Arduino CAP-ESR-FREQ Meter: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

CAP-ESR-FREQ meter met 'n Arduino Duemilanove.

In hierdie instruksies vind u alle nodige inligting oor 'n meetinstrument gebaseer op 'n Arduino Duemilanove. Met hierdie instrument kan u drie dinge meet: kapasitorwaardes in nanofarads en mikrofarads, die ekwivalente serieweerstand (ESR -waarde) van 'n kapasitor en laaste maar nie die minste frekwensies tussen 1 Herz en 3 MegaHerz. Al drie die ontwerpe is gebaseer op beskrywings wat ek op die Arduino -forum en op Hackerstore gevind het. Nadat ek 'n paar opdaterings bygevoeg het, het ek dit in een instrument gekombineer, beheer met slegs een Arduino ino -program. Die verskillende meters word gekies via 'n drie -posseuse -skakelaar S2, gekoppel aan penne A1, A2 en A3. ESR -nulstelling en terugstelling van meters word gedoen via 'n enkele drukknop S3 op A4. Skakelaar S1 is die krag AAN/UIT -skakelaar, benodig vir 9 V DC -batterykrag as die meter nie via 'n rekenaar aan 'n rekenaar gekoppel is nie. Hierdie penne word gebruik vir invoer: A0: esr -waarde -invoer. insette.

Die meter gebruik 'n Liquid Crystal Display (LCD) gebaseer op die Hitachi HD44780 (of 'n versoenbare) chipset, wat op die meeste teksgebaseerde LCD's voorkom. Die biblioteek werk in die 4-bis-modus (d.w.s. die gebruik van 4 data lyne bykomend tot die rs, enable en rw kontrolelyne). Ek het hierdie projek begin met 'n lcd met slegs 2 datalines (SDA- en SCL I2C -verbindings), maar ongelukkig was dit in stryd met die ander sagteware wat ek vir die meters gebruik het. Eerstens sal ek hom drie verskillende meters verduidelik en laastens die monteerinstruksies. Met elke tipe meter kan u ook die aparte Arduino ino -lêer aflaai as u slegs die spesifieke tipe meter wil installeer.

Stap 1: Die kondensatormeter

Die digitale kondensatormeter is gebaseer op 'n ontwerp van Hackerstore. Meet die waarde van 'n kapasitor:

Kapasitansie is 'n maatstaf vir die vermoë van 'n kondensator om elektriese lading te stoor. Die Arduino -meter maak staat op dieselfde basiese eienskap van kapasitors: die tydskonstante. Hierdie tydskonstante word gedefinieer as die tyd wat dit neem voordat die spanning oor die kapasitor 63,2% van die spanning bereik wanneer dit volledig gelaai is. 'N Arduino kan kapasitansie meet omdat die tyd wat 'n kapasitor neem om te laai, direk verband hou met sy kapasitansie deur die vergelyking TC = R x C. TC is die tydkonstante van die kapasitor (in sekondes). R is die weerstand van die stroombaan (in Ohm). C is die kapasitansie van die kapasitor (in Farads). Die formule om die kapasitansiewaarde in Farads te kry, is C = TC/R.

In hierdie meter kan die R -waarde ingestel word vir kalibrasie tussen 15 kOhm en 25 kOhm via potmeter P1. Die kondensator word via pen D12 gelaai en ontlaai vir 'n volgende meting via pen D7. Die gelaaide spanningswaarde word gemeet via pen A5. Die volledige analoge waarde op hierdie pen is 1023, dus word 63,2% verteenwoordig deur 'n waarde van 647. Wanneer hierdie waarde bereik word, bereken die program die kapasitorwaarde op grond van die bogenoemde formule.

Stap 2: Die ESR -meter

Sien die definisie van ESR

Sien die oorspronklike Arduino -forumonderwerp https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0 Dankie aan szmeu vir die begin van hierdie onderwerp en mikanb vir sy esr50_AutoRange -ontwerp. Ek het hierdie ontwerp gebruik, insluitend die meeste opmerkings en verbeterings vir my ESR -meterontwerp.

UPDATE Mei 2021: My ESR -meter gedra soms vreemd. Ek het baie tyd daaraan bestee om die rede (s) te vind, maar dit nie gevind nie. Die oorspronklike Arduino -forumbladsye soos hierbo genoem, kan die oplossing wees …

Equivalent Series Resistance (ESR) is die interne weerstand wat in serie verskyn met die kapasitansie van die toestel. Dit kan gebruik word om foutiewe kapasitors tydens herstel sessies op te spoor. Geen kondensator is perfek nie en die ESR kom van die weerstand van die leidings, die aluminiumfoelie en die elektroliet. Dit is dikwels 'n belangrike parameter in die ontwerp van kragtoevoer, waar die ESR van 'n uitgangskondensator die stabiliteit van die reguleerder kan beïnvloed (dws veroorsaak dat dit ossilleer of oorreageer op transiënte in die las). Dit is een van die nie-ideale eienskappe van 'n kondensator wat 'n verskeidenheid prestasieprobleme in elektroniese stroombane kan veroorsaak. 'N Hoë ESR -waarde verswak die prestasie as gevolg van kragverliese, geraas en 'n hoër spanningsval.

Tydens die toets word 'n bekende stroom vir 'n baie kort tyd deur die kapasitor gelei sodat die kapasitor nie heeltemal laai nie. Die stroom produseer 'n spanning oor die kapasitor. Hierdie spanning is die produk van die stroom en die ESR van die kapasitor plus 'n onbeduidende spanning as gevolg van die klein lading in die kapasitor. Aangesien die stroom bekend is, word die ESR -waarde bereken deur die gemete spanning deur die stroom te deel. Die resultate word dan op die meterdisplay vertoon. Die toetsstrome word gegenereer via transistors Q1 en Q2, hul waardes is 5mA (instelling vir hoë reikwydte) en 50mA, (lae reeks instelling) via R4 en R6. Ontlading geskied via transistor Q3. Die kondensatorspanning word gemeet via analoog ingang A0.

Stap 3: Die frekwensie meter

Sien die Arduino -forum vir die oorspronklike gegewens: https://forum.arduino.cc/index.php? Topic = 324796.0#main_content_section. Dankie aan arduinoaleman vir sy uitstekende ontwerp van frekwensie meter.

Die frekwensieteller werk soos volg: Die 16bit -timer/teller1 tel alle horlosies by wat vanaf pin D5 kom. Timer/Counter2 genereer elke millisekonde 'n onderbreking (1000 keer per sekonde). As daar 'n oorloop in Timer/Counter1 is, word die overflow_counter met een verhoog. Na 1000 onderbrekings (= presies een sekonde) sal die aantal oorstromings met 65536 vermenigvuldig word (dit is wanneer die teller oorloop). In siklus 1000 word die huidige waarde van die teller bygevoeg, wat u die totale aantal horlosies wat gedurende die laaste sekonde ingekom het, gee. En dit is gelykstaande aan die frekwensie wat u wou meet (frekwensie = horlosies per sekonde). Die proseduremeting (1000) stel die tellers op en initialiseer dit. Daarna sal 'n WHILE -lus wag totdat die onderbrekingsroetine die meting_gereed op TRUE stel. Dit is presies na 1 sekonde (1000 ms of 1000 onderbrekings). Vir stokperdjies werk hierdie frekwensieteller baie goed (behalwe laer frekwensies, kan u 'n akkuraatheid van 4 of 5 syfers kry). Veral met hoër frekwensies word die toonbank baie akkuraat. Ek het besluit om slegs 4 syfers te vertoon. U kan dit egter aanpas in die LCD -uitvoerafdeling. U moet die D5 -pen van die Arduino gebruik as die frekwensie -invoer. Dit is 'n voorvereiste vir die gebruik van die 16bit Timer/Counter1 van die ATmega -chip. (kyk na die Arduino -pen vir ander borde). Om analoog seine of lae spanning seine te meet, word 'n voorversterker bygevoeg met 'n voorversterker transistor BC547 en 'n blokpulsvormer (Schmitt-sneller) met 'n 74HC14N IC.

Stap 4: Die komponente -samestelling

Die ESR- en CAP -stroombane is gemonteer op 'n stuk perfboard met 'n afstand van 0,1 duim. Die FREQ -kring is op 'n aparte bord aangebring (hierdie stroombaan is later bygevoeg). Vir die bedrade verbindings word manlike kopstukke gebruik. Die lcd -skerm is saam met die AAN/UIT -skakelaar in die bokant van die boks gemonteer. (En een ekstra skakelaar vir toekomstige opdaterings). Die uitleg is op papier gemaak (baie makliker as om Fritzing of ander ontwerpprogramme te gebruik). Hierdie papieruitleg is later ook gebruik om die werklike stroombaan na te gaan.

Stap 5: Die kassie -samestelling

'N Swart plastiekboks (afmetings BxDxH 120x120x60 mm) is gebruik om alle komponente en albei printplate te monteer. Die Arduino, die perfboard -stroombane en die batteryhouer is gemonteer op 'n houtplaat van 6 mm vir maklike montering en soldeer. Op hierdie manier kan alles bymekaargemaak word en as dit klaar is, kan dit in die boks geplaas word. Onder die printplate en die Arduino -nylonafstandhouers is gebruik om te voorkom dat die planke buig.

Stap 6: Die finale bedrading

Uiteindelik word alle interne bedrade verbindings gesoldeer. Toe dit voltooi is, het ek die esr -skakel -transistors getoets via die toetsaansluitings T1, T2 en T3 in die bedradingsdiagram. Ek het 'n klein toetsprogram geskryf om die gekoppelde uitsette D8, D9 en D10 elke sekonde van HOOG na LAAG te verander en dit met 'n ossilloskoop op die verbindings T1, T2 en T3 nagegaan. gemaak met krokodilknipverbindings.

Vir frekwensiemeting kan langer toetsdrade gebruik word.

Gelukkige toets!