Arduino CAP-ESR-FREQ өлшеуіші: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

CAP-ESR-FREQ есептегіші Arduino Duemilanove бар.

Бұл нұсқаулықта сіз Arduino Duemilanove негізіндегі өлшеу құралы туралы барлық қажетті ақпаратты таба аласыз. Бұл құралдың көмегімен сіз үш нәрсені өлшей аласыз: нанофарадтар мен микрофарадтардағы конденсатордың мәндері, конденсатордың сериялық эквивалентінің кедергісі (ESR мәні) және 1 герц пен 3 мегагерц арасындағы жиілік. Барлық үш дизайн Arduino форумында және Hackerstore -да табылған сипаттамаларға негізделген. Кейбір жаңартуларды қосқаннан кейін мен оларды бір Arduino ino бағдарламасымен басқарылатын бір құралға біріктірдім. Әр түрлі есептегіштер A1, A2 және A3 түйреуіштеріне қосылған S2 үш позициялы таңдау қосқышы арқылы таңдалады. ESR нөлдеу және есептегішті таңдауды қалпына келтіру A4 бір S3 батырмасы арқылы жүзеге асырылады. S1 қосқышы - бұл қуат көзін қосу/өшіру қосқышы, есептегіш компьютерге USB арқылы қосылмаған кезде 9 В тұрақты ток қуатына қажет. Бұл түйіндер кіріс үшін қолданылады: A0: esr мәнінің кірісі. A5: конденсатордың кірісі. D5: жиілік енгізу.

Есептегіш Hitachi HD44780 (немесе үйлесімді) чипсетіне негізделген сұйық кристалды дисплейді (СКД) пайдаланады, ол көптеген мәтіндік СКД-де кездеседі. Кітапхана 4 разрядты режимде жұмыс істейді (яғни rs, қосу және rw басқару жолдарына қосымша 4 деректер желісін қолдану). Мен бұл жобаны тек 2 дата деректерімен (SDA және SCL I2C қосылымдары) lcd арқылы бастадым, бірақ, өкінішке орай, бұл мен есептегіштер үшін пайдаланылған басқа бағдарламалық жасақтамаға қайшы келді. Алдымен мен оған үш түрлі есептегішті, соңында құрастыру нұсқаулығын түсіндіремін. Есептегіштің әр түрімен сіз тек арнайы есептегіш түрін орнатқыңыз келсе, бөлек Arduino ino файлын жүктей аласыз.

1 -қадам: Конденсатордың есептегіші

Сандық конденсатор есептегіші Hackerstore дизайнына негізделген. Конденсатордың мәнін өлшеу:

Сыйымдылық - бұл конденсатордың электр зарядын сақтау қабілеттілігінің өлшемі. Arduino есептегіші конденсаторлардың негізгі қасиетіне сүйенеді: уақыт тұрақтысы. Бұл уақыт тұрақтысы толық зарядталған кезде конденсатордағы кернеудің кернеудің 63,2% жетуі үшін қажет уақыт ретінде анықталады. Arduino сыйымдылықты өлшей алады, себебі конденсатордың зарядталатын уақыты оның сыйымдылығына TC = R x C теңдігімен тікелей байланысты. TC - конденсатордың уақыт тұрақтысы (секундпен). R - тізбектің кедергісі (Оммен). C - конденсатордың сыйымдылығы (Фарадта). Фарадс сыйымдылық мәнін алу формуласы C = TC/R.

Бұл есептегіште R мәнін P1 потметрі арқылы 15кОм мен 25 кОм аралығында калибрлеуге орнатуға болады. Конденсатор D12 штыры арқылы зарядталады және D7 түйреуіші арқылы келесі өлшеу үшін шығарылады. Зарядталған кернеудің мәні A5 түйреуіші арқылы өлшенеді. Бұл түйреуіштегі толық аналогтық мән - 1023, сондықтан 63,2% 647 мәнімен көрсетіледі. Бұл мәнге жеткенде, бағдарлама конденсатордың мәнін жоғарыда көрсетілген формула бойынша есептейді.

2 -қадам: ESR өлшегіш

ESR анықтамасын қараңыз

Arduino форумының бастапқы тақырыбын қараңыз https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0 Осы тақырыптың басталуына szmeu және esr50_AutoRange дизайны үшін миканбқа рахмет. Мен бұл дизайнды қолдандым, оның ішінде менің есептегішімнің дизайны үшін көптеген түсініктемелер мен жақсартулар.

2021 жылдың мамырын жаңарту: Менің ESR өлшегішім кейде біртүрлі әрекет етеді. Мен себептерді іздеуге көп уақыт жұмсадым, бірақ таба алмадым. Жоғарыда айтылғандай Arduino форумының түпнұсқа беттерін тексеру шешім болуы мүмкін.

Эквивалентті сериялық қарсылық (ESR) - бұл құрылғының сыйымдылығымен қатар пайда болатын ішкі қарсылық. Оны жөндеу сеанстары кезінде ақаулы конденсаторларды табу үшін пайдалануға болады. Ешқандай конденсатор мінсіз емес және ESR сымдардың, алюминий фольга мен электролиттің кедергісінен туындайды. Көбінесе электрмен жабдықтауды жобалаудағы маңызды параметр болып табылады, онда шығыс конденсаторының ESR реттегіштің тұрақтылығына әсер етуі мүмкін (яғни оның тербелуіне немесе жүктемедегі өтпелі уақытқа шамадан тыс әсер етуіне). Бұл конденсатордың идеалды емес сипаттамаларының бірі, ол электрондық тізбектерде әр түрлі өнімділік мәселелерін тудыруы мүмкін. ESR жоғары мәні қуаттың жоғалуына, шуылға және кернеудің жоғарылауына байланысты өнімділікті төмендетеді.

Сынақ кезінде белгілі ток конденсатор арқылы өте қысқа уақыт ішінде өтеді, сондықтан конденсатор толық зарядталмайды. Ток конденсатордан кернеу шығарады. Бұл кернеу конденсатордың ток пен ЭТЖ -нің қосындысы болады және конденсатордағы зарядтың шамалы болуына байланысты шамалы кернеу болады. Ток белгілі болғандықтан, ESR мәні өлшенген кернеуді токқа бөлу арқылы есептеледі. Содан кейін нәтижелер есептегіш дисплейінде көрсетіледі. Сынақ токтары Q1 және Q2 транзисторлары арқылы жасалады, олардың мәндері 5мА (жоғары диапазон параметрі) және 50мА, (төмен диапазон параметрі) R4 және R6 арқылы. Шығару Q3 транзисторы арқылы жүзеге асады. Конденсатор кернеуі A0 аналогты кірісі арқылы өлшенеді.

3 -қадам: жиілікті өлшеуіш

Түпнұсқа деректерді Arduino форумынан қараңыз: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section. Ардуиноалеманға үлкен жиілікті өлшегіш дизайны үшін рахмет.

Жиілікті есептегіш келесідей жұмыс істейді: 16 биттік Таймер/Санағыш1 D5 істікшесінен келетін барлық сағаттарды қосады. Таймер/Counter2 әр миллисекундта үзіліс жасайды (секундына 1000 рет). Егер Timer/Counter1 -де толып кетсе, overflow_counter бірге артады. 1000 үзілістен кейін (= дәл бір секунд) толып кету саны 65536 -ға көбейтіледі (бұл кезде санауыш ағып кетеді). 1000 циклінде есептегіштің ағымдағы мәні қосылады, бұл сізге соңғы секундта кірген сағаттардың жалпы санын береді. Және бұл сіз өлшегіңіз келетін жиілікке тең (жиілік = секундына сағат). Процедураны өлшеу (1000) есептегіштерді орнатады және оларды инициализациялайды. Осыдан кейін WHILE циклы үзіліс сервистік процедурасы ölçüm_ready мәнін TRUE мәніне орнатқанша күтеді. Бұл дәл 1 секундтан кейін (1000 мс немесе 1000 үзіліс). Хоббишілер үшін бұл жиілік есептегіш өте жақсы жұмыс істейді (төменгі жиіліктен басқа 4 немесе 5 таңбалы дәлдікке қол жеткізуге болады). Әсіресе жоғары жиілікте есептегіш өте дәл болады. Мен тек 4 цифрды көрсетуді шештім. Дегенмен, оны СКД шығыс бөлігінде реттеуге болады. Ардуиноның D5 түйреуішін жиілік кірісі ретінде пайдалану керек. Бұл ATmega чипінің 16bit Timer/Counter1 пайдалану үшін қажетті шарт. (басқа тақталар үшін Arduino түйреуішін тексеріңіз). Аналогтық сигналдарды немесе төмен вольтты сигналдарды өлшеу үшін BC547 алдын ала күшейткіш транзисторы мен 74HC14N IC бар блокты импульсті түзеткішпен (Schmitt триггері) алдын ала күшейткіш қосылады.

4 -қадам: Компоненттерді жинау

ESR және CAP схемалары қашықтығы 0,1 дюйм болатын тесік тақтасына орнатылады. FREQ схемасы бөлек перформат тақтасына орнатылады (бұл схема кейінірек қосылды). Сымды қосылымдар үшін ерлер тақырыптары қолданылады. LCD экран қораптың жоғарғы қақпағына ҚОСУ/ӨШІРУ қосқышымен бірге орнатылады. (Болашақ жаңартулар үшін бір қосалқы қосқыш). Орналасу қағазда орындалды (Fritzing немесе басқа дизайн бағдарламаларын қолданудан әлдеқайда жеңіл). Бұл қағаз макеті кейінірек нақты тізбекті тексеру үшін де қолданылды.

5 -қадам: қорапты жинау

Қара пластикалық қорап (өлшемдері WxDxH 120x120x60 мм) барлық компоненттерді және екі тақтаны монтаждау үшін пайдаланылды. Arduino, перфордалық тақталар мен батарея ұстағышы 6 мм ағаш монтаждау тақтасына орнатуға және дәнекерлеуге ыңғайлы. Осылайша бәрін жинауға болады және аяқталғаннан кейін оны қораптың ішіне қоюға болады. Тақталардың иілуіне жол бермеу үшін тізбектер мен Arduino нейлон аралықтары қолданылады.

6 -қадам: Қорытынды сым

Соңында барлық ішкі сымды қосылыстар дәнекерленген. Бұл аяқталғаннан кейін мен электр схемасында T1, T2 және T3 сынақ қосылымдары арқылы esr коммутациялық транзисторларын сынап көрдім. Мен D8, D9 және D10 қосылған шығуларды әр секунд сайын LOW -дан LOW -ге өзгерту үшін шағын тестілік бағдарлама жаздым, осының барлығын осциллографпен T1, T2 және T3 қосылымдарында тексердім. крокодил қыстырғыштарымен жасалған.

Жиілікті өлшеу үшін ұзынырақ сынақ сымдарын қолдануға болады.

Бақытты тест!