Измеритель индуктивности в действии. Он отображает резонансную частоту вместе с индуктивностью.
Недавно я завершил небольшой Arduino проект. Это шилд для Arduino Uno, который позволяет измерять индуктивность. Данная функциональность обычно отсутствует в стандартном цифровом измерительном приборе. Да, есть еще и специализированные измерители LCR, которые позволяют измерять индуктивность, но они обычно не измеряют напряжение или ток. Поэтому я решил самостоятельно изготовить измеритель индуктивности.
Плата без дисплея
Принципиальная схема шилда:
Основа схемы очень проста. Устройство представляет собой генератор Колпитца без катушки. Вы можете использовать измерительные щупы для подсоединения к катушке, которая будет обеспечивать резонанс. Далее Arduino измерит частоту, на которой генератор резонирует и вычислит индуктивность. Конденсаторы являются частью шилда и их емкость заранее известна.
При разомкнутых измерительных щупах генератор не может резонировать. Вместо этого отображается текущая калибровка/нулевое смещение.
На шилде установлена индуктивность величиной 1мкГн, которая подсоединена последовательно к измеряемой катушке. Она служит для двух целей: генератор может резонировать, когда вы закоротите измерительные щупы. Затем, когда вы нажмете кнопку на шилде, программа будет использовать текущее измерение в качестве нового значения калибровки. Индуктивность также устанавливает верхний предел для резонансной частоты. Это гарантирует, что программа остальной схемы сможет поддерживать работу генератора.
Нажатие данной синей кнопки обнуляет измеритель.
Как видно по схеме, генератор использует два конденсатора, емкостью 1нФ, соединенных последовательно. Вместе с индуктивностью 1мкГн, они ограничивают частоту до величины примерно 7.1МГц. На практике, генерируется частота величиной около 5.4МГц, когда измерительные щупы закорочены.
Вид снизу шилда Arduino
Выход генератора, за которым следует компаратор, превращает синусоидальный сигнал генератора в прямоугольный сигнал. Я использовал недорогой, но быстрый компаратор MCP6561R компании Microchip. Он имеет максимальную задержку прохождения сигнала величиной 80нс, что позволяет обеспечить максимальную частоту.
Вид сверху
Однако, естественно, частота 5.4МГц слишком высокая, чтобы поддерживаться Arduino. Arduino работает на частоте 16МГц и нуждается в нескольких дюжинах инструкций для обработки каждого импульса от шилда. Мое решение было таким – добавить 8-битный двоичный счетчик 74HC590, который делит частоту на 256. Его использование позволяет обеспечить теоретическую максимальную частоту 7.2МГц / 256 = 27.7кГц. А это уже то значение, с которым легко может справиться Arduino.
Весь шилд без дисплея
По очевидным причинам, на шилд также установлен дисплей. Есть еще и нажимная кнопка, дребезг контактов которой устраняется аппаратно с помощью низкочастотного RC-фильтра, а также буфера с триггером Шмидта. Кнопка используется для обнуления измерителя, т.е. текущее измерение используется как новое нулевое смещение.
Устройство может измерять даже очень маленькие значения индуктивности
Все сопутствующие файлы можно загрузить по ссылке ниже. В него входит исходный код для Arduino (также называемый скетч), а также файлы Eagle и PDF-файлы компоновки и схемы.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
IC1 | Компаратор | MCP6561 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
IC2 | Микросхема | MC74VHC1GT50 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
U$1 | Специальная логика | SN74HC590A | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Q1 | Транзистор | BFR92ASOT23 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
С1 | Электролитический конденсатор | 22 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
С2, С3, С9 | Конденсатор | 1000 пФ | 3 | Поиск в магазине Отрон | ||
С4, С6-С8, С10, С11 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 6 | Поиск в магазине Отрон | ||
С5 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R1 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R2 | Резистор | 330 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R3, R4, R6, R8, R11, R12 | Резистор | 10 кОм | 6 | Поиск в магазине Отрон | ||
R5 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R7, R13 | Резистор | 100 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R9 | Резистор | 220 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R10 | Подстроечный резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R14 | Резистор | 10 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
LCD1G$1 | LCD-дисплей | LCD_16x2 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
LED1 | Светодиод | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
S1 | Тактовая кнопка | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
L1 | Дроссель | 1 мкГн | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Х3-1, Х3-2 | Щуп для подключения к испытуемой детали | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
Digital1, Digital2, Power, Analog | Разьем | 4 | Поиск в магазине Отрон | |||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- lmetershield.zip (431 Кб)
Комментарии (6) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
Для чего служит MC74VHC1GT50 и чем можно заменить?