Lc meter menggunakan Arduino: mengukur induktansi dan frekuensi

Semua pecinta tertanam akrab dengan multimeter yang merupakan alat yang hebat untuk mengukur tegangan, arus, hambatan, dll. Sebuah multimeter dapat mengukurnya dengan mudah. Tetapi terkadang kita perlu mengukur induktansi dan kapasitansi yang tidak mungkin dilakukan dengan multimeter normal. Ada beberapa multimeter khusus yang dapat mengukur induktansi dan kapasitansi tetapi harganya mahal. Kami sudah membangun Pengukur Frekuensi, Pengukur Kapasitansi dan Pengukur Resistensi menggunakan Arduino. Jadi hari ini kita akan membuat LC Meter Induktansi menggunakan Arduino. Dalam proyek ini, kami akan menunjukkan nilai induktansi dan kapasitansi bersama dengan frekuensi di atas layar LCD 16x2. Sebuah tombol tekan diberikan di sirkuit, untuk beralih antara tampilan kapasitansi dan induktansi.

Komponen Diperlukan

1. Arduino Uno
2. 741 IC opamp
3. Baterai 3v
4. Resistor 100-ohm
5. Kapasitor
6. Induktor
7. Dioda 1n4007
8. Resistor 10k
9. 10k pot
10. Sumber Daya listrik
11. Tekan tombol
12. Breadboard atau PCB
13. Menghubungkan kabel

Menghitung Frekuensi dan Induktansi

Dalam proyek ini kita akan mengukur induktansi dan kapasitansi dengan menggunakan rangkaian LC secara paralel. Sirkuit ini seperti cincin atau bel yang mulai beresonansi pada frekuensi tertentu. Setiap kali kita menerapkan pulsa, rangkaian LC ini akan mulai beresonansi dan frekuensi resonansi ini berbentuk analog (gelombang sinusoidal) sehingga perlu diubah menjadi gelombang pengawal. Untuk melakukan ini, kami menerapkan frekuensi resonansi analog ini ke opamp (dalam kasus kami 741) yang akan mengubahnya dalam gelombang pengawal (frekuensi) pada 50% dari siklus kerja. Sekarang kita mengukur frekuensi dengan menggunakan Arduino dan dengan menggunakan beberapa perhitungan matematis kita dapat menemukan induktansi atau kapasitansi. Kami telah menggunakan rumus respons frekuensi sirkuit LC yang diberikan.

f = 1 / (2 * waktu)

dimana waktu adalah output dari fungsi pulseIn ()

sekarang kami memiliki rangkaian LC Frekuensi:

f = 1/2 * Pi * akar kuadrat dari (LC)

kita bisa menyelesaikannya untuk mendapatkan induktansi:

f ² = 1 / (4Pi ² LC) L = 1 / (4Pi ² f ² C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)

Seperti yang telah kami sebutkan bahwa gelombang kami adalah gelombang sinusoidal sehingga memiliki periode waktu yang sama baik amplitudo positif maupun negatif. Artinya pembanding akan mengubahnya menjadi gelombang persegi yang memiliki duty cycle 50%. Sehingga kita bisa mengukurnya dengan menggunakan fungsi pulseIn () dari Arduino. Fungsi ini akan memberi kita periode waktu yang dapat dengan mudah diubah menjadi frekuensi dengan membalik periode waktu. Karena fungsi pulseIn hanya mengukur satu pulsa, maka sekarang untuk mendapatkan frekuensi yang benar kita harus mengalikannya dengan 2. Sekarang kita memiliki frekuensi yang dapat diubah menjadi induktansi dengan menggunakan rumus di atas.

Catatan: saat mengukur induktansi (L1), nilai kapasitor (C1) harus 0.1uF dan saat mengukur kapasitansi (C1), nilai induktor (L1) harus 10mH.

Diagram Sirkuit dan Penjelasannya

Dalam diagram rangkaian LC Meter ini, kami telah menggunakan Arduino untuk mengontrol operasi proyek. Dalam hal ini, kami telah menggunakan sirkuit LC. Sirkuit LC ini terdiri dari Induktor dan kapasitor. Untuk mengubah frekuensi resonansi sinusoidal menjadi gelombang digital atau persegi digunakan penguat operasional 741. Di sini kita perlu menerapkan suplai negatif ke op-amp untuk mendapatkan frekuensi keluaran yang akurat. Jadi kami telah menggunakan baterai 3v yang terhubung dalam polaritas terbalik, artinya 741 pin negatif terhubung ke terminal negatif baterai dan pin positif baterai terhubung ke ground rangkaian yang tersisa. Untuk penjelasan lebih lanjut lihat diagram rangkaian di bawah ini.

Di sini kita memiliki tombol tekan untuk mengubah mode operasi apakah kita mengukur induktansi atau kapasitansi. LCD 16x2 digunakan untuk menunjukkan induktansi atau kapasitansi dengan frekuensi rangkaian LC. Pot 10k digunakan untuk mengontrol kecerahan LCD. Sirkuit ini didukung dengan bantuan pasokan Arduino 5v dan kita dapat menyalakan Arduino dengan 5v menggunakan USB atau adaptor 12v.

Penjelasan Pemrograman

Bagian pemrograman proyek LC Meter ini sangat mudah. Kode Arduino lengkap diberikan di akhir artikel ini.

Pertama kita harus menyertakan library untuk LCD dan mendeklarasikan beberapa pin dan makro.

#include LCD LiquidCrystal (A5, A4, A3, A2, A1, A0); # Tentukan serial # Tentukan muatan 3 # Tentukan frekuensi Dalam 2 # Tentukan mode 10 # Tentukan Penundaan 15 frekuensi ganda, kapasitansi, induktansi; typedef struct { int flag: 1; }Bendera; Tandai Bit;

Setelah itu, dalam fungsi setup kami telah menginisialisasi LCD dan komunikasi Serial untuk menunjukkan nilai terukur pada LCD dan monitor serial.

batal penyiapan () { #ifdef serial Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (freqIn, INPUT); pinMode (pengisian, OUTPUT); pinMode (mode, INPUT_PULLUP); lcd.print ("Penggunaan LC Meter"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Arduino"); penundaan (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Circuit Digest"); penundaan (2000); }

Kemudian dalam fungsi loop , terapkan pulsa periode waktu tetap ke sirkuit LC yang akan mengisi sirkuit LC. Setelah melepas pulsa, sirkuit LC mulai beresonansi. Kemudian kita membaca konversi gelombang persegi, yang berasal dari op-amp, dengan menggunakan fungsi pulseIn () dan mengubahnya dengan mengalikannya dengan 2. Di sini kita telah mengambil beberapa contoh juga. Begitulah frekuensi dihitung:

void loop () { for (int i = 0; i { digitalWrite (charge, HIGH); delayMicroseconds (100); digitalWrite (charge, LOW); delayMicroseconds (50); double Pulse = pulseIn (freqIn, HIGH, 10000); jika (Pulsa> 0.1) frekuensi + = 1.E6 / (2 * Pulsa); penundaan (20); } frekuensi / = Penundaan; #ifdef serial Serial.print ("frekuensi:"); Serial.print (frekuensi); Cetak serial ("Hz"); #endif lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("freq:"); lcd.print (frekuensi); lcd.print ("Hz");

Setelah mendapatkan nilai frekuensi, kita mengubahnya menjadi induktansi dengan menggunakan kode yang diberikan

kapasitansi = 0.1E-6; induktansi = (1. / (kapasitansi * frekuensi * frekuensi * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E6; #ifdef serial Serial.print ("Ind:"); if (induktansi> = 1000) { Serial.print (induktansi / 1000); Serial.println ("mH"); } lain { Serial.print (induktansi); Serial.println ("uH"); } #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); if (induktansi> = 1000) { lcd.print (induktansi / 1000); lcd.print ("mH"); } lain { lcd.print (induktansi); lcd.print ("uH"); } }

Dan dengan menggunakan kode yang diberikan kami menghitung kapasitansi.

if (Bit.flag) { induktansi = 1.E-3; kapasitansi = ((1. / (induktansi * frekuensi * frekuensi * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E9); jika ((int) kapasitansi <0) kapasitansi = 0; #ifdef serial Serial.print ("Kapasitansi:"); Serial.print (kapasitansi, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Cap:"); if (kapasitansi> 47) { lcd.print ((capacitance / 1000)); lcd.print ("uF"); } lain { lcd.print (kapasitansi); lcd.print ("nF"); } }

Jadi inilah cara kami menghitung frekuensi, kapasitansi, dan Induktansi menggunakan Arduino dan menampilkannya pada LCD 16x2.