Arduino CAP-ESR-FREQ Meter: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

CAP-ESR-FREQ mérő Arduino Duemilanove-val.

Ebben az utasításban minden szükséges információt megtalál az Arduino Duemilanove alapú mérőműszerről. Ezzel a műszerrel három dolgot mérhet: a kondenzátor értékeit nanofaradokban és mikrofaradokban, a kondenzátor egyenértékű soros ellenállását (ESR értékét), és nem utolsó sorban az 1 Herz és a 3 MegaHerz közötti frekvenciákat. Mindhárom terv az Arduino fórumon és a Hackerstore -ban talált leírásokon alapul. Néhány frissítés hozzáadása után egyesítettem őket egy hangszerben, egyetlen Arduino ino programmal vezérelve. A különböző mérőket az S2 háromállású választókapcsolóval lehet kiválasztani, amelyek az A1, A2 és A3 csapokhoz vannak csatlakoztatva. Az ESR nullázása és a mérőválasztás visszaállítása egyetlen S3 nyomógombbal történik A4 -en. Az S1 kapcsoló a be- és kikapcsolás kapcsolója, amely 9 V egyenáramú akkumulátoros tápellátáshoz szükséges, ha a mérőeszköz nincs csatlakoztatva számítógéphez USB -n keresztül. Ezeket a csatlakozókat a bemenethez használják: A0: esr érték bemenet. A5: kondenzátor bemenet. D5: frekvencia bemenet.

A mérő a Hitachi HD44780 (vagy azzal kompatibilis) lapkakészleten alapuló folyadékkristályos kijelzőt (LCD) használ, amely a legtöbb szövegalapú LCD-n megtalálható. A könyvtár 4 bites módban működik (azaz 4 adatvonalat használ az rs, engedélyezés és rw vezérlővonalak mellett). Ezt a projektet egy lcd -vel kezdtem, amely csak 2 adatvonalat tartalmazott (SDA és SCL I2C kapcsolatok), de ez sajnos ellentétes a többi szoftverrel, amelyet a mérőkhöz használtam. Először elmagyarázom neki három különböző mérőt és végül az összeszerelési utasításokat. Minden típusú mérővel letöltheti a külön Arduino ino fájlt is, ha csak az adott típusú mérőt szeretné telepíteni.

1. lépés: A kondenzátor mérő

A digitális kondenzátor mérő a Hackerstore tervezésén alapul. A kondenzátor értékének mérése:

A kapacitás a kondenzátor elektromos töltést tároló képességének mértéke. Az Arduino mérő a kondenzátorok ugyanazon alapvető tulajdonságára támaszkodik: az időállandóra. Ez az időállandó az az idő, amely alatt a kondenzátor feszültsége eléri a feszültség 63,2% -át, amikor teljesen fel van töltve. Az Arduino képes mérni a kapacitást, mert a kondenzátor töltéséhez szükséges idő közvetlenül összefügg a kapacitásával a TC = R x C egyenlettel. A TC a kondenzátor időállandója (másodpercben). R az áramkör ellenállása (Ohmban). C a kondenzátor kapacitása (Farad -ban). A Farads kapacitásértékének kiszámítására szolgáló képlet a C = TC/R.

Ebben a mérőben az R érték beállítható 15 kOhm és 25 kOhm közötti kalibráláshoz a P1 potméter segítségével. A kondenzátort a D12 érintkezőn keresztül töltik fel, és a D7 érintkezőn keresztül ürítik ki a következő adagoláshoz. A feltöltött feszültség értékét az A5 érintkezőn keresztül mérik. A teljes analóg érték ezen a tűn 1023, tehát 63,2% -ot 647 -es érték képvisel. Amikor ezt az értéket eléri, a program a fent említett képlet alapján kiszámítja a kondenzátor értékét.

2. lépés: Az ESR -mérő

Az ESR definícióját lásd:

Tekintse meg az eredeti Arduino fórum témát: https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Köszönjük szmeu -nak a téma kezdetét, mikanbnak pedig az esr50_AutoRange dizájnját. Ezt a kialakítást használtam, beleértve a legtöbb megjegyzést és fejlesztést az esr mérőtervemhez.

FRISSÍTÉS 2021. május: Az ESR -mérőm néha furcsán viselkedik. Sok időt töltöttem az ok (ok) keresésével, de nem találtam. Az eredeti Arduino fórumoldalak ellenőrzése a fent említett módon lehet a megoldás….

Az egyenértékű soros ellenállás (ESR) az a belső ellenállás, amely sorban jelenik meg a készülék kapacitásával. Használható hibás kondenzátorok keresésére a javítási munkák során. Egyetlen kondenzátor sem tökéletes, és az ESR a vezetékek, az alumíniumfólia és az elektrolit ellenállásából származik. Gyakran fontos paraméter a tápegység tervezésében, ahol a kimeneti kondenzátor ESR -je befolyásolhatja a szabályozó stabilitását (azaz rezgést okozhat vagy túlreagálhatja a terhelés tranziensét). Ez a kondenzátor egyik nem ideális tulajdonsága, amely számos teljesítményproblémát okozhat az elektronikus áramkörökben. A magas ESR érték rontja a teljesítményt az energiaveszteség, a zaj és a nagyobb feszültségesés miatt.

A teszt során egy ismert áramot vezetnek át a kondenzátoron nagyon rövid ideig, így a kondenzátor nem töltődik fel teljesen. Az áram feszültséget generál a kondenzátoron. Ez a feszültség a kondenzátor áramának és ESR -jének szorzata lesz, valamint a kondenzátorban lévő kis töltés miatt elhanyagolható feszültség. Mivel az áram ismert, az ESR értéket úgy számítják ki, hogy a mért feszültséget elosztják az árammal. Az eredmények ezután megjelennek a mérő kijelzőjén. A tesztáramokat a Q1 és Q2 tranzisztorok generálják, értékeik 5mA (nagy tartomány beállítás) és 50mA, (alacsony tartomány beállítás) R4 és R6. A kisütés a Q3 tranzisztoron keresztül történik. A kondenzátor feszültségét az A0 analóg bemeneten keresztül mérik.

3. lépés: A frekvenciamérő

Az eredeti adatokért tekintse meg az Arduino fórumot: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section. Köszönjük az arduinoaleman remek frekvenciamérő kialakítását.

A frekvenciaszámláló a következőképpen működik: A 16 bites időzítő/számláló1 összeadja a D5 érintkezőből érkező összes órát. Az időzítő/számláló2 ezredmásodpercenként (1000 -szer másodpercenként) megszakítást generál. Ha túlcsordulás van az Időzítő/Számláló1 -ben, akkor a túlfolyó_számláló eggyel növekszik. 1000 megszakítás (= pontosan egy másodperc) után a túlcsordulások számát meg kell szorozni 65536 -mal (ekkor a számláló átfolyik). Az 1000 -es ciklusban hozzáadódik a számláló aktuális értéke, amely megadja az utolsó másodpercben beérkezett órajel összes számát. És ez megegyezik a mérni kívánt frekvenciával (frekvencia = óra másodpercenként). Az eljárás mérése (1000) beállítja a számlálókat és inicializálja azokat. Ezt követően a WHILE ciklus megvárja, amíg a megszakítási kiszolgáló rutin a TRUE értéket állítja. Ez pontosan 1 másodperc után történik (1000 ms vagy 1000 megszakítás). A hobbisták számára ez a frekvenciaszámláló nagyon jól működik (az alacsonyabb frekvenciákon kívül 4 vagy 5 számjegyű pontosságot kaphat). Különösen magasabb frekvenciák esetén a számláló nagyon pontos lesz. Úgy döntöttem, hogy csak 4 számjegyet jelenítek meg. Ezt azonban az LCD kimeneti részben állíthatja be. Frekvencia bemenetként az Arduino D5 tűjét kell használnia. Ez az ATmega chip 16 bites Timer/Counter1 használatának előfeltétele. (Kérjük, ellenőrizze az Arduino csapját a többi táblához). Analóg jelek vagy kisfeszültségű jelek méréséhez előerősítőt adunk hozzá BC547 előerősítő tranzisztorral és blokkimpulzus-alakítóval (Schmitt trigger) 74HC14N IC-vel.

4. lépés: Az alkatrészek összeszerelése

Az ESR és a CAP áramkörök egy 0,1 cm távolságú lyukakkal ellátott perfboard lapra vannak szerelve. A FREQ áramkört külön perfboardra szerelik fel (ezt az áramkört később adták hozzá). A vezetékes csatlakozásokhoz férfi fejléceket használnak. Az LCD képernyő a doboz felső fedelébe van szerelve, az ON/OFF kapcsolóval együtt. (És egy tartalék kapcsoló a későbbi frissítésekhez). Az elrendezés papírra készült (sokkal könnyebb, mint a Fritzing vagy más tervezési programok használata). Ezt a papír elrendezést később a valódi áramkör ellenőrzésére is használták.

5. lépés: A doboz szerelése

Fekete műanyag dobozt (méretek SzéxMéxMé 120x120x60 mm) használtak az összes alkatrész és mindkét áramköri lap felszerelésére. Az Arduino, a perfboard áramkörök és az elemtartó 6 mm -es fa szerelőlapra vannak szerelve az egyszerű összeszerelés és forrasztás érdekében. Ily módon mindent össze lehet szerelni, és ha elkészült, a dobozba helyezhető. Az áramköri lapok és az Arduino nejlon távtartók segítségével a táblákat hajlítani kellett.

6. lépés: A végső huzalozás

Végül minden belső vezetékes csatlakozás forrasztva van. Amikor ez befejeződött, teszteltem az esr kapcsolótranzisztorokat, a kapcsolási rajz T1, T2 és T3 tesztcsatlakozásain keresztül. Írtam egy kis tesztprogramot, hogy a csatlakoztatott D8, D9 és D10 kimeneteket HIGH -ról LOW -ra változtassam minden másodpercben, és ezt oszcilloszkóppal ellenőriztem a T1, T2 és T3 csatlakozókon. A tesztelt kondenzátorok összekapcsolásához pár rövid tesztvezetéket kell csatlakoztatni krokodilcsipeszekkel készült.

A frekvenciaméréshez hosszabb tesztvezetékek is használhatók.

Boldog tesztelést!