Arduino CAP-ESR-FREQ Metër: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Matës CAP-ESR-FREQ me një Arduino Duemilanove.

Në këtë udhëzues mund të gjeni të gjitha informacionet e nevojshme në lidhje me një instrument matës të bazuar në një Arduino Duemilanove. Me këtë instrument ju mund të matni tre gjëra: vlerat e kondensatorit në nanofarada dhe mikrofarada, rezistenca ekuivalente serike (vlera ESR) e një kondensatori dhe frekuencat e fundit por jo më pak të rëndësishme midis 1 Herz dhe 3 MegaHerz. Të tre modelet bazohen në përshkrimet që gjeta në forumin Arduino dhe në Hackerstore. Pasi shtova disa përditësime, i kombinova në një instrument, të kontrolluar me vetëm një program Arduino ino. Matësit e ndryshëm zgjidhen përmes një ndërprerës përzgjedhës S2 me tre pozicione, i lidhur me kunjat A1, A2 dhe A3. Zerosja e ESR dhe rivendosja e përzgjedhjes së njehsorit bëhet përmes një butoni të vetëm S3 në A4. Ndërprerësi S1 është çelësi i ndezjes/fikjes, i nevojshëm për fuqinë e baterisë 9 V DC kur njehsori nuk është i lidhur me një kompjuter përmes USB. Këto kunja përdoren për hyrje: A0: hyrje e vlerës së esr. A5: hyrje e kondensatorit. D5: frekuencë hyrja.

Matësi përdor një ekran të kristaltë të lëngshëm (LCD) të bazuar në chipset Hitachi HD44780 (ose një kompatibil), i cili gjendet në shumicën e LCD-ve me tekst. Biblioteka funksionon në modalitetin 4- bit (dmth. Përdor 4 linja të dhënash përveç linjave të kontrollit rs, enable, dhe rw). E fillova këtë projekt me një LCD me vetëm 2 të dhëna (lidhjet SDA dhe SCL I2C), por fatkeqësisht kjo ishte në kundërshtim me programet e tjera kompjuterike që kam përdorur për njehsorët. Së pari unë do të shpjegoj tre metra të ndryshëm dhe në fund udhëzimet e montimit. Me secilin lloj matës ju gjithashtu mund të shkarkoni skedarin e veçantë Arduino ino, nëse doni të instaloni vetëm atë lloj specifik të njehsorit.

Hapi 1: Matësi i Kondensatorit

Matësi dixhital i kondensatorit bazohet në një dizajn nga Hackerstore. Matja e vlerës së një kondensatori:

Kapaciteti është një masë e aftësisë së një kondensatori për të ruajtur ngarkesën elektrike. Matësi Arduino mbështetet në të njëjtën veti themelore të kondensatorëve: konstanta e kohës. Kjo konstante kohore përcaktohet si koha që duhet që tensioni në kondensator të arrijë 63.2% të tensionit të tij kur të jetë plotësisht i ngarkuar. Një Arduino mund të masë kapacitetin sepse koha që merr një kondensator për të ngarkuar lidhet drejtpërdrejt me kapacitetin e tij me ekuacionin TC = R x C. TC është konstantja kohore e kondensatorit (në sekonda). R është rezistenca e qarkut (në Ohms). C është kapaciteti i kondensatorit (në Farads). Formula për të marrë vlerën e kapacitetit në Farads është C = TC/R.

Në këtë njehsor vlera R mund të vendoset për kalibrim midis 15kOhm dhe 25 kOhm përmes potmetrit P1. Kondensatori ngarkohet përmes pin D12 dhe shkarkohet për një matje tjetër përmes pin D7. Vlera e tensionit të ngarkuar matet përmes pin A5. Vlera e plotë analoge në këtë kunj është 1023, pra 63.2% përfaqësohet me një vlerë prej 647. Kur arrihet kjo vlerë, programi llogarit vlerën e kondensatorit bazuar në formulën e lartpërmendur.

Hapi 2: Matësi ESR

Shihni për përkufizimin e ESR

Shihni për temën origjinale të forumit Arduino https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0 Falë szmeu për fillimin e kësaj teme dhe mikanb për modelin e tij esr50_AutoRange. Kam përdorur këtë dizajn duke përfshirë shumicën e komenteve dhe përmirësimeve për modelin tim të matësit esr.

PPRDITSIM Maj 2021: Matësi im ESR sillet çuditërisht ndonjëherë. Kam kaluar shumë kohë për të gjetur arsyen, por nuk e kam gjetur. Kontrollimi i faqeve origjinale të forumit Arduino siç u përmend më lart mund të jetë zgjidhja….

Rezistenca e Serive Ekuivalente (ESR) është rezistenca e brendshme që shfaqet në seri me kapacitetin e pajisjes. Mund të përdoret për të gjetur kondensatorë të dëmtuar gjatë sesioneve të riparimit. Asnjë kondensator nuk është i përsosur dhe ESR vjen nga rezistenca e prizave, fletë alumini dhe elektroliti. Shpesh është një parametër i rëndësishëm në projektimin e furnizimit me energji ku ESR e një kondensatori dalës mund të ndikojë në qëndrueshmërinë e rregullatorit (p.sh., duke shkaktuar që ai të lëkundet ose të reagojë mbi kalimtarët në ngarkesë). Shtë një nga karakteristikat jo-ideale të një kondensatori e cila mund të shkaktojë një sërë çështjesh të performancës në qarqet elektronike. Një vlerë e lartë ESR degradon performancën për shkak të humbjeve të energjisë, zhurmës dhe një rënie të tensionit më të lartë.

Gjatë provës, një rrymë e njohur kalon nëpër kondensator për një kohë shumë të shkurtër, kështu që kondensatori nuk ngarkohet plotësisht. Rryma prodhon një tension në të gjithë kondensatorin. Ky tension do të jetë produkt i rrymës dhe ESR i kondensatorit plus një tension i papërfillshëm për shkak të ngarkesës së vogël në kondensator. Meqenëse rryma është e njohur, vlera ESR llogaritet duke e ndarë tensionin e matur me rrymën. Rezultatet shfaqen më pas në ekranin e njehsorit. Rrymat e provës gjenerohen përmes transistorëve Q1 dhe Q2, vlerat e tyre janë 5mA (vendosja e gamës së lartë) dhe 50mA, (vendosja e intervalit të ulët) nëpërmjet R4 dhe R6. Shkarkimi bëhet përmes transistorit Q3. Tensioni i kondensatorit matet përmes hyrjes analoge A0.

Hapi 3: Matësi i Frekuencës

Shihni për të dhënat origjinale forumin Arduino: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#kryesore_content_section. Faleminderit arduinoaleman për modelin e tij të madh të matësit të frekuencës.

Numëruesi i frekuencës funksionon si më poshtë: Kohëmatësi/Counter1 me 16 bite do të shtojë të gjitha orët që vijnë nga kunja D5. Kohëmatësi/Counter2 do të krijojë një ndërprerje çdo milisekondë (1000 herë në sekondë). Nëse ka një tejmbushje në Kohëmatësi/Counter1, numëruesi i mbingarkesës do të rritet me një. Pas 1000 ndërprerjesh (= saktësisht një sekondë) numri i vërshimeve do të shumëzohet me 65536 (kjo është kur numëruesi rrjedh mbi të). Në ciklin 1000 do të shtohet vlera aktuale e numëruesit, duke ju dhënë numrin e përgjithshëm të shënimeve të orës që kanë ardhur gjatë sekondës së fundit. Dhe kjo është ekuivalente me frekuencën që dëshironi të matni (frekuenca = orë për sekondë). Matja e procedurës (1000) do të ngrejë sportelet dhe do t'i inicializojë ato. Pas kësaj një lak WHILE do të presë derisa rutina servive interrupt të vendosë matjen_ gati në TRUE. Kjo është saktësisht pas 1 sekonde (1000ms ose 1000 ndërprerje). Për hobistët, ky numërues i frekuencave funksionon shumë mirë (përveç frekuencave më të ulëta mund të merrni saktësi 4 ose 5 shifrore). Sidomos me frekuenca më të larta, numëruesi bëhet shumë i saktë. Kam vendosur të shfaq vetëm 4 shifra. Sidoqoftë, mund ta rregulloni atë në pjesën e daljes LCD. Ju duhet të përdorni pin D5 të Arduino si hyrje të frekuencës. Kjo është një parakusht për përdorimin e Kohëmatësit 16bit/Counter1 të çipit ATmega. (ju lutemi kontrolloni kunjin Arduino për tabela të tjera). Për të matur sinjalet analoge ose sinjalet e tensionit të ulët shtohet një përforcues para-përforcues me një transistor para-përforcues BC547 dhe një formues të impulsit bllok (shkrepësi Schmitt) me një IC 74HC14N.

Hapi 4: Asambleja e Komponentëve

Qarqet ESR dhe CAP janë montuar në një copë dërrasë me vrima në distancë 0.1 inç. Qarku FREQ është montuar në një tabelë të veçantë (ky qark u shtua më vonë). Për lidhjet me tela përdoren titujt meshkuj. Ekrani LCD është montuar në kapakun e sipërm të kutisë, së bashku me çelësin ON/OFF. (Dhe një ndërprerës rezervë për përditësimet e ardhshme). Paraqitja u bë në letër (shumë më e lehtë sesa përdorimi i Fritzing ose programe të tjera të projektimit). Ky plan urbanistik i letrës më vonë u përdor gjithashtu për të kontrolluar qarkun e vërtetë.

Hapi 5: Kuvendi i Kutisë

Një kuti plastike e zezë (dimensionet WxDxH 120x120x60 mm) u përdor për të montuar të gjithë përbërësit dhe të dy bordet e qarkut. Arduino, qarqet e tabelës dhe mbajtësja e baterisë janë montuar në një pllakë druri prej 6 mm për montim dhe bashkim të lehtë. Në këtë mënyrë gjithçka mund të mblidhet dhe kur të përfundojë mund të vendoset brenda kutisë. Nën dërrasat e qarkut dhe ndarësit najloni Arduino u përdorën për të parandaluar dërrasat nga lakimi.

Hapi 6: Instalimet përfundimtare

Më në fund të gjitha lidhjet e brendshme me tela janë bashkuar. Kur kjo u përfundua, unë testova transistorët kalues esr, përmes lidhjeve të provës T1, T2 dhe T3 në diagramin e instalimeve elektrike. Shkrova një program të vogël testimi për të ndryshuar daljet e lidhura D8, D9 dhe D10 nga HIGH në LOW çdo sekondë dhe e kontrollova këtë në lidhjet T1, T2 dhe T3 me një oshiloskop. Për të lidhur kondensatorët nën provë, një palë tela të shkurtër testi ishin bërë me lidhje kapëse krokodili.

Për matjen e frekuencës, mund të përdoren tela më të gjatë testimi.

Test i lumtur!