssüf ki, bu sayğaclar üçün istifadə etdiyim digər proqramlarla ziddiyyət təşkil etdi. Əvvəlcə üç fərqli sayğacı və nəhayət montaj təlimatlarını izah edəcəyəm. Hər bir sayğac növü ilə ayrı bir Arduino ino faylını da yükləyə bilərsiniz, yalnız bu xüsusi sayğac növünü quraşdırmaq istəyirsinizsə.

Addım 1: Kondansatör sayğacı

Rəqəmsal kondansatör sayğacı Hackerstore -un dizaynına əsaslanır. Bir kondansatörün dəyərinin ölçülməsi:

Kapasitans, bir kondansatörün elektrik yükünü saxlama qabiliyyətinin ölçüsüdür. Arduino sayğacı kondansatörlərin eyni əsas xüsusiyyətinə əsaslanır: vaxt sabitidir. Bu zaman sabitliyi, tam doldurulduqda kondansatör üzərindəki gərginliyin gərginliyinin 63.2% -ə çatması üçün lazım olan vaxt olaraq təyin olunur. Bir Arduino, kapasitansı ölçə bilər, çünki bir kondansatörün yüklənmə müddəti onun tutumu ilə birbaşa bağlıdır TC = R x C. TC kondansatörün zaman sabitidir (saniyə). R dövrənin müqavimətidir (Ohm ilə). C, kondansatörün tutumudur (Faradlarda). Faradlarda kapasitans dəyərini əldə etmək üçün düstur C = TC/R -dir.

Bu sayğacda R dəyəri, potmetr P1 vasitəsilə 15kOhm və 25kOhm arasında kalibrləmə üçün təyin edilə bilər. Kondansatör D12 pin vasitəsilə doldurulur və D7 pin vasitəsilə növbəti ölçmə üçün boşaldılır. Yüklənmiş gərginlik dəyəri A5 pin vasitəsilə ölçülür. Bu pindəki tam analoq dəyəri 1023 -dir, buna görə 63.2% -i 647 dəyəri ilə təmsil olunur. Bu dəyərə çatdıqda proqram yuxarıda göstərilən düstura əsasən kondansatör dəyərini hesablayır.

Addım 2: ESR Metr

ESR https://en.wikipedia.org/wiki/Equivalent_series_resistance tərifi üçün baxın.

Orijinal Arduino forum mövzusuna baxın https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Bu mövzunun başlaması üçün szmeu və esr50_AutoRange dizaynı üçün mikanb sayəsində. Esr sayğac dizaynım üçün şərhlərin və təkmilləşdirmələrin çoxu daxil olmaqla bu dizayndan istifadə etdim.

2021 -ci il mayın yenilənməsi: ESR sayğacım bəzən qəribə davranır. Səbəbləri tapmaq üçün çox vaxt sərf etdim, amma tapa bilmədim. Orijinal Arduino forum səhifələrini yuxarıda qeyd edildiyi kimi yoxlamaq həll ola bilər ….

Ekvivalent Seriyalı Müqavimət (ESR), cihazın kapasitansı ilə ardıcıl olaraq görünən daxili müqavimətdir. Təmir seansları zamanı səhv kondansatörləri tapmaq üçün istifadə edilə bilər. Heç bir kondansatör mükəmməl deyil və ESR, alüminium folqa və elektrolitlərin müqavimətindən qaynaqlanır. Çıxış kondansatörünün ESR -nin tənzimləyicinin sabitliyinə təsir göstərə biləcəyi enerji təchizatı dizaynında tez -tez vacib bir parametrdir (yəni onun salınmasına və ya yükdəki keçicilərə həddindən artıq reaksiya verməsinə). Elektron sxemlərdə müxtəlif performans problemlərinə səbəb ola bilən bir kondansatörün ideal olmayan xüsusiyyətlərindən biridir. Yüksək bir ESR dəyəri, enerji itkisi, səs -küy və daha yüksək bir gərginlik düşməsi səbəbindən performansı pisləşdirir.

Test zamanı məlum bir cərəyan kondansatördən çox qısa müddət ərzində keçir, buna görə də kondansatör tamamilə doldurulmur. Cari kondansatör üzərində bir gərginlik yaradır. Bu gərginlik, kondansatörün cərəyanının və ESR -nin məhsulu və kondansatördəki kiçik yük səbəbiylə əhəmiyyətsiz bir gərginlik olacaq. Cərəyan məlum olduğu üçün ESR dəyəri ölçülmüş gərginliyi cərəyana bölməklə hesablanır. Nəticələr sonra sayğac ekranında göstərilir. Test cərəyanları Q1 və Q2 tranzistorları vasitəsilə yaradılır, onların dəyərləri 5mA (yüksək diapazon ayarı) və 50mA, (aşağı diapazon ayarı) R4 və R6 vasitəsilə. Boşaltma tranzistor Q3 vasitəsilə aparılır. Kondansatör gərginliyi A0 analog girişi ilə ölçülür.

Addım 3: Tezlik Ölçən

Orijinal məlumatlar üçün Arduino forumuna baxın: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section. Böyük frekans sayğac dizaynına görə arduinoaleman'a təşəkkürlər.

Tezlik sayğacı aşağıdakı kimi işləyir: 16 bitlik Taymer/Sayıcı1, D5 pinindən gələn bütün saatları əlavə edəcək. Timer/Counter2 hər milisaniyədə (saniyədə 1000 dəfə) bir fasilə yaradacaq. Timer/Counter1 -də bir daşma varsa, overflow_counter bir artırılacaq. 1000 fasilədən sonra (= tam olaraq bir saniyə) daşqınların sayı 65536 ilə vurulacaq (bu, sayğacın axdığı vaxtdır). 1000 -ci dövrədə sayğacın cari dəyəri əlavə olunacaq və sizə son saniyədə daxil olan saat işarələrinin ümumi sayını verəcəkdir. Və bu ölçmək istədiyiniz tezliyə bərabərdir (tezlik = saniyədə saatlar). Prosedur ölçümü (1000) sayğacları quracaq və onları işə salacaq. Bundan sonra bir WHILE döngəsi, fasiləli xidmət qaydası ölçüm_ready -ni DOĞRU olaraq təyin edənə qədər gözləyəcək. Bu tam olaraq 1 saniyədən sonra (1000 ms və ya 1000 fasilə). Həvəskarlar üçün bu tezlik sayğacı çox yaxşı işləyir (aşağı tezliklərdən başqa 4 və ya 5 rəqəmli dəqiqlik əldə edə bilərsiniz). Xüsusilə yüksək tezliklərdə sayğac çox dəqiq olur. Yalnız 4 rəqəmi göstərməyə qərar verdim. Ancaq bunu LCD çıxış bölməsində tənzimləyə bilərsiniz. Tezlik girişi olaraq Arduinonun D5 pinindən istifadə etməlisiniz. Bu, ATmega çipinin 16bit Timer/Counter1 istifadə etməsi üçün bir şərtdir. (digər lövhələr üçün Arduino pinini yoxlayın). Analoq siqnalları və ya aşağı gərginlikli siqnalları ölçmək üçün əvvəlcədən gücləndirici BC547 tranzistoru və 74HC14N IC ilə bir blok nəbz formalaşdırıcısı (Schmitt tetikleyicisi) ilə bir preamplifier əlavə olunur.

Addım 4: Komponentlərin Qurulması

ESR və CAP sxemləri 0,1 düym məsafədə deşikləri olan bir taxta parçasına quraşdırılmışdır. FREQ dövrə ayrı bir taxta üzərində quraşdırılmışdır (bu dövrə daha sonra əlavə edilmişdir). Simli bağlantılar üçün kişi başlıqları istifadə olunur. LCD ekran, ON/OFF açarı ilə birlikdə qutunun üst qapağına quraşdırılmışdır. (Və gələcək yeniləmələr üçün bir ehtiyat keçid). Layihə kağız üzərində hazırlanmışdır (Fritzing və ya digər dizayn proqramlarından istifadə etməkdən daha asandır). Bu kağız düzeni daha sonra əsl dövrəni yoxlamaq üçün də istifadə edildi.

Addım 5: Qutunun Qurulması

Qara plastik bir qutu (ölçüləri WxDxH 120x120x60 mm) bütün komponentləri və hər iki elektron lövhəni montaj etmək üçün istifadə edilmişdir. Arduino, perfboard sxemləri və batareya tutacağı 6 mm taxta montaj lövhəsinə quraşdırılıb və asan lehimlənir. Bu şəkildə hər şeyi yığmaq və bitirdikdən sonra qutunun içərisinə yerləşdirmək olar. Lövhələrin əyilməsinin qarşısını almaq üçün dövrə lövhələri və Arduino neylon ayırıcılar istifadə edilmişdir.

Addım 6: Son Kablolama

Nəhayət, bütün daxili kabel əlaqələri lehimlənir. Bu tamamlandıqda, tel sxemində T1, T2 və T3 test əlaqələri vasitəsilə esr keçid tranzistorlarını sınadım. Bağlanan D8, D9 və D10 çıxışlarını hər saniyədə YÜKSƏDƏN LOW olaraq dəyişdirmək üçün kiçik bir test proqramı yazdım və bunu T1, T2 və T3 bağlantılarında bir osiloskopla yoxladım. timsah klip bağlantıları ilə hazırlanmışdır.

Tezlik ölçmə üçün daha uzun test telləri istifadə edilə bilər.

Xoşbəxt sınaq!