Arduino CAP-ESR-FREQ тоолуур: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Arduino Duemilanove бүхий CAP-ESR-FREQ тоолуур.

Энэхүү зааварчилгаанд та Arduino Duemilanove дээр суурилсан хэмжих хэрэгслийн талаар шаардлагатай бүх мэдээллийг олж авах боломжтой. Энэхүү багажийн тусламжтайгаар нанофарад ба микрофарад дахь конденсаторын утга, конденсаторын тэнцүү серийн эсэргүүцэл (ESR утга) ба 1 герцээс 3 мегагерц хүртэлх давтамжийг хэмжих боломжтой. Бүх гурван загварыг Arduino форум болон Hackerstore дээрээс олж авсан тайлбар дээр үндэслэсэн болно. Зарим шинэчлэлтүүдийг нэмсний дараа би тэдгээрийг нэг Arduino ino програмаар удирддаг нэг хэрэгсэл болгон нэгтгэв. Янз бүрийн тоолуурыг A1, A2, A3 тээглүүрт холбосон гурван байрлалтай S2 унтраалгаар сонгоно. ESR тэглэх ба тоолуурын сонголтыг дахин тохируулах ажлыг A4 дээрх ганц S3 товчлуураар хийдэг. Switch S1 нь тоолуур нь USB -ээр компьютерт холбогдоогүй тохиолдолд 9 В тогтмол хүчдэлийн батерейны хүчийг асаах/унтраах унтраалга бөгөөд эдгээр зүүг оролтод ашигладаг: A0: esr утгын оролт. A5: конденсаторын оролт. D5: давтамж оролт.

Тоолуур нь ихэнх текст дээр суурилсан LCD дэлгэц дээр байдаг Hitachi HD44780 (эсвэл нийцтэй) чипсет дээр суурилсан Шингэн болор дэлгэц (LCD) ашигладаг. Номын сан нь 4 битийн горимд ажилладаг (өөрөөр хэлбэл rs, идэвхжүүлэх, rw хяналтын шугамаас гадна 4 өгөгдлийн шугамыг ашиглах). Би энэ төслийг зөвхөн 2 өгөгдөлтэй (SDA ба SCL I2C холболт) lcd ашиглан эхлүүлсэн боловч харамсалтай нь энэ нь тоолуурт ашигласан бусад програм хангамжтай зөрчилдсөн юм. Эхлээд би түүнд гурван өөр тоолуур, эцэст нь угсрах зааврыг тайлбарлах болно. Тоолуурын төрөл тус бүрээр та зөвхөн тухайн төрлийн тоолуурыг суулгахыг хүсвэл тусдаа Arduino ino файлыг татаж авч болно.

Алхам 1: Конденсаторын тоолуур

Дижитал конденсаторын тоолуур нь Hackerstore -ийн дизайн дээр суурилсан болно. Конденсаторын утгыг хэмжих:

Хүчин чадал нь конденсаторын цахилгаан цэнэгийг хадгалах чадварыг хэмждэг. Arduino тоолуур нь конденсаторын үндсэн шинж чанараас хамаардаг: цаг тогтмол. Энэ хугацааны тогтмолыг конденсатор дээрх хүчдэл бүрэн цэнэглэгдсэн үед хүчдэлийнхээ 63.2% -д хүрэх хугацааг тодорхойлдог. Arduino нь багтаамжийг хэмжиж чаддаг, учир нь конденсатор цэнэглэх хугацаа нь түүний багтаамжаас шууд хамаардаг тул TC = R x C тэгшитгэлээр TC нь конденсаторын хугацааны тогтмол (секундээр) юм. R нь хэлхээний эсэргүүцэл (Ом). C бол конденсаторын багтаамж (Фарадад). Фарадсын багтаамжийн утгыг авах томъёо нь C = TC/R байна.

Энэ тоолуурт R утгыг 15 кОм -оос 25 кОм -ийн хооронд калибровк хийх зорилгоор P1 потметрээр тохируулж болно. Конденсаторыг D12 зүүгээр цэнэглээд D7 зүүгээр дараагийн тоолуурт цэнэглэнэ. Цэнэглэгдсэн хүчдэлийн утгыг A5 зүүгээр хэмждэг. Энэхүү зүү дээрх бүрэн аналог утга нь 1023 тул 63.2% нь 647 гэсэн утгаар илэрхийлэгдэнэ. Энэ утгад хүрэхэд програм нь дээр дурдсан томъёог үндэслэн конденсаторын утгыг тооцоолно.

Алхам 2: ESR тоолуур

ESR -ийн тодорхойлолтыг https://en.wikipedia.org/wiki/Equivalent_series_resistance дээрээс үзнэ үү.

Arduino форумын анхны сэдвийг үзнэ үү https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Энэ сэдвийг эхлүүлсэн szmeu болон esr50_AutoRange дизайныхаа хувьд mikanb -д баярлалаа. Би ESR тоолуурын дизайны талаархи ихэнх тайлбар, сайжруулалтыг багтаасан энэхүү загварыг ашигласан.

2021 оны 5 -р сарын шинэчлэлт: Миний ESR тоолуур заримдаа хачин зан гаргадаг. Би учир шалтгааныг олох гэж маш их цаг зарцуулсан боловч олсонгүй. Дээр дурдсанчлан Arduino форумын анхны хуудсыг шалгах нь шийдэл байж магадгүй юм.

Эквивалент цувралын эсэргүүцэл (ESR) нь төхөөрөмжийн багтаамжийн хамт цувралаар гарч ирдэг дотоод эсэргүүцэл юм. Үүнийг засварын явцад эвдэрсэн конденсаторыг олоход ашиглаж болно. Төгс конденсатор байдаггүй бөгөөд ESR нь тугалган тугалган цаас, хөнгөн цагаан тугалган цаас ба электролитийн эсэргүүцэлээс үүдэлтэй. Энэ нь ихэвчлэн цахилгаан хангамжийн дизайны чухал үзүүлэлт бөгөөд гаралтын конденсаторын ESR нь зохицуулагчийн тогтвортой байдалд нөлөөлдөг (өөрөөр хэлбэл энэ нь хэлбэлзэл үүсгэж эсвэл ачаалал дахь түр зуурын нөлөөлөлд нөлөөлдөг). Энэ нь электрон хэлхээнд янз бүрийн гүйцэтгэлийн асуудал үүсгэж болзошгүй конденсаторын төгс бус шинж чанаруудын нэг юм. ESR -ийн өндөр утга нь цахилгааны алдагдал, дуу чимээ, өндөр хүчдэлийн уналтаас болж гүйцэтгэлийг доройтуулдаг.

Туршилтын явцад мэдэгдэж буй гүйдэл нь конденсатороор маш богино хугацаанд дамждаг тул конденсатор бүрэн цэнэглэгддэггүй. Одоогийн гүйдэл нь конденсатор дээр хүчдэл үүсгэдэг. Энэ хүчдэл нь конденсаторын гүйдэл ба ESR -ийн бүтээгдэхүүн ба конденсатор дахь бага цэнэгийн улмаас үл тоомсорлох хүчдэлийн бүтээгдэхүүн байх болно. Одоогийн гүйдэл нь мэдэгдэж байгаа тул ESR -ийн утгыг хэмжсэн хүчдэлийг гүйдэлд хуваах замаар тооцоолно. Дараа нь үр дүнг тоолуурын дэлгэц дээр харуулна. Туршилтын гүйдэл нь Q1 ба Q2 транзистороор үүсгэгддэг бөгөөд тэдгээрийн утга нь 5mA (өндөр хүрээний тохиргоо) ба 50mA, (бага хүрээний тохиргоо) R4 ба R6 -ээр дамждаг. Цэнэглэх ажлыг Q3 транзистороор хийдэг. Конденсаторын хүчдэлийг A0 аналог оролтоор хэмждэг.

Алхам 3: Давтамжийн тоолуур

Arduino форумын анхны өгөгдлийг үзнэ үү: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section

Давтамжийн тоолуур дараах байдлаар ажилладаг: 16 битийн таймер/тоолуур1 нь D5 зүүгээс орж ирж буй бүх цагийг нэгтгэнэ. Таймер/Тоолуур2 нь миллисекунд тутамд тасалдал үүсгэх болно (секундэд 1000 удаа). Хэрэв Timer/Counter1 дээр халих зүйл байгаа бол overflow_counter нэгээр нэмэгдэх болно. 1000 тасалдлын дараа (= яг нэг секунд) халих тоог 65536 -аар үржүүлэх болно (энэ нь тоолуур дээгүүр урсах үе юм). 1000 -р мөчлөгт тоологчийн одоогийн үнэ цэнийг нэмж, сүүлийн секундын дотор орж ирсэн цагны хачигны нийт тоог өгөх болно. Энэ нь таны хэмжихийг хүссэн давтамжтай тэнцүү (давтамж = секундэд цаг). Процедурын хэмжилт (1000) нь тоолуурыг тохируулж, тэдгээрийг эхлүүлэх болно. Үүний дараа WHILE давталт нь тасалдлын үйлчилгээний горим хэмжигдэхүүнийг ҮНЭН болгох хүртэл хүлээх болно. Энэ нь яг 1 секундын дараа (1000ms буюу 1000 тасалдал). Хобби сонирхогчдын хувьд энэ давтамжийн тоолуур маш сайн ажилладаг (бага давтамжаас гадна 4 эсвэл 5 оронтой нарийвчлалыг авах боломжтой). Ялангуяа өндөр давтамжтай үед тоолуур маш нарийвчлалтай болдог. Би зөвхөн 4 оронтой тоог харуулахаар шийдсэн. Гэхдээ та үүнийг LCD гаралтын хэсэгт тохируулж болно. Та Arduino -ийн D5 зүүг давтамжийн оролт болгон ашиглах ёстой. Энэ нь ATmega чипийн 16bit Timer/Counter1 ашиглах урьдчилсан нөхцөл юм. (бусад самбаруудын хувьд Arduino зүүг шалгана уу). Аналог дохио эсвэл бага хүчдэлийн дохиог хэмжихийн тулд урьдчилан өсгөгч BC547 транзистор, 74HC14N IC бүхий блокны импульсийн хэлбэржүүлэгч (Шмиттийн гох) -ыг нэмдэг.

Алхам 4: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн угсралт

ESR ба CAP хэлхээг 0.1 инчийн зайтай цоорхойтой самбар дээр суулгасан болно. FREQ хэлхээг тусдаа перфрон самбар дээр суурилуулсан (энэ хэлхээг сүүлд нэмсэн). Утастай холболтын хувьд эрэгтэй толгойг ашигладаг. Lcd дэлгэцийг хайрцгийн дээд таг дээр ON/OFF унтраалгатай хамт суулгасан болно. (Мөн ирээдүйн шинэчлэлтүүдийн нэг сэлгэн залгуур). Байршлыг цаасан дээр хийсэн (Fritzing эсвэл бусад дизайны програм ашиглахаас хамаагүй хялбар). Энэхүү цаасан байрлалыг хожим нь жинхэнэ хэлхээг шалгахад ашигласан болно.

Алхам 5: Хайрцагны угсралт

Хар хуванцар хайрцгийг (WxDxH 120x120x60 мм хэмжээтэй) бүх эд анги, хэлхээний самбар хоёуланг нь холбоход ашигласан. Arduino, perfboard хэлхээ, батерейны бэхэлгээг 6 мм хэмжээтэй модон бэхэлгээний тавцан дээр угсарч, гагнахад хялбар байдаг. Ийм байдлаар бүх зүйлийг угсарч, дууссаны дараа хайрцганд хийж болно. Утасыг гулзайлгахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хэлхээний самбар болон Arduino Nylon тусгаарлагчийг ашигласан болно.

Алхам 6: Эцсийн утас

Эцэст нь бүх дотоод утастай холболтыг гагнаж байна. Үүнийг дуусгасны дараа би цахилгаан диаграммын T1, T2, T3 туршилтын холболтоор дамжуулан esr шилжих транзисторыг туршиж үзсэн. Би холбогдсон гаралтын D8, D9 ба D10 -ийг секунд тутамд LOW болгож LOW болгож өөрчлөх туршилтын жижиг програм бичиж, T1, T2, T3 холболтыг осциллографоор шалгасан. матрын хавчаараар хийсэн.

Давтамжийг хэмжихийн тулд урт туршилтын утсыг ашиглаж болно.

Аз жаргалтай туршилт!