Mesurador d’inductància amb Arduino: 12 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Doncs aquí anem a construir un mesurador d’inductància mitjançant el microcontrolador Arduino. Mitjançant aquest mètode podem calcular la inductància d’entre 80 uH i 15 000 000 H, però hauria de funcionar per als inductors una mica més petits o molt més grans.

Pas 1: materials necessaris

Ø Arduino uno / nano x 1

Ø LM393 Comparador x 1

Ø 1n5819 / 1n4001 díode x 1

Resistència de 150 ohm x 1

Resistència Ø 1k ohm x 2

Condensador no polar Ø 1uF x 1

Ø Inductors desconeguts

Ø Lcd (16 x 2) x 1

Ø Mòdul LCD I2C x 1

Ø cables i capçaleres de pont

Pas 2: es requereix aparell

Ø Cortador

Ø Soldador

Ø Pistola de cola

Pas 3: antecedents

Un inductor en paral·lel amb un condensador s’anomena LC

Un mesurador d’inductància típic no és res més que un oscil·lador LC d’ampli rang. Quan es mesura un inductor, la inductància afegida canvia la freqüència de sortida de l’oscil·lador. I calculant aquest canvi de freqüència, podem deduir la inductància en funció de la mesura.

Els microcontroladors són terribles a l’hora d’analitzar els senyals analògics. L’ADC ATMEGA328 és capaç de mostrejar senyals analògics a 9600Hz o.1ms, que és ràpid, però gairebé allò que requereix aquest projecte. Anem endavant i fem servir un xip especialment dissenyat per convertir els senyals del món real en senyals digitals bàsics: el comparador LM393 que canvia més ràpid que un amplificador operatiu LM741 normal. Tan bon punt la tensió del circuit LC es faci positiva, el LM393 estarà flotant, cosa que es pot elevar amb una resistència de pujada. Quan el voltatge del circuit LC es converteix en negatiu, el LM393 estirarà la seva sortida a terra. M’he adonat que el LM393 té una capacitat elevada a la sortida, per això he utilitzat un pull up de baixa resistència.

Per tant, el que farem és aplicar un senyal d’impuls al circuit LC. En aquest cas serà a 5 volts de l’arduino. Carregem el circuit durant algun temps. A continuació, canviem la tensió de 5 volts directament a 0. Aquest pols farà que el circuit ressoni creant un senyal sinusoïdal amortit que oscil·la a la freqüència de ressonància. El que hem de fer és mesurar aquesta freqüència i, posteriorment, mitjançant les fórmules obtenir el valor d’inductància.

Pas 4: Fórmules

Com sabem, la freqüència de LC ckt és:

f = 1/2 * pi * (LC) ^ 0,5

Per tant, vam modificar l’equació anterior d’aquesta manera per trobar inductància desconeguda del circuit. A continuació, la versió final de l'equació és:

L = 1/4 * pi ^ 2 * f ^ 2 * C

En les equacions anteriors on F és la freqüència de ressonància, C és capacitat i L és inductància.

Pas 5: el circuit (esquemàtic i actual)

Pas 6: Importància de la funció PulseIn ()

Llegeix un pols (ALT o BAIX) en un pin. Per exemple, si el valor és ALT, pulseIn () espera que el pin passi de BAIX a ALT, comença a temporitzar i, a continuació, espera que el pin baixi i aturi el temps. Retorna la longitud del pols en microsegons

o es rendeix i retorna 0 si no es va rebre cap impuls complet durant el temps d'espera.

El temps d’aquesta funció s’ha determinat empíricament i probablement mostrarà errors en polsos més llargs. Funciona en polsos de 10 microsegons a 3 minuts de durada.

Sintaxi

pulseIn (pin, valor)

pulseIn (pin, valor, temps d'espera)

Pas 7: sortida en sèrie

En aquest projecte utilitzo la comunicació en sèrie a la velocitat en bauds de 9600 per veure el resultat al monitor sèrie.

Pas 8: Importància del projecte

Ø Projecte Do it yourself (projecte de bricolatge) per trobar inductància desconeguda fins a un rang de 100 uH a alguns milers uH.

Ø Si augmenteu la capacitat del circuit, així com el seu valor respectiu al codi Arduino, el rang per trobar la inductància desconeguda també augmentarà fins a cert punt.

Ø Aquest projecte està dissenyat per donar una idea aproximada per trobar inductància desconeguda.

Pas 9: adaptador de pantalla LCD serie I2C

L'adaptador de pantalla LCD serie I2C converteix la pantalla LCD de 16 x 2 caràcters en paral·lel en una pantalla LCD i2C de sèrie que es pot controlar mitjançant només dos cables. L'adaptador utilitza el xip PCF8574 que serveix com a expansor d'E / S que es comunica amb Arduino o qualsevol altre microcontrolador mitjançant el protocol I2C. Es poden connectar un total de 8 pantalles LCD al mateix bus I2C de dos fils amb cada placa amb una adreça diferent.

S'ha adjuntat la biblioteca I2C lcd Arduino.

Pas 10: Peces curtes del projecte

Sortida final al lcd del projecte amb o sense inductors

Pas 11: Codi Arduino

s'adjunta el codi Arduino.