Arduino CAP-ESR-FREQ Meter: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Metro ng CAP-ESR-FREQ na may Arduino Duemilanove.

Sa pagtuturo na ito maaari mong makita ang lahat ng impormasyong kinakailangan tungkol sa isang instrumento sa pagsukat batay sa isang Arduino Duemilanove. Gamit ang instrumento na ito maaari mong sukatin ang tatlong bagay: mga halaga ng capacitor sa nanofarads at microfarads, ang katumbas na paglaban ng serie (halagang ESR) ng isang kapasitor at huling ngunit hindi bababa sa mga frequency sa pagitan ng 1 Herz isang 3 MegaHerz. Ang lahat ng tatlong mga disenyo ay batay sa mga paglalarawan na nakita ko sa forum ng Arduino at sa Hackerstore. Matapos magdagdag ng ilang mga pag-update pinagsama ko ang mga ito sa isang instrumento, kinokontrol sa isang programa lamang ng Arduino ino. Ang iba't ibang mga metro ay pinili sa pamamagitan ng isang tatlong posisyon tagapili switch S2, konektado sa mga pin A1, A2 at A3. Ang ESR zeroing at meter seleksyon ng pagpili ay tapos na sa pamamagitan ng isang solong pushbutton S3 sa A4. Ang switch S1 ay ang power ON / OFF switch, kinakailangan para sa 9 V DC na lakas ng baterya kapag ang meter ay hindi nakakonekta sa isang PC sa pamamagitan ng USB. Ginagamit ang mga pin na ito para sa pag-input: A0: input ng halaga ng esr. A5: input ng capacitor. D5: dalas input

Gumagamit ang metro ng isang Liquid Crystal Display (LCD) batay sa Hitachi HD44780 (o isang katugmang) chipset, na matatagpuan sa karamihan sa mga LCD na batay sa teksto. Gumagana ang silid-aklatan sa mode na 4- bit (ibig sabihin, gumagamit ng 4 na mga linya ng data bilang karagdagan sa mga linya ng control na rs, paganahin, at rw). Sinimulan ko ang proyektong ito sa isang lcd na may 2 dataline lamang na (mga koneksyon sa SDA at SCL I2C) ngunit sa kasamaang palad sumalungat ito sa iba pang software na ginamit ko para sa mga metro. Una ay ipaliwanag ko siya ng tatlong magkakaibang metro at sa wakas ang mga tagubilin sa pagpupulong. Sa bawat uri ng metro maaari mo ring i-download ang magkakahiwalay na Arduino ino file, kung nais mong i-install lamang ang tukoy na uri ng meter na iyon.

Hakbang 1: Ang Metro ng Capacitor

Ang digital capacitor meter ay batay sa isang disenyo mula sa Hackerstore. Pagsukat sa halaga ng isang kapasitor:

Ang kapasidad ay isang sukat ng kakayahan ng isang kapasitor na mag-imbak ng singil sa kuryente. Ang meter ng Arduino ay umaasa sa parehong pangunahing pag-aari ng mga capacitor: pare-pareho ang oras. Ang oras na ito na pare-pareho ay tinukoy bilang ang oras na kinakailangan para sa boltahe sa buong capacitor upang maabot ang 63.2% ng boltahe nito kapag ganap na nasingil. Maaaring sukatin ng isang Arduino ang capacitance dahil ang oras na kinukuha ng isang kapasitor ay direktang nauugnay sa capacitance nito ng equation na TC = R x C. TC ay ang oras na pare-pareho ng capacitor (sa mga segundo). Ang R ay ang paglaban ng circuit (sa Ohms). Ang C ay ang kapasidad ng capacitor (sa Farads). Ang pormula upang makuha ang halaga ng capacitance sa Farads ay C = TC / R.

Sa metro na ito ang R halaga ay maaaring itakda para sa pagkakalibrate sa pagitan ng 15kOhm at 25 kOhm sa pamamagitan ng potmeter P1. Ang capacitor ay sisingilin sa pamamagitan ng pin D12 at pinalabas para sa isang susunod na pagsukat sa pamamagitan ng pin D7. Ang nasisingil na halaga ng boltahe ay sinusukat sa pamamagitan ng pin A5. Ang buong halaga ng analog sa pin na ito ay 1023, kaya 63.2% ay kinakatawan ng isang halaga ng 647. Kapag naabot ang halagang ito, kinakalkula ng programa ang halagang capacitor batay sa nabanggit na pormula.

Hakbang 2: Ang ESR Meter

Tingnan ang kahulugan ng ESR

Tingnan ang orihinal na paksa ng forum ng Arduino https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0 Salamat sa szmeu para sa pagsisimula ng paksang ito at mikanb para sa kanyang disenyo ng esr50_AutoRange. Ginamit ko ang disenyo na ito kasama ang karamihan sa mga komento at pagpapabuti para sa aking disenyo ng esr meter.

I-UPDATE Mayo 2021: Ang aking ESR meter ay kakaiba kumilos minsan. Gumugol ako ng maraming oras sa paghahanap ng (mga) dahilan ngunit hindi ko ito nahanap. Ang pagsuri sa orihinal na mga pahina ng forum ng Arduino tulad ng nabanggit sa itaas ay maaaring maging solusyon ….

Ang Katumbas na Paglaban ng Serye (ESR) ay ang panloob na paglaban na lilitaw sa serye kasama ang kapasidad ng aparato. Maaari itong magamit upang makahanap ng mga may sira na capacitor sa panahon ng mga sesyon ng pagkumpuni. Walang capacitor ang perpekto at ang ESR ay nagmula sa paglaban ng mga lead, ang aluminyo foil at ang electrolyte. Ito ay madalas na isang mahalagang parameter sa disenyo ng supply ng kuryente kung saan ang ESR ng isang output capacitor ay maaaring makaapekto sa katatagan ng regulator (ibig sabihin, magdulot ito ng oscillate o higit na mag-react sa mga transient sa pag-load). Ito ay isa sa mga hindi ideyal na katangian ng isang kapasitor na maaaring maging sanhi ng iba't ibang mga isyu sa pagganap sa mga elektronikong circuit. Ang isang mataas na halaga ng ESR ay nagpapasama sa pagganap dahil sa pagkawala ng kuryente, ingay, at isang mas mataas na pagbagsak ng boltahe.

Sa panahon ng pagsubok, ang isang kilalang kasalukuyang ay naipasa sa pamamagitan ng capacitor para sa isang napakaikling oras upang ang capacitor ay hindi ganap na maningil. Ang kasalukuyang gumagawa ng isang boltahe sa kabuuan ng capacitor. Ang boltahe na ito ay magiging produkto ng kasalukuyang at ang ESR ng capacitor kasama ang isang nababalewalang boltahe dahil sa maliit na singil sa capacitor. Dahil kilala ang kasalukuyang, ang halaga ng ESR ay kinakalkula sa pamamagitan ng paghahati ng sinusukat na boltahe ng kasalukuyang. Ang mga resulta ay ipinapakita sa display ng metro. Ang mga pagsubok na alon ay nabuo sa pamamagitan ng transistors Q1 at Q2, ang kanilang mga halaga ay 5mA (setting ng mataas na saklaw) at 50mA, (setting ng mababang saklaw) sa pamamagitan ng R4 at R6. Ang discharching ay ginagawa sa pamamagitan ng transistor Q3. Ang boltahe ng capacitor ay sinusukat sa pamamagitan ng analog input A0.

Hakbang 3: Ang Frequency Meter

Tingnan para sa orihinal na data ang forum ng Arduino: https://forum.arduino.cc/index.php? Paksa = 324796.0 # main_content_section. Salamat sa arduinoaleman para sa kanyang mahusay na disenyo ng frequency meter.

Gumagana ang frequency counter tulad ng sumusunod: Ang 16bit Timer / Counter1 ay magdaragdag ng lahat ng mga orasan na papasok mula sa pin D5. Ang timer / Counter2 ay bubuo ng isang nakakagambala bawat millisecond (1000 beses bawat segundo). Kung mayroong isang overflow sa Timer / Counter1, ang overflow_counter ay tataas ng isa. Pagkatapos ng 1000 na nakakagambala (= eksaktong isang segundo) ang bilang ng mga overflow ay maparami ng 65536 (ito ay kapag dumadaloy ang counter). Sa cycle 1000 ang kasalukuyang halaga ng counter ay maidaragdag, na magbibigay sa iyo ng kabuuang bilang ng mga ticks ng orasan na dumating sa huling segundo. At ito ay katumbas ng dalas na nais mong sukatin (dalas = mga orasan bawat segundo). Ang pagsukat ng pamamaraan (1000) ay magse-set up ng mga counter at magpapasimula sa kanila. Pagkatapos nito ay maghihintay ang isang WHILE loop hanggang sa makagambala ang servive routine na nagtatakda ng pagsukat_siya sa TUNAY. Sakto ito pagkatapos ng 1 segundo (1000ms o 1000 nakakagambala). Para sa mga hobbyist ang frequency counter na ito ay gumagana nang napakahusay (bukod sa mas mababang mga frequency maaari kang makakuha ng katumpakan ng 4 o 5 na digit). Lalo na sa mas mataas na mga frequency ang counter ay nakakakuha ng napaka-acurate. Nagpasya akong magpakita lamang ng 4 na digit. Gayunpaman, maaari mong ayusin iyon sa seksyon ng output ng LCD. Dapat mong gamitin ang D5 pin ng Arduino bilang input ng dalas. Ito ay isang paunang kinakailangan para sa paggamit ng 16bit Timer / Counter1 ng ATmega chip. (mangyaring suriin ang Arduino pin para sa iba pang mga board). Upang sukatin ang mga analog signal o low-voltage signal isang preamplifier ay idinagdag na may pre-amplifier transistor BC547 at isang block pulse humuhubog (Schmitt gatilyo) na may isang 74HC14N IC.

Hakbang 4: Ang Assembly ng Mga Bahagi

Ang mga circuit ng ESR at CAP ay naka-mount sa isang piraso ng perfboard na may mga butas na 0.1 pulgada ang distansya. Ang FREQ circuit ay naka-mount sa isang hiwalay na perfboard (ang circuit na ito ay naidagdag sa paglaon). Para sa mga wired na koneksyon ay ginagamit ang mga header ng lalaki. Ang lcd screen ay naka-mount sa tuktok na takip ng kahon, kasama ang ON / OFF switch. (At isang ekstrang switch para sa mga pag-update sa hinaharap). Ang layout ay ginawa sa papel (mas madali kaysa sa paggamit ng Fritzing o iba pang mga programa sa disenyo). Ang layout ng papel na ito ay ginamit din sa paglaon upang suriin ang totoong circuit.

Hakbang 5: Ang Box Assembly

Ang isang itim na plastik na kahon (sukat WxDxH 120x120x60 mm) ay ginamit upang mai-mount ang lahat ng mga bahagi at parehong circuit board. Ang Arduino, ang mga circuit ng perfboard at ang may hawak ng baterya ay naka-mount sa isang 6mm na mounting plate para sa madaling pagpupulong at paghihinang. Sa ganitong paraan ang lahat ay maaaring tipunin at kapag natapos na maaari itong mailagay sa loob ng kahon. Sa ilalim ng mga circuit board at ang Arduino nylon spacers ay ginamit upang maiwasan ang mga board mula sa baluktot.

Hakbang 6: Ang Huling Kable

Sa wakas ang lahat ng panloob na mga koneksyon na may wired ay solder. Nang makumpleto ito, sinubukan ko ang mga esr switching transistor, sa pamamagitan ng mga koneksyon sa pagsubok na T1, T2 at T3 sa diagram ng mga kable. Sumulat ako ng isang maliit na programa sa pagsubok upang baguhin ang mga konektadong output na D8, D9 at D10 mula sa TAAS hanggang Mababa bawat segundo at sinuri ito sa mga koneksyon T1, T2 at T3 na may isang oscilloscope. Upang ikonekta ang mga capacitor sa ilalim ng pagsubok ng isang pares ng mga maikling wires ng pagsubok ay ginawa gamit ang mga koneksyon ng crocodile clip.

Para sa dalas na pagsukat ng mas matagal na mga wire sa pagsubok ay maaaring magamit.

Maligayang pagsubok!