Arduino CAP-ESR-FREQ Meter: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

CAP-ESR-FREQ meter dengan Arduino Duemilanove.

Dalam instruksi ini Anda dapat menemukan semua informasi yang diperlukan tentang instrumen pengukuran berdasarkan Arduino Duemilanove. Dengan instrumen ini Anda dapat mengukur tiga hal: nilai kapasitor dalam nanofarad dan mikrofarad, resistansi seri ekivalen (nilai ESR) dari sebuah kapasitor dan frekuensi terakhir antara 1 Herz dan 3 MegaHerz. Ketiga desain didasarkan pada deskripsi yang saya temukan di forum Arduino dan di Hackerstore. Setelah menambahkan beberapa pembaruan, saya menggabungkannya menjadi satu instrumen, dikendalikan hanya dengan satu program Arduino ino. Pengukur yang berbeda dipilih melalui sakelar pemilih tiga posisi S2, yang terhubung ke pin A1, A2 dan A3. ESR zeroing dan reset pemilihan meter dilakukan melalui satu tombol tekan S3 pada A4. Switch S1 adalah saklar power ON/OFF, diperlukan untuk daya baterai 9 V DC saat meteran tidak terhubung ke PC melalui USB. Pin ini digunakan untuk input: A0: input nilai esr. A5: input kapasitor. D5: frekuensi memasukkan.

Meteran menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) berdasarkan chipset Hitachi HD44780 (atau yang kompatibel), yang ditemukan pada sebagian besar LCD berbasis teks. Pustaka bekerja dalam mode 4-bit (yaitu menggunakan 4 jalur data selain jalur kontrol rs, aktifkan, dan rw). Saya memulai proyek ini dengan lcd dengan hanya 2 jalur data (koneksi SDA dan SCL I2C) tetapi sayangnya ini bertentangan dengan perangkat lunak lain yang saya gunakan untuk meteran. Pertama saya akan menjelaskan tiga meter yang berbeda dan akhirnya instruksi perakitan. Dengan setiap jenis pengukur, Anda juga dapat mengunduh file Arduino ino yang terpisah, jika Anda hanya ingin memasang jenis pengukur tertentu.

Langkah 1: Pengukur Kapasitor

Pengukur kapasitor digital didasarkan pada desain dari Hackerstore. Mengukur nilai kapasitor:

Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik. Meter Arduino bergantung pada sifat dasar kapasitor yang sama: konstanta waktu. Konstanta waktu ini didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan tegangan melintasi kapasitor untuk mencapai 63,2% dari tegangannya ketika terisi penuh. Arduino dapat mengukur kapasitansi karena waktu yang dibutuhkan kapasitor untuk mengisi daya berbanding lurus dengan kapasitansinya dengan persamaan TC = R x C. TC adalah konstanta waktu kapasitor (dalam detik). R adalah resistansi rangkaian (dalam Ohm). C adalah kapasitansi kapasitor (dalam Farad). Rumus untuk mendapatkan nilai kapasitansi dalam Farad adalah C = TC/R.

Pada meteran ini nilai R dapat diatur untuk kalibrasi antara 15kOhm dan 25 kOhm melalui potmeter P1. Kapasitor diisi melalui pin D12 dan dibuang untuk pengukuran berikutnya melalui pin D7. Nilai tegangan yang terisi diukur melalui pin A5. Nilai analog penuh pada pin ini adalah 1023, jadi 63,2% diwakili oleh nilai 647. Ketika nilai ini tercapai, program menghitung nilai kapasitor berdasarkan rumus yang disebutkan di atas.

Langkah 2: Pengukur ESR

Lihat definisi ESR

Lihat topik forum Arduino asli https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0Terima kasih kepada szmeu untuk memulai topik ini dan mikanb untuk desain esr50_AutoRange-nya. Saya menggunakan desain ini termasuk sebagian besar komentar dan perbaikan untuk desain esr meter saya.

PEMBARUAN Mei 2021: Pengukur ESR saya terkadang berperilaku aneh. Saya menghabiskan banyak waktu untuk menemukan alasannya tetapi tidak menemukannya. Memeriksa halaman forum Arduino asli seperti yang disebutkan di atas bisa menjadi solusinya….

Equivalent Series Resistance (ESR) adalah resistansi internal yang muncul secara seri dengan kapasitansi perangkat. Ini dapat digunakan untuk menemukan kapasitor yang rusak selama sesi perbaikan. Tidak ada kapasitor yang sempurna dan ESR berasal dari resistansi kabel, aluminium foil, dan elektrolit. Ini sering merupakan parameter penting dalam desain catu daya di mana ESR dari kapasitor keluaran dapat mempengaruhi stabilitas regulator (yaitu, menyebabkannya berosilasi atau bereaksi berlebihan terhadap transien dalam beban). Ini adalah salah satu karakteristik kapasitor yang tidak ideal yang dapat menyebabkan berbagai masalah kinerja di sirkuit elektronik. Nilai ESR yang tinggi menurunkan kinerja karena kehilangan daya, kebisingan, dan penurunan tegangan yang lebih tinggi.

Selama pengujian, arus yang diketahui dilewatkan melalui kapasitor untuk waktu yang sangat singkat sehingga kapasitor tidak terisi penuh. Arus menghasilkan tegangan melintasi kapasitor. Tegangan ini akan menjadi produk dari arus dan ESR kapasitor ditambah tegangan yang dapat diabaikan karena muatan kecil di kapasitor. Karena arus diketahui, nilai ESR dihitung dengan membagi tegangan terukur dengan arus. Hasilnya kemudian ditampilkan pada layar meteran. Arus uji dihasilkan melalui transistor Q1 dan Q2, nilainya adalah 5mA (pengaturan rentang tinggi) dan 50mA, (pengaturan rentang rendah) melalui R4 dan R6. Pelepasan dilakukan melalui transistor Q3. Tegangan kapasitor diukur melalui input analog A0.

Langkah 3: Pengukur Frekuensi

Lihat data asli forum Arduino:https://forum.arduino.cc/index.php?topic=324796.0#main_content_section. Terima kasih kepada arduinoaleman atas desain pengukur frekuensinya yang hebat.

Penghitung frekuensi bekerja sebagai berikut: Timer/Counter1 16bit akan menjumlahkan semua jam yang masuk dari pin D5. Timer/Counter2 akan menghasilkan interupsi setiap milidetik (1000 kali per detik). Jika ada overflow di Timer/Counter1, overflow_counter akan bertambah satu. Setelah 1000 interupsi (= tepat satu detik) jumlah overflow akan dikalikan dengan 65536 (ini adalah saat counter mengalir lebih). Dalam siklus 1000 nilai penghitung saat ini akan ditambahkan, memberi Anda jumlah total kutu jam yang masuk selama detik terakhir. Dan ini setara dengan frekuensi yang ingin Anda ukur (frekuensi = jam per detik). Pengukuran prosedur (1000) akan mengatur penghitung dan menginisialisasinya. Setelah itu loop WHILE akan menunggu hingga rutin servis interupsi menetapkan pengukuran_siap ke TRUE. Ini tepat setelah 1 detik (1000ms atau 1000 interupsi). Untuk penghobi penghitung frekuensi ini bekerja dengan sangat baik (selain dari frekuensi yang lebih rendah Anda bisa mendapatkan akurasi 4 atau 5 digit). Terutama dengan frekuensi yang lebih tinggi, penghitung menjadi sangat akurat. Saya telah memutuskan untuk menampilkan hanya 4 digit. Namun, Anda dapat menyesuaikannya di bagian output LCD. Anda harus menggunakan pin D5 Arduino sebagai input frekuensi. Ini adalah prasyarat untuk menggunakan Timer/Counter1 16bit dari chip ATmega. (silakan periksa pin Arduino untuk papan lain). Untuk mengukur sinyal analog atau sinyal tegangan rendah ditambahkan preamplifier dengan transistor pre-amplifier BC547 dan pembentuk pulsa blok (Schmitt trigger) dengan IC 74HC14N.

Langkah 4: Perakitan Komponen

Sirkuit ESR dan CAP dipasang pada sepotong papan berlubang dengan jarak lubang 0,1 inci. Sirkuit FREQ dipasang pada papan perf terpisah (sirkuit ini ditambahkan kemudian). Untuk koneksi kabel, header laki-laki digunakan. Layar lcd dipasang di penutup atas kotak, bersama dengan sakelar ON/OFF. (Dan satu sakelar cadangan untuk pembaruan di masa mendatang). Tata letak dibuat di atas kertas (jauh lebih mudah daripada menggunakan Fritzing atau program desain lainnya). Tata letak kertas ini kemudian juga digunakan untuk memeriksa sirkuit yang sebenarnya.

Langkah 5: Rakitan Kotak

Kotak plastik hitam (dimensi WxDxH 120x120x60 mm) digunakan untuk memasang semua komponen dan kedua papan sirkuit. Arduino, sirkuit perfboard, dan dudukan baterai dipasang pada pelat pemasangan kayu 6mm untuk perakitan dan penyolderan yang mudah. Dengan cara ini semuanya dapat dirakit dan ketika selesai dapat ditempatkan di dalam kotak. Di bawah papan sirkuit dan spacer nilon Arduino digunakan untuk mencegah papan dari bengkok.

Langkah 6: Pengkabelan Terakhir

Akhirnya semua koneksi kabel internal disolder. Ketika ini selesai, saya menguji transistor switching esr, melalui koneksi uji T1, T2 dan T3 dalam diagram pengkabelan. Saya menulis program pengujian kecil untuk mengubah output terhubung D8, D9 dan D10 dari TINGGI ke RENDAH setiap detik dan memeriksa ini pada koneksi T1, T2 dan T3 dengan osiloskop. Untuk menghubungkan kapasitor yang diuji, sepasang kabel uji pendek adalah dibuat dengan koneksi klip buaya.

Untuk pengukuran frekuensi, kabel uji yang lebih panjang dapat digunakan.

Selamat menguji!