Misuratore di induttanza con Arduino: 12 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Bene, qui costruiremo un misuratore di induttanza usando il microcontrollore Arduino. Usando questo metodo siamo in grado di calcolare l'induttanza da circa 80uH a 15.000uH, ma dovrebbe funzionare per induttori un po' più piccoli o molto più grandi.

Passaggio 1: materiali necessari

Ø Arduino uno/nano x 1

Comparatore Ø LM393 x 1

Diodo Ø 1n5819/1n4001 x 1

Resistenza Ø 150 ohm x 1

Resistore Ø 1k ohm x 2

Condensatore non polare Ø 1uF x 1

Ø Induttori sconosciuti

Ø LCD (16 x 2) x 1

Ø Modulo I2C LCD x 1

Ø Ponticelli e intestazioni

Passaggio 2: attrezzatura richiesta

Ø taglierina

Ø Saldatore

Ø Pistola per colla

Passaggio 3: sfondo

Un induttore in parallelo con un condensatore è chiamato LC

circuito. Un tipico misuratore di induttanza non è altro che un oscillatore LC ad ampio raggio. Quando si misura un induttore, l'induttanza aggiunta modifica la frequenza di uscita dell'oscillatore. E calcolando questa variazione di frequenza, possiamo dedurre l'induttanza a seconda della misurazione.

I microcontrollori sono terribili nell'analizzare i segnali analogici. L'ADC ATMEGA328 è in grado di campionare segnali analogici a 9600 Hz o 0,1 ms, che è veloce ma non si avvicina affatto a ciò che richiede questo progetto. Andiamo avanti e usiamo un chip appositamente progettato per trasformare i segnali del mondo reale in segnali digitali di base: il comparatore LM393 che commuta più velocemente di un normale amplificatore operazionale LM741. Non appena la tensione sul circuito LC diventa positiva, l'LM393 sarà flottante, che può essere tirato in alto con un resistore di pull-up. Quando la tensione sul circuito LC diventa negativa, l'LM393 metterà a terra la sua uscita. Ho notato che l'LM393 ha un'elevata capacità sulla sua uscita, motivo per cui ho usato un pull up a bassa resistenza.

Quindi quello che faremo è applicare un segnale a impulsi al circuito LC. In questo caso saranno 5 volt dall'arduino. Ricarichiamo il circuito per un po' di tempo. Quindi cambiamo la tensione da 5 volt direttamente a 0. Quell'impulso farà risuonare il circuito creando un segnale sinusoidale ammortizzato che oscilla alla frequenza di risonanza. Quello che dobbiamo fare è misurare quella frequenza e in seguito usando le formule ottenere il valore dell'induttanza.

Passaggio 4: formule

Come sappiamo che la frequenza di LC ckt è:

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

Quindi abbiamo modificato l'equazione sopra in questo modo per trovare l'induttanza sconosciuta dal circuito. Quindi la versione finale dell'equazione è:

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

Nelle equazioni precedenti dove F è la frequenza di risonanza, C è la capacità e L è l'induttanza.

Passaggio 5: il circuito (schematico e effettivo)

Passaggio 6: significato della funzione PulseIn()

Legge un impulso (ALTO o BASSO) su un pin. Ad esempio, se il valore è ALTO, pulseIn() attende che il pin passi da BASSO a ALTO, avvia il cronometraggio, quindi attende che il pin diventi BASSO e interrompe il cronometraggio. Restituisce la lunghezza dell'impulso in microsecondi

oppure si arrende e restituisce 0 se non è stato ricevuto alcun impulso completo entro il timeout.

La tempistica di questa funzione è stata determinata empiricamente e probabilmente mostrerà errori in impulsi più lunghi. Funziona su impulsi da 10 microsecondi a 3 minuti di lunghezza.

Sintassi

pulseIn(pin, valore)

pulseIn (pin, valore, timeout)

Passaggio 7: uscita seriale

In quel progetto utilizzo la comunicazione seriale alla velocità di trasmissione di 9600 per guardare i risultati sul monitor seriale.

Passaggio 8: significato del progetto

Ø Progetto fai da te (progetto fai-da-te) per trovare induttanze sconosciute fino a un intervallo da 100 uH a qualche migliaio di uH.

Ø Se si aumenta la capacità nel circuito e il rispettivo valore nel codice Arduino, anche l'intervallo per trovare l'induttanza sconosciuta aumenta in una certa misura.

Ø Questo progetto è progettato per dare un'idea approssimativa per trovare induttanze sconosciute.

Passaggio 9: adattatore display LCD seriale I2C

L'adattatore per display LCD seriale I2C converte un display LCD a 16 x 2 caratteri basato su parallelo in un LCD i2C seriale che può essere controllato tramite solo 2 fili. L'adattatore utilizza il chip PCF8574 che funge da espansore I/O che comunica con Arduino o qualsiasi altro microcontrollore utilizzando il protocollo I2C. È possibile collegare un totale di 8 display LCD allo stesso bus I2C a due fili con ciascuna scheda con un indirizzo diverso.

Libreria Arduino lcd I2C allegata.

Step 10: Snapshorts del progetto

Output finale su lcd del progetto con o senza Induttori

Passaggio 11: codice Arduino

il codice Arduino è allegato.