Inductantiemeter met Arduino: 12 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Welnu, hier gaan we een inductiemeter bouwen met behulp van de Arduino-microcontroller. Met deze methode kunnen we de inductantie berekenen van ongeveer 80uH tot 15.000uH, maar het zou moeten werken voor inductoren die iets kleiner of veel groter zijn.

Stap 1: Benodigde materialen

Ø Arduino uno/nano x 1

Ø LM393 Comparator x 1

Ø 1n5819/1n4001 diode x 1

Ø 150 ohm weerstand x 1

Ø 1k ohm weerstand x 2

Ø 1uF niet-polaire condensator x 1

Ø Onbekende smoorspoelen

Ø Lcd (16 x 2) x 1

Ø Lcd I2C-module x 1

Ø Jumperdraden & Headers

Stap 2: Vereiste apparatuur

Ø Snijder:

Ø Soldeerbout

Ø Lijmpistool

Stap 3: Achtergrond

Een spoel parallel aan een condensator wordt een LC. genoemd

circuit. Een typische inductantiemeter is niets anders dan een LC-oscillator met een groot bereik. Bij het meten van een inductor verandert de toegevoegde inductantie de uitgangsfrequentie van de oscillator. En door deze frequentieverandering te berekenen, kunnen we de inductantie afleiden, afhankelijk van de meting.

Microcontrollers zijn verschrikkelijk in het analyseren van analoge signalen. De ATMEGA328 ADC is in staat om analoge signalen op 9600Hz of 0,1 ms te samplen, wat snel is maar lang niet in de buurt komt van wat dit project vereist. Laten we doorgaan en een chip gebruiken die speciaal is ontworpen om signalen uit de echte wereld om te zetten in digitale basissignalen: de LM393-comparator die sneller schakelt dan een normale LM741-opamp. Zodra de spanning op de LC-kring positief wordt, gaat de LM393 zweven, wat met een pull-up weerstand hoog kan worden getrokken. Wanneer de spanning op het LC-circuit negatief wordt, trekt de LM393 zijn uitgang naar aarde. Ik heb gemerkt dat de LM393 een hoge capaciteit heeft op de uitgang, daarom heb ik een pull-up met lage weerstand gebruikt.

Dus wat we zullen doen, is een pulssignaal op de LC-kring toepassen. In dit geval zal het 5 volt zijn van de arduino. We laden het circuit enige tijd op. Dan veranderen we de spanning direct van 5 volt naar 0. Die puls zal het circuit laten resoneren, waardoor een gedempt sinusvormig signaal ontstaat dat oscilleert op de resonantiefrequentie. Wat we moeten doen, is die frequentie meten en later met behulp van de formules de inductantiewaarde verkrijgen.

Stap 4: Formules

Zoals we weten, is de frequentie van LC ckt:

f = 1/2*pi*(LC)^0.5

Dus hebben we de bovenstaande vergelijking op die manier aangepast om onbekende inductantie van het circuit te vinden. Dan is de definitieve versie van de vergelijking:

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

In bovenstaande vergelijkingen waarbij F de resonantiefrequentie is, is C de capaciteit en is L de inductantie.

Stap 5: Het circuit (schematisch en feitelijk)

Stap 6: Betekenis van de PulseIn()-functie

Leest een puls (HOOG of LAAG) op een pin. Als de waarde bijvoorbeeld HOOG is, wacht pulseIn() tot de pin van LAAG naar HOOG gaat, start de timing, wacht vervolgens tot de pin LAAG wordt en stopt de timing. Retourneert de lengte van de puls in microseconden

of geeft op en geeft 0 terug als er geen volledige puls werd ontvangen binnen de time-out.

De timing van deze functie is empirisch bepaald en zal bij langere pulsen waarschijnlijk fouten vertonen. Werkt op pulsen van 10 microseconden tot 3 minuten lang.

Syntaxis

pulseIn(pin, waarde)

pulseIn(pin, waarde, time-out)

Stap 7: Seriële uitgang

In dat project gebruik ik seriële communicatie met de baudrate van 9600 om het resultaat op een seriële monitor te bekijken.

Stap 8: Betekenis van het project

Ø Doe het zelf-project (DIY-project) om onbekende inductie te vinden tot een bereik van 100uH tot enkele duizenden uH.

Ø Als u de capaciteit in het circuit verhoogt, evenals de respectieve waarde in Arduino-code, neemt het bereik om onbekende inductantie te vinden ook enigszins toe.

Ø Dit project is ontworpen om een ruw idee te geven om onbekende inductantie te vinden.

Stap 9: Seriële I2C LCD-schermadapter

Seriële I2C LCD-schermadapter converteert op parallelle gebaseerde 16 x 2 karakters LCD-schermen in een seriële i2C LCD die via slechts 2 draden kan worden bediend. Adapter gebruikt PCF8574-chip die dient als I/O-uitbreiding die communiceert met Arduino of een andere microcontroller met behulp van het I2C-protocol. Er kunnen in totaal 8 LCD-schermen worden aangesloten op dezelfde tweedraads I2C-bus, waarbij elk bord een ander adres heeft.

Arduino lcd I2C-bibliotheek bijgevoegd.

Stap 10: Snapshorts van het project

Definitieve output op het lcd-scherm van project met of zonder Inductors

Stap 11: Arduino-code

de Arduino-code is bijgevoegd.