اردوينو CAP-ESR-FREQ متر: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

متر CAP-ESR-FREQ مع Arduino Duemilanove.

في هذا الدليل ، يمكنك العثور على جميع المعلومات الضرورية حول أداة القياس بناءً على Arduino Duemilanove. باستخدام هذه الأداة ، يمكنك قياس ثلاثة أشياء: قيم المكثف في nanofarads و microfarads ، ومقاومة السلسلة المكافئة (قيمة ESR) لمكثف وأخيراً وليس آخراً الترددات بين 1 هرتز و 3 ميغا هرتز. تستند جميع التصميمات الثلاثة إلى الأوصاف التي وجدتها في منتدى Arduino وعلى Hackerstore. بعد إضافة بعض التحديثات ، قمت بدمجها في أداة واحدة ، وتم التحكم فيها باستخدام برنامج Arduino ino واحد فقط. يتم تحديد العدادات المختلفة عبر مفتاح محدد بثلاثة مواضع S2 ، متصل بالدبابيس A1 و A2 و A3. يتم إعادة تعيين صفير ESR واختيار العداد عبر زر ضغط واحد S3 على A4. المفتاح S1 هو مفتاح تشغيل / إيقاف تشغيل الطاقة ، وهو ضروري لطاقة بطارية 9 فولت تيار مستمر عندما لا يكون المقياس متصلاً بجهاز كمبيوتر عبر USB. تُستخدم هذه المسامير للإدخال: A0: إدخال قيمة esr. A5: إدخال مكثف. D5: تردد إدخال.

يستخدم جهاز القياس شاشة عرض بلورية سائلة (LCD) استنادًا إلى مجموعة شرائح Hitachi HD44780 (أو مجموعة متوافقة) ، والتي توجد في معظم شاشات LCD المستندة إلى النصوص. تعمل المكتبة في وضع 4 بت (أي باستخدام 4 خطوط بيانات بالإضافة إلى خطوط التحكم rs و enable و rw). لقد بدأت هذا المشروع بشاشات الكريستال السائل مع 2 datalines فقط (اتصالات SDA و SCL I2C) ولكن للأسف هذا يتعارض مع البرامج الأخرى التي استخدمتها للعدادات. أولاً سأشرح له ثلاثة أمتار مختلفة وأخيراً تعليمات التجميع. مع كل نوع من أجهزة القياس ، يمكنك أيضًا تنزيل ملف Arduino ino المنفصل ، إذا كنت تريد فقط تثبيت هذا النوع المحدد من العدادات.

الخطوة 1: مقياس المكثفات

يعتمد مقياس المكثف الرقمي على تصميم من Hackerstore. قياس قيمة المكثف:

السعة هي مقياس لقدرة المكثف على تخزين الشحنة الكهربائية. يعتمد متر Arduino على نفس الخاصية الأساسية للمكثفات: ثابت الوقت. يتم تعريف ثابت الوقت هذا على أنه الوقت الذي يستغرقه الجهد عبر المكثف للوصول إلى 63.2٪ من جهده عند الشحن الكامل. يمكن أن يقيس Arduino السعة لأن الوقت الذي يستغرقه المكثف للشحن يرتبط ارتباطًا مباشرًا بسعة المكثف بواسطة المعادلة TC = R x C. TC هو ثابت الوقت للمكثف (بالثواني). R هي مقاومة الدائرة (بالأوم). C هي سعة المكثف (في Farads). صيغة الحصول على قيمة السعة في فاراد هي C = TC / R.

في هذا المقياس ، يمكن ضبط قيمة R للمعايرة بين 15 كيلو أوم و 25 كيلو أوم عبر مقياس الضغط P1. يتم شحن المكثف عبر دبوس D12 ويتم تفريغه لإجراء قياس تالي عبر الدبوس D7. يتم قياس قيمة الجهد المشحون عبر دبوس A5. القيمة التناظرية الكاملة لهذا الدبوس هي 1023 ، لذلك يتم تمثيل 63.2٪ بقيمة 647. عند الوصول إلى هذه القيمة ، يقوم البرنامج بحساب قيمة المكثف بناءً على الصيغة المذكورة أعلاه.

الخطوة 2: مقياس ESR

انظر لتعريف ESR

راجع موضوع منتدى Arduino الأصلي https://forum.arduino.cc/index.php؟topic=80357.0 شكرًا لـ szmeu لبدء هذا الموضوع و mikanb لتصميمه esr50_AutoRange. لقد استخدمت هذا التصميم بما في ذلك معظم التعليقات والتحسينات لتصميم مقياس esr الخاص بي.

تحديث مايو 2021: يتصرف مقياس ESR الخاص بي بشكل غريب في بعض الأحيان. قضيت الكثير من الوقت في العثور على السبب (الأسباب) ولكن لم أجده. التحقق من صفحات منتدى Arduino الأصلية كما هو مذكور أعلاه قد يكون الحل….

مقاومة السلسلة المكافئة (ESR) هي المقاومة الداخلية التي تظهر في سلسلة مع سعة الجهاز. يمكن استخدامه للعثور على المكثفات المعيبة أثناء جلسات الإصلاح. لا يوجد مكثف مثالي ويأتي ESR من مقاومة الخيوط ، ورقائق الألمنيوم والإلكتروليت. غالبًا ما تكون معلمة مهمة في تصميم مزود الطاقة حيث يمكن أن تؤثر ESR لمكثف الخرج على استقرار المنظم (أي يتسبب في تذبذبها أو تفاعلها بشكل مفرط مع العابرين في الحمل). إنها إحدى الخصائص غير المثالية للمكثف والتي قد تسبب مجموعة متنوعة من مشكلات الأداء في الدوائر الإلكترونية. تؤدي قيمة ESR العالية إلى تدهور الأداء بسبب فقد الطاقة والضوضاء وانخفاض الجهد العالي.

أثناء الاختبار ، يتم تمرير تيار معروف عبر المكثف لفترة قصيرة جدًا حتى لا يتم شحن المكثف بالكامل. ينتج التيار جهدًا عبر المكثف. سيكون هذا الجهد ناتجًا عن التيار و ESR للمكثف بالإضافة إلى جهد ضئيل بسبب الشحنة الصغيرة في المكثف. نظرًا لأن التيار معروف ، يتم حساب قيمة ESR بقسمة الجهد المقاس على التيار. ثم يتم عرض النتائج على شاشة العداد. يتم إنشاء تيارات الاختبار عبر الترانزستورات Q1 و Q2 ، وقيمها هي 5mA (إعداد النطاق العالي) و 50mA ، (إعداد النطاق المنخفض) عبر R4 و R6. يتم التفريغ عبر الترانزستور Q3. يتم قياس جهد المكثف عبر المدخلات التناظرية A0.

الخطوة الثالثة: عداد التردد

راجع منتدى Arduino للحصول على البيانات الأصلية:

يعمل عداد التردد على النحو التالي: عداد 16 بت / عداد 1 سيضيف كل الساعات القادمة من دبوس D5. Timer / Counter2 سينشئ مقاطعة كل مللي ثانية (1000 مرة في الثانية). إذا كان هناك تجاوز في Timer / Counter1 ، فسيتم زيادة overflow_counter بمقدار واحد. بعد 1000 مقاطعة (= ثانية واحدة بالضبط) ، سيتم ضرب عدد الفائض بـ 65536 (هذا عندما يتدفق العداد أكثر). في الدورة 1000 ستتم إضافة القيمة الحالية للعداد ، مما يمنحك العدد الإجمالي لعلامات الساعة التي جاءت خلال الثانية الأخيرة. وهذا يعادل التردد الذي تريد قياسه (التردد = الساعات في الثانية). قياس الإجراء (1000) سيُنشئ العدادات ويهيئها. بعد ذلك ، ستنتظر حلقة WHILE حتى يضبط روتين خدمة المقاطعة القياس على TRUE. هذا بالضبط بعد ثانية واحدة (1000 مللي ثانية أو 1000 مقاطعة). بالنسبة للهواة ، يعمل عداد التردد هذا جيدًا (بصرف النظر عن الترددات المنخفضة ، يمكنك الحصول على دقة مكونة من 4 أو 5 أرقام). خاصة مع الترددات العالية ، يصبح العداد دقيقًا جدًا. لقد قررت عرض 4 أرقام فقط. ومع ذلك ، يمكنك ضبط ذلك في قسم خرج LCD. يجب عليك استخدام D5 pin من Arduino كإدخال تردد. هذا شرط أساسي لاستخدام 16bit Timer / Counter1 لشريحة ATmega. (يرجى التحقق من دبوس Arduino للوحات أخرى). لقياس الإشارات التناظرية أو إشارات الجهد المنخفض ، تتم إضافة المضخم الأولي مع ترانزستور مكبر الصوت المسبق BC547 ومشكل نبضة الكتلة (مشغل شميت) مع 74HC14N IC.

الخطوة 4: تجميع المكونات

يتم تثبيت دوائر ESR و CAP على قطعة من اللوح المثالي مع مسافة ثقوب تبلغ 0.1 بوصة. يتم تثبيت دائرة FREQ على لوحة أداء منفصلة (تمت إضافة هذه الدائرة لاحقًا). بالنسبة للتوصيلات السلكية ، يتم استخدام رؤوس الذكور. شاشة LCD مثبتة في الغطاء العلوي للصندوق ، جنبًا إلى جنب مع مفتاح التشغيل / الإيقاف. (ومفتاح احتياطي واحد للتحديثات المستقبلية). تم التخطيط على الورق (أسهل بكثير من استخدام برنامج Fritzing أو برامج التصميم الأخرى). تم استخدام تخطيط الورق هذا لاحقًا أيضًا للتحقق من الدائرة الحقيقية.

الخطوة 5: تجميع الصندوق

تم استخدام صندوق بلاستيك أسود (أبعاده WxDxH 120x120x60 مم) لتركيب جميع المكونات وكلا لوحات الدوائر. يتم تثبيت Arduino ودوائر لوحة التحكم وحامل البطارية على لوح تثبيت خشبي بحجم 6 مم لسهولة التجميع واللحام. وبهذه الطريقة يمكن تجميع كل شيء وعند الانتهاء يمكن وضعه داخل الصندوق ، حيث تم استخدام الفواصل المصنوعة من النايلون تحت لوحات الدوائر الكهربائية لمنع الألواح من الانحناء.

الخطوة 6: الأسلاك النهائية

أخيرًا ، يتم لحام جميع التوصيلات السلكية الداخلية. عند اكتمال ذلك ، اختبرت ترانزستورات التبديل esr ، عبر وصلات الاختبار T1 و T2 و T3 في مخطط الأسلاك. لقد كتبت برنامج اختبار صغيرًا لتغيير المخرجات المتصلة D8 و D9 و D10 من HIGH إلى LOW كل ثانية وتحققت من ذلك على الوصلات T1 و T2 و T3 باستخدام راسم الذبذبات. مصنوعة من وصلات مشبك التمساح.

يمكن استخدام أسلاك اختبار أطول لقياس التردد.

نتمنى لك اختبارًا سعيدًا!