Arduino CAP-ESR-FREQ मीटर: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

एक Arduino ड्यूमिलानोव के साथ CAP-ESR-FREQ मीटर।

इस निर्देश में आप एक Arduino Duemilanove पर आधारित पैमाइश उपकरण के बारे में सभी आवश्यक जानकारी पा सकते हैं। इस उपकरण से आप तीन चीजों को माप सकते हैं: नैनोफ़ारड और माइक्रोफ़ारड में संधारित्र मान, एक संधारित्र के समतुल्य सेरी प्रतिरोध (ESR मान) और 1 हर्ट्ज़ और 3 मेगाहर्ट्ज़ के बीच अंतिम लेकिन कम से कम आवृत्तियाँ नहीं। सभी तीन डिज़ाइन Arduino फोरम और हैकरस्टोर पर मिले विवरण पर आधारित हैं। कुछ अपडेट जोड़ने के बाद मैंने उन्हें एक उपकरण में संयोजित किया, जिसे केवल एक Arduino ino प्रोग्राम के साथ नियंत्रित किया गया। विभिन्न मीटरों का चयन तीन स्थिति चयनकर्ता स्विच S2 के माध्यम से किया जाता है, जो पिन A1, A2 और A3 से जुड़ा होता है। ESR शून्यिंग और मीटर चयन रीसेट A4 पर एकल पुशबटन S3 के माध्यम से किया जाता है। स्विच S1 पावर ऑन/ऑफ स्विच है, जिसकी आवश्यकता 9 V DC बैटरी पावर के लिए होती है, जब मीटर USB के माध्यम से पीसी से कनेक्ट नहीं होता है। इन पिनों का उपयोग इनपुट के लिए किया जाता है: A0: esr वैल्यू इनपुट। A5: कैपेसिटर इनपुट। D5: फ्रीक्वेंसी इनपुट।

मीटर हिताची HD44780 (या एक संगत) चिपसेट पर आधारित लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले (एलसीडी) का उपयोग करता है, जो अधिकांश टेक्स्ट-आधारित एलसीडी पर पाया जाता है। पुस्तकालय 4-बिट मोड में काम करता है (यानी आरएस, सक्षम, और आरडब्ल्यू नियंत्रण लाइनों के अतिरिक्त 4 डेटा लाइनों का उपयोग करना)। मैंने इस परियोजना को केवल 2 डेटालाइन (एसडीए और एससीएल I2C कनेक्शन) के साथ एक एलसीडी के साथ शुरू किया था, लेकिन दुर्भाग्य से यह मेरे द्वारा मीटर के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य सॉफ़्टवेयर के साथ विरोधाभासी था। पहले मैं उसे तीन अलग-अलग मीटर और अंत में विधानसभा निर्देश समझाऊंगा। प्रत्येक प्रकार के मीटर के साथ आप अलग Arduino ino फ़ाइल भी डाउनलोड कर सकते हैं, यदि आप केवल उस विशिष्ट प्रकार के मीटर को स्थापित करना चाहते हैं।

चरण 1: संधारित्र मीटर

डिजिटल कैपेसिटर मीटर हैकरस्टोर के डिजाइन पर आधारित है। संधारित्र का मान मापना:

कैपेसिटेंस एक कैपेसिटर की इलेक्ट्रिकल चार्ज को स्टोर करने की क्षमता का एक माप है। Arduino मीटर कैपेसिटर की समान मूल संपत्ति पर निर्भर करता है: समय स्थिर। इस बार स्थिरांक को उस समय के रूप में परिभाषित किया जाता है, जब पूरी तरह चार्ज होने पर संधारित्र में वोल्टेज को उसके वोल्टेज के 63.2% तक पहुंचने में समय लगता है। एक Arduino समाई को माप सकता है क्योंकि एक संधारित्र को चार्ज करने में लगने वाला समय सीधे समीकरण द्वारा इसकी धारिता से संबंधित होता है TC = R x C. TC संधारित्र का समय स्थिरांक (सेकंड में) होता है। आर सर्किट का प्रतिरोध है (ओम में)। C संधारित्र की धारिता है (Farads में)। फैराड में समाई मान प्राप्त करने का सूत्र C = TC/R है।

इस मीटर में पोटमीटर P1 के माध्यम से 15kOhm और 25 kOhm के बीच अंशांकन के लिए R मान सेट किया जा सकता है। संधारित्र को पिन D12 के माध्यम से चार्ज किया जाता है और पिन D7 के माध्यम से अगली मीटरिंग के लिए छुट्टी दे दी जाती है। चार्ज वोल्टेज मान पिन ए 5 के माध्यम से मापा जाता है। इस पिन पर पूर्ण अनुरूप मान १०२३ है, इसलिए ६३.२% को ६४७ के मान से दर्शाया जाता है। जब यह मान पहुँच जाता है, तो प्रोग्राम उपर्युक्त सूत्र के आधार पर संधारित्र मान की गणना करता है।

चरण 2: ईएसआर मीटर

ESR की परिभाषा के लिए देखें

मूल Arduino फोरम विषय के लिए देखें https://forum.arduino.cc/index.php?topic=80357.0इस विषय की शुरुआत के लिए szmeu को धन्यवाद और उसके esr50_AutoRange डिजाइन के लिए mikanb। मैंने अपने esr मीटर डिज़ाइन के लिए अधिकांश टिप्पणियों और सुधारों सहित इस डिज़ाइन का उपयोग किया।

अद्यतन मई 2021:मेरा ईएसआर मीटर कभी-कभी अजीब व्यवहार करता है। मैंने कारण खोजने में बहुत समय बिताया लेकिन यह नहीं मिला। ऊपर बताए अनुसार मूल Arduino फ़ोरम पृष्ठों की जाँच करना समाधान हो सकता है…।

समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध (ESR) आंतरिक प्रतिरोध है जो डिवाइस की धारिता के साथ श्रृंखला में प्रकट होता है। इसका उपयोग मरम्मत सत्र के दौरान दोषपूर्ण कैपेसिटर को खोजने के लिए किया जा सकता है। कोई भी कैपेसिटर सही नहीं होता है और ESR लीड्स, एल्युमिनियम फॉयल और इलेक्ट्रोलाइट के प्रतिरोध से आता है। यह अक्सर बिजली आपूर्ति डिजाइन में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर होता है जहां एक आउटपुट कैपेसिटर का ईएसआर नियामक की स्थिरता को प्रभावित कर सकता है (यानी, यह लोड में ट्रांजिस्टर पर प्रतिक्रिया या प्रतिक्रिया करता है)। यह एक संधारित्र की गैर-आदर्श विशेषताओं में से एक है जो इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में विभिन्न प्रकार के प्रदर्शन मुद्दों का कारण बन सकता है। एक उच्च ESR मान बिजली के नुकसान, शोर और एक उच्च वोल्टेज ड्रॉप के कारण प्रदर्शन को कम कर देता है।

परीक्षण के दौरान, एक ज्ञात धारा को बहुत कम समय के लिए संधारित्र के माध्यम से पारित किया जाता है ताकि संधारित्र पूरी तरह से चार्ज न हो। करंट कैपेसिटर के आर-पार एक वोल्टेज पैदा करता है। यह वोल्टेज कैपेसिटर के करंट और ESR और कैपेसिटर में छोटे चार्ज के कारण नगण्य वोल्टेज का उत्पाद होगा। चूंकि करंट ज्ञात है, ESR मान की गणना मापा वोल्टेज को करंट से विभाजित करके की जाती है। फिर परिणाम मीटर डिस्प्ले पर प्रदर्शित होते हैं। परीक्षण धाराएं ट्रांजिस्टर Q1 और Q2 के माध्यम से उत्पन्न होती हैं, उनके मान R4 और R6 के माध्यम से 5mA (उच्च श्रेणी सेटिंग) और 50mA, (निम्न श्रेणी सेटिंग) हैं। निर्वहन ट्रांजिस्टर Q3 के माध्यम से किया जाता है। कैपेसिटर वोल्टेज को एनालॉग इनपुट A0 के माध्यम से मापा जाता है।

चरण 3: आवृत्ति मीटर

मूल डेटा के लिए Arduino फोरम देखें:https://forum.arduino.cc/index.php?topic=324796.0#main_content_section. arduinoaleman को उनके महान आवृत्ति मीटर डिजाइन के लिए धन्यवाद।

फ़्रीक्वेंसी काउंटर निम्नानुसार काम करता है: १६बिट टाइमर/काउंटर१ पिन डी५ से आने वाली सभी घड़ियों को जोड़ देगा। Timer/Counter2 प्रत्येक मिलीसेकंड (प्रति सेकंड 1000 बार) में एक बाधा उत्पन्न करेगा। यदि Timer/Counter1 में कोई अतिप्रवाह है, तो अतिप्रवाह_काउंटर एक से बढ़ जाएगा। १००० इंटरप्ट (= ठीक एक सेकंड) के बाद ओवरफ्लो की संख्या ६५५३६ से गुणा हो जाएगी (यह तब होता है जब काउंटर बहता है)। चक्र 1000 में काउंटर का वर्तमान मूल्य जोड़ा जाएगा, जिससे आपको अंतिम सेकंड के दौरान आने वाली घड़ी की कुल संख्या मिल जाएगी। और यह उस आवृत्ति के बराबर है जिसे आप मापना चाहते थे (आवृत्ति = प्रति सेकंड घड़ियां)। प्रक्रिया माप (1000) काउंटर स्थापित करेगा और उन्हें प्रारंभ करेगा। उसके बाद WHILE लूप तब तक प्रतीक्षा करेगा जब तक कि इंटरप्ट सर्विव रूटीन माप_रेडी को TRUE पर सेट नहीं कर देता। यह ठीक 1 सेकंड (1000ms या 1000 इंटरप्ट) के बाद है। शौकीनों के लिए यह फ़्रीक्वेंसी काउंटर बहुत अच्छी तरह से काम करता है (कम आवृत्तियों के अलावा आप 4 या 5 अंकों की सटीकता प्राप्त कर सकते हैं)। विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों के साथ काउंटर बहुत सटीक हो जाता है। मैंने केवल 4 अंक प्रदर्शित करने का निर्णय लिया है। हालाँकि, आप इसे LCD आउटपुट सेक्शन में समायोजित कर सकते हैं। आपको फ़्रीक्वेंसी इनपुट के रूप में Arduino के D5 पिन का उपयोग करना चाहिए। ATmega चिप के 16bit टाइमर/काउंटर1 का उपयोग करने के लिए यह एक पूर्वापेक्षा है। (कृपया अन्य बोर्डों के लिए Arduino पिन की जांच करें)। एनालॉग सिग्नल या लो-वोल्टेज सिग्नल को मापने के लिए प्री-एम्पलीफायर ट्रांजिस्टर BC547 और 74HC14N IC के साथ ब्लॉक पल्स शेपर (Schmitt ट्रिगर) के साथ एक preamplifier जोड़ा जाता है।

चरण 4: अवयव विधानसभा

ESR और CAP सर्किट 0.1 इंच की दूरी के छेद वाले परफ़ॉर्मर के एक टुकड़े पर लगे होते हैं। FREQ सर्किट को एक अलग परफ़ॉर्मर पर रखा गया है (यह सर्किट बाद में जोड़ा गया था)। वायर्ड कनेक्शन के लिए पुरुष हेडर का उपयोग किया जाता है। एलसीडी स्क्रीन बॉक्स के शीर्ष कवर में ऑन/ऑफ स्विच के साथ लगाई गई है। (और भविष्य के अपडेट के लिए एक अतिरिक्त स्विच)। लेआउट कागज पर बनाया गया था (फ्रिट्ज़िंग या अन्य डिज़ाइन कार्यक्रमों का उपयोग करने की तुलना में बहुत आसान)। इस पेपर लेआउट का उपयोग बाद में वास्तविक सर्किट की जांच के लिए भी किया गया था।

चरण 5: बॉक्स असेंबली

सभी घटकों और दोनों सर्किट बोर्डों को माउंट करने के लिए एक ब्लैक प्लास्टिक बॉक्स (आयाम WxDxH 120x120x60 मिमी) का उपयोग किया गया था। Arduino, परफ़बोर्ड सर्किट और बैटरी धारक को आसान असेंबली और सोल्डरिंग के लिए 6 मिमी लकड़ी की माउंटिंग प्लेट पर लगाया जाता है। इस तरह सब कुछ इकट्ठा किया जा सकता है और समाप्त होने पर इसे बॉक्स के अंदर रखा जा सकता है। सर्किट बोर्डों के नीचे और बोर्डों को झुकने से रोकने के लिए Arduino नायलॉन स्पेसर का उपयोग किया जाता था।

चरण 6: अंतिम वायरिंग

अंत में सभी आंतरिक वायर्ड कनेक्शन को मिलाप किया जाता है। जब यह पूरा हो गया, तो मैंने वायरिंग आरेख में परीक्षण कनेक्शन T1, T2 और T3 के माध्यम से esr स्विचिंग ट्रांजिस्टर का परीक्षण किया। मैंने कनेक्टेड आउटपुट D8, D9 और D10 को हर सेकंड हाई से LOW में बदलने के लिए एक छोटा परीक्षण कार्यक्रम लिखा और इसे एक ऑसिलोस्कोप के साथ T1, T2 और T3 के कनेक्शन पर चेक किया। कैपेसिटर को टेस्ट के तहत जोड़ने के लिए शॉर्ट टेस्ट वायर की एक जोड़ी थी मगरमच्छ क्लिप कनेक्शन के साथ बनाया गया।

आवृत्ति मीटरिंग के लिए लंबे समय तक परीक्षण तारों का उपयोग किया जा सकता है।

खुश परीक्षण!