เครื่องวัดความเหนี่ยวนำโดยใช้ Arduino: 12 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ที่นี่เราจะสร้างเครื่องวัดความเหนี่ยวนำโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino การใช้วิธีนี้ทำให้เราสามารถคำนวณค่าความเหนี่ยวนำได้ประมาณ 80uH ถึง 15, 000uH แต่ควรใช้กับตัวเหนี่ยวนำที่เล็กกว่าหรือใหญ่กว่ามาก

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุที่จำเป็น

Ø Arduino อูโน่/นาโน x 1

Ø LM393 เครื่องเปรียบเทียบ x 1

Ø 1n5819/1n4001 ไดโอด x 1

Ø ตัวต้านทาน 150 โอห์ม x 1

Ø ตัวต้านทาน 1k โอห์ม x 2

Ø 1uF ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้ว x 1

Ø ตัวเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จัก

Ø จอแอลซีดี (16 x 2) x 1

Ø โมดูล LCD I2C x 1

Ø สายจัมเปอร์และส่วนหัว

ขั้นตอนที่ 2: อุปกรณ์ที่จำเป็น

Ø เครื่องตัด

Ø หัวแร้ง

Ø ปืนกาว

ขั้นตอนที่ 3: พื้นหลัง

ตัวเหนี่ยวนำขนานกับตัวเก็บประจุเรียกว่า LC

วงจร เครื่องวัดความเหนี่ยวนำทั่วไปไม่มีอะไรเลยนอกจากออสซิลเลเตอร์ LC ที่หลากหลาย เมื่อวัดตัวเหนี่ยวนำ การเหนี่ยวนำที่เพิ่มเข้ามาจะเปลี่ยนความถี่เอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์ และด้วยการคำนวณการเปลี่ยนแปลงความถี่นี้ เราสามารถอนุมานความเหนี่ยวนำตามการวัดได้

ไมโครคอนโทรลเลอร์วิเคราะห์สัญญาณแอนะล็อกได้แย่มาก ATMEGA328 ADC สามารถสุ่มตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อกที่ 9600Hz หรือ.1ms ซึ่งรวดเร็ว แต่ไม่มีที่ไหนเลยที่ใกล้กับสิ่งที่โครงการนี้ต้องการ ไปข้างหน้าและใช้ชิปที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับเปลี่ยนสัญญาณโลกแห่งความจริงเป็นสัญญาณดิจิตอลพื้นฐาน: ตัวเปรียบเทียบ LM393 ซึ่งสลับได้เร็วกว่าออปแอมป์ LM741 ปกติ ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าบนวงจร LC กลายเป็นค่าบวก LM393 จะลอยตัว ซึ่งสามารถดึงขึ้นสูงได้ด้วยตัวต้านทานแบบดึงขึ้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนวงจร LC เป็นลบ LM393 จะดึงเอาท์พุตลงกราวด์ ฉันสังเกตเห็นว่า LM393 มีความจุสูงที่เอาต์พุต ซึ่งเป็นสาเหตุที่ฉันใช้การดึงความต้านทานต่ำ

สิ่งที่เราจะทำคือการใช้สัญญาณพัลส์กับวงจร LC ในกรณีนี้จะเป็น 5 โวลต์จาก Arduino เราชาร์จวงจรในบางครั้ง จากนั้นเราเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าจาก 5 โวลต์โดยตรงเป็น 0 พัลส์นั้นจะทำให้วงจรสะท้อนสร้างสัญญาณไซน์ที่มีการกระแทกซึ่งสั่นที่ความถี่เรโซแนนซ์ สิ่งที่เราต้องทำคือการวัดความถี่นั้นและต่อมาโดยใช้สูตรจะได้ค่าความเหนี่ยวนำ

ขั้นตอนที่ 4: สูตร

ดังที่เรารู้ว่าความถี่ของ LC ckt คือ:

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

ดังนั้นเราจึงแก้ไขสมการข้างต้นในลักษณะนั้นเพื่อค้นหาการเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จักจากวงจร สมการสุดท้ายคือ:

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

ในสมการข้างต้นโดยที่ F คือความถี่เรโซแนนซ์ C คือความจุ และ L คือค่าความเหนี่ยวนำ

ขั้นตอนที่ 5: วงจร (แผนผัง & จริง)

ขั้นตอนที่ 6: ความสำคัญของฟังก์ชัน PulseIn()

อ่านชีพจร (สูงหรือต่ำ) บนขา ตัวอย่างเช่น หากค่าเป็น HIGH, pulseIn() จะรอให้พินเปลี่ยนจาก LOW เป็น HIGH เริ่มต้นการจับเวลา จากนั้นรอให้พินไปที่ LOW และหยุดการจับเวลา ส่งกลับความยาวของพัลส์ในหน่วยไมโครวินาที

หรือยอมแพ้และคืนค่า 0 หากไม่ได้รับพัลส์ที่สมบูรณ์ภายในระยะหมดเวลา

จังหวะเวลาของฟังก์ชันนี้ถูกกำหนดโดยสังเกตจากประสบการณ์ และอาจแสดงข้อผิดพลาดเป็นพัลส์ที่ยาวขึ้น ทำงานบนพัลส์จากความยาว 10 ไมโครวินาทีถึง 3 นาที

ไวยากรณ์

pulseIn(พิน, ค่า)

pulseIn(พิน ค่า หมดเวลา)

ขั้นตอนที่ 7: เอาต์พุตแบบอนุกรม

ในโครงการนั้น ฉันใช้การสื่อสารแบบอนุกรมที่อัตราบอด 9600 เพื่อดูผลลัพธ์บนจอภาพแบบอนุกรม

ขั้นตอนที่ 8: ความสำคัญของโครงการ

Ø ทำโครงการด้วยตัวเอง (โครงการ DIY) เพื่อค้นหาการเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จักจนถึงช่วง 100uH ถึงบางพัน uH

Ø หากคุณเพิ่มความจุในวงจรรวมถึงค่าที่เกี่ยวข้องในโค้ด Arduino ช่วงการค้นหาตัวเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จักก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

Ø โครงการนี้ออกแบบมาเพื่อให้แนวคิดคร่าวๆ เพื่อค้นหาความเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จัก

ขั้นตอนที่ 9: Serial I2C LCD Display Adapter

อะแดปเตอร์แสดงผล LCD แบบอนุกรม I2C จะแปลงจอ LCD ขนาด 16 x 2 ตัวแบบขนานให้เป็นจอ LCD i2C แบบอนุกรมที่สามารถควบคุมได้โดยใช้สายไฟเพียง 2 เส้น อะแดปเตอร์ใช้ชิป PCF8574 ที่ทำหน้าที่เป็นตัวขยาย I/O ที่สื่อสารกับ Arduino หรือไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ โดยใช้โปรโตคอล I2C สามารถเชื่อมต่อจอ LCD ทั้งหมด 8 จอกับบัส I2C สองสายเดียวกัน โดยแต่ละบอร์ดมีที่อยู่ที่แตกต่างกัน

แนบไลบรารี Arduino lcd I2C

ขั้นตอนที่ 10: ภาพรวมของโครงการ

เอาต์พุตสุดท้ายบนจอ LCD ของโปรเจ็กต์ที่มีหรือไม่มีตัวเหนี่ยวนำ

ขั้นตอนที่ 11: รหัส Arduino

แนบรหัส Arduino แล้ว