- Componentes requeridos
- Cálculo de frecuencia e inductancia
- Diagrama de circuito y explicación
- Explicación de programación
Todos los amantes integrados están familiarizados con el multímetro, que es una gran herramienta para medir voltaje, corriente, resistencia, etc. Un multímetro puede medirlos fácilmente. Pero a veces necesitamos medir la inductancia y la capacitancia, lo que no es posible con un multímetro normal. Hay algunos multímetros especiales que pueden medir la inductancia y la capacitancia, pero son costosos. Ya construimos el medidor de frecuencia, el medidor de capacitancia y el medidor de resistencia usando Arduino. Así que hoy vamos a hacer un medidor LC de inductancia usando Arduino. En este proyecto, mostraremos los valores de inductancia y capacitancia junto con la frecuencia en la pantalla LCD de 16x2. Se proporciona un botón en el circuito para cambiar entre la pantalla de capacitancia e inductancia.
Componentes requeridos
- Arduino Uno
- 741 opamp IC
- Batería de 3v
- Resistencia de 100 ohmios
- Condensadores
- Inductores
- Diodo 1n4007
- Resistencia de 10k
- Bote de 10k
- Fuente de alimentación
- Presionar el botón
- Placa de pruebas o PCB
- Cables de conexión
Cálculo de frecuencia e inductancia
En este proyecto, vamos a medir la inductancia y la capacitancia utilizando un circuito LC en paralelo. Este circuito es como un timbre o una campana que comienza a resonar a cierta frecuencia. Siempre que apliquemos un pulso, este circuito LC comenzará a resonar y esta frecuencia de resonancia está en forma analógica (onda sinusoidal), por lo que debemos convertirla en onda cuadrada. Para hacer esto, aplicamos esta frecuencia de resonancia analógica al opamp (741 en nuestro caso) que lo convertirá en onda squire (frecuencia) al 50% del ciclo de trabajo. Ahora medimos la frecuencia usando Arduino y usando algún cálculo matemático podemos encontrar la inductancia o capacitancia. Hemos utilizado la fórmula de respuesta de frecuencia del circuito LC dada.
f = 1 / (2 * tiempo)
donde el tiempo es la salida de la función pulseIn ()
ahora tenemos el circuito LC Frecuencia:
f = 1/2 * Pi * raíz cuadrada de (LC)
podemos resolverlo para obtener inductancia:
f 2 = 1 / (4Pi 2 LC) L = 1 / (4Pi 2 f 2 C) L = 1 / (4 * Pi * Pi * f * f * C)
Como ya mencionamos, nuestra onda es sinusoidal, por lo que tiene el mismo período de tiempo en amplitud positiva y negativa. Significa que el comparador lo convertirá en onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50%. Para que podamos medirlo usando la función pulseIn () de Arduino. Esta función nos dará un período de tiempo que se puede convertir fácilmente en una frecuencia invirtiendo el período de tiempo. Como la función pulseIn mide solo un pulso, ahora para obtener la frecuencia correcta tenemos que multiplicarla por 2. Ahora tenemos una frecuencia que se puede convertir en inductancia usando la fórmula anterior.
Nota: al medir la inductancia (L1), el valor del condensador (C1) debe ser de 0,1 uF y al medir la capacitancia (C1), el valor del inductor (L1) debe ser de 10 mH.
Diagrama de circuito y explicación
En este diagrama de circuito LC Meter, hemos utilizado Arduino para controlar la operación del proyecto. En esto, hemos utilizado un circuito LC. Este circuito LC consta de un inductor y un condensador. Para convertir la frecuencia de resonancia sinusoidal en onda digital o cuadrada, hemos utilizado un amplificador operacional, a saber, 741. Aquí debemos aplicar un suministro negativo al amplificador operacional para obtener una frecuencia de salida precisa. Así que hemos usado una batería de 3v conectada en polaridad inversa, lo que significa que el pin negativo 741 está conectado al terminal negativo de la batería y el pin positivo de la batería está conectado a la tierra del circuito restante. Para obtener más aclaraciones, consulte el diagrama de circuito a continuación.
Aquí tenemos un botón para cambiar el modo de operación, ya sea que estemos midiendo inductancia o capacitancia. Se utiliza una pantalla LCD de 16x2 para mostrar la inductancia o capacitancia con la frecuencia del circuito LC. Se utiliza un potenciómetro de 10k para controlar el brillo de la pantalla LCD. El circuito se alimenta con la ayuda del suministro Arduino 5v y podemos alimentar el Arduino por 5v usando un adaptador USB o 12v.
Explicación de programación
La parte de programación de este proyecto LC Meter es muy sencilla. El código completo de Arduino se proporciona al final de este artículo.
Primero tenemos que incluir la biblioteca para LCD y declarar algunos pines y macros.
#incluir
Después de eso, en la función de configuración , hemos inicializado la comunicación serie y LCD para mostrar los valores medidos en el monitor LCD y serie.
void setup () { #ifdef serial Serial.begin (9600); #endif lcd.begin (16, 2); pinMode (freqIn, INPUT); pinMode (carga, SALIDA); pinMode (modo, INPUT_PULLUP); lcd.print ("Uso del medidor LC"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Arduino"); retraso (2000); lcd.clear (); lcd.print ("Resumen de circuitos"); retraso (2000); }
Luego, en la función de bucle , aplique un pulso de un período de tiempo fijo al circuito LC que cargará el circuito LC. Después de quitar el pulso, el circuito LC comienza a resonar. Luego leemos su conversión de onda cuadrada, proveniente del amplificador operacional, usando la función pulseIn () y la convertimos multiplicándola por 2. Aquí también hemos tomado algunas muestras de esto. Así se calcula la frecuencia:
bucle vacío () { para (int i = 0; i
Después de obtener el valor de frecuencia, los hemos convertido en inductancia usando un fragmento de código dado
capacitancia = 0.1E-6; inductancia = (1. / (capacitancia * frecuencia * frecuencia * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E6; #ifdef serial Serial.print ("Ind:"); if (inductancia> = 1000) { Serial.print (inductancia / 1000); Serial.println ("mH"); } else { Serial.print (inductancia); Serial.println ("uH"); } #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Ind:"); if (inductancia> = 1000) { lcd.print (inductancia / 1000); lcd.print ("mH"); } else { lcd.print (inductancia); lcd.print ("uH"); } }
Y usando el código dado calculamos la capacitancia.
if (Bit.flag) { inductancia = 1.E-3; capacitancia = ((1. / (inductancia * frecuencia * frecuencia * 4. * 3.14159 * 3.14159)) * 1.E9); si ((int) capacitancia <0) capacitancia = 0; #ifdef serial Serial.print ("Capacitancia:"); Serial.print (capacitancia, 6); Serial.println ("uF"); #endif lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Cap:"); if (capacitancia> 47) { lcd.print ((capacitancia / 1000)); lcd.print ("uF"); } else { lcd.print (capacitancia); lcd.print ("nF"); } }
Así es como calculamos la frecuencia, la capacitancia y la inductancia usando Arduino y lo mostramos en una pantalla LCD de 16x2.