Μετρητής RC με χρήση μικροελεγκτή Tiva: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Για αυτό το έργο, ένας μετρητής RC που βασίζεται σε μικροελεγκτή έχει σχεδιαστεί και εφαρμοστεί για να είναι φορητός, ακριβής, απλός στη χρήση και σχετικά φθηνός στην κατασκευή. Είναι απλό στη χρήση και ο χρήστης μπορεί να επιλέξει εύκολα τη λειτουργία του μετρητή ως εξής: αντίσταση ή χωρητικότητα.

ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ:

Η αντίσταση ενός άγνωστου εξαρτήματος μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας τον κανόνα διαίρεσης τάσης όπου το άγνωστο στοιχείο συνδέεται σε σειρά με μια γνωστή αντίσταση. Παρέχεται μια γνωστή τάση (Vcc) και η πτώση τάσης σε αυτήν είναι ευθέως ανάλογη με την αντίστασή της. Για αυτόματη εμβέλεια, χρησιμοποιούνται 4 κυκλώματα JFET που συγκρίνουν την άγνωστη τάση αντίστασης και δίνουν την καλύτερη τιμή.

ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ:

Για χωρητικότητα, ο χρόνος που απαιτείται για τη φόρτιση ενός πλήρως αποφορτισμένου πυκνωτή στο 0,632 της τάσης τροφοδοσίας, VS. βρίσκεται μέσω του μετρητή στο μικροελεγκτή και διαιρείται με την τιμή της γνωστής αντίστασης δηλ. 10k για να δώσει χωρητικότητα. Η μετρημένη τιμή εμφανίζεται στην οθόνη LCD που δίνει μια τιμή κυμαινόμενου σημείου.

Βήμα 1: Υλικό και εξαρτήματα

Θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα συστατικά:

1. Μικροελεγκτής TM4C123GH6PM

Ο μικροελεγκτής Cortex-M που έχει επιλεγεί για προγραμματισμό που βασίζεται σε υλικό και εικονογραφήσεις διασύνδεσης είναι TM4C123 από την Texas Instruments. Αυτός ο μικροελεγκτής ανήκει στην αρχιτεκτονική ARM Cortex-M4F υψηλής απόδοσης και έχει ενσωματωμένο ένα ευρύ σύνολο περιφερειακών.

2. LCD

Η οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD) αντικαθιστά την οθόνη επτά τμημάτων λόγω των μειώσεων κόστους και είναι πιο ευέλικτη για την εμφάνιση αλφαριθμητικών χαρακτήρων. Πιο προηγμένες οθόνες γραφικών είναι επίσης διαθέσιμες τώρα σε ονομαστικές τιμές. Θα χρησιμοποιήσουμε LCD 16x2.

3. 2N7000 MOSFET

Το 2N7000 είναι ένα MOSFET με κανάλι Ν, βελτιωμένης λειτουργίας που χρησιμοποιείται για εφαρμογές μεταγωγής χαμηλής ισχύος, με διασταυρούμενες ρυθμίσεις μολύβδου και τρέχουσες αξιολογήσεις. Συσκευασμένο σε περίβλημα TO-92, το 2N7000 είναι συσκευή 60 V. Μπορεί να αλλάξει 200 mA.

4. Αντίσταση

Οι αντιστάσεις των 100 ohm, 10kohm, 100kohm, 698kohm χρησιμοποιούνται για αυτοδιάταξη στο μετρητή αντίστασης και 10k για το κύκλωμα στο μετρητή χωρητικότητας.

Βήμα 2: ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ PIN

Η σειρά με την οποία θα συνδέσουμε τις καρφίτσες φαίνεται στο σχήμα:

Βήμα 3: ΕΡΓΑΣΙΑ

R Meter

Αρχή

Ο μετρητής R έχει σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας την αρχή της διαίρεσης τάσης. Δηλώνει ότι η τάση διαιρείται μεταξύ δύο σειρών αντιστάσεων σε άμεση αναλογία με την αντίστασή τους.

Εργαζόμενος

Έχουμε χρησιμοποιήσει τέσσερα κυκλώματα MOSFET που παρέχουν μεταγωγή. Κάθε φορά που πρόκειται να μετρηθεί μια άγνωστη αντίσταση, πρώτα απ 'όλα μετριέται η τάση στην άγνωστη αντίσταση που είναι κοινή σε κάθε ένα από τα 4 κυκλώματα χρησιμοποιώντας τον κανόνα του διαχωριστή τάσης. Τώρα το ADC δίνει την τιμή της τάσης σε κάθε γνωστή αντίσταση και την εμφανίζει στην οθόνη LCD. Το διάγραμμα κυκλώματος και η διάταξη PCB για μετρητή R φαίνεται στο σχήμα.

Στο κύκλωμά μας χρησιμοποιούμε 5 ακίδες ελέγχου μικροελεγκτή δηλαδή PD2, PC7, PC6, PC5 και PC4. Αυτές οι ακίδες χρησιμοποιούνται για να δώσουν 0 ή 3.3V στο αντίστοιχο κύκλωμα. Ο πείρος ADC δηλαδή PE2 μετρά την τάση και η οθόνη LCD την εμφανίζει στην οθόνη.

Γ Μετρητής

Αρχή

Για τη μέτρηση του C χρησιμοποιούμε την έννοια της σταθεράς του χρόνου.

Εργαζόμενος

Υπάρχει ένα απλό κύκλωμα RC, η τάση εισόδου του οποίου ελέγχεται από εμάς, δηλαδή χρησιμοποιώντας τον πείρο PD3 του tiva. Στον οποίο παρέχουμε 3,3Volts στο κύκλωμα. Μόλις κάνουμε την έξοδο PD3 pin, ξεκινάμε το χρονόμετρο και αρχίζουμε επίσης τη μέτρηση της τάσης στον πυκνωτή χρησιμοποιώντας μετατροπέα Αναλογικό σε ηφιακό, που υπάρχει ήδη στο tiva. Μόλις η τάση είναι 63 τοις εκατό της εισόδου (που η θήκη είναι 2.0856), σταματάμε το χρονόμετρο και σταματάμε να δίνουμε τροφοδοσία στο κύκλωμά μας. Στη συνέχεια μετράμε τον χρόνο χρησιμοποιώντας την τιμή και τη συχνότητα του μετρητή. χρησιμοποιούμε R γνωστής τιμή δηλαδή 10k, οπότε τώρα έχουμε χρόνο και R μπορούμε απλά και την τιμή της χωρητικότητας χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

t = RC

Βήμα 4: ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΒΙΝΤΕΟ

Ακολουθούν οι κωδικοί έργου και τα φύλλα δεδομένων των συστατικών που χρησιμοποιούνται.

Το έργο έχει κωδικοποιηθεί στο Keil Microvision 4. Μπορείτε να το κατεβάσετε από τον ιστότοπο του Keil 4. Για λεπτομέρειες σχετικά με διάφορες σειρές κωδικών, σας ενθαρρύνουμε να περάσετε από το φύλλο δεδομένων του μικροελεγκτή tiva στη διεύθυνση https:// www. ti.com/lit/gpn/tm4c123gh6pm

Βήμα 5: ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Τα αποτελέσματα διαφορετικών τιμών αντιστάσεων και πυκνωτών παρουσιάζονται με τη μορφή πινάκων και η σύγκρισή τους φαίνεται επίσης στο σχήμα.

Βήμα 6: ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Ο κύριος στόχος αυτού του έργου είναι ο σχεδιασμός ενός μετρητή LCR που βασίζεται σε μικροελεγκτές για τη μέτρηση της επαγωγής, της χωρητικότητας και της αντίστασης. Ο στόχος επιτεύχθηκε καθώς ο μετρητής λειτουργεί και μπορεί να βρει τις τιμές και για τα τρία εξαρτήματα όταν πατηθεί το κουμπί και συνδεθεί το άγνωστο στοιχείο. Ο μικροελεγκτής θα στείλει ένα σήμα και θα μετρήσει την απόκριση των εξαρτημάτων που μετατρέπεται σε ψηφιακή μορφή και αναλύεται χρησιμοποιώντας προγραμματισμένους τύπους στον μικροελεγκτή για να δώσει την επιθυμητή τιμή. Το αποτέλεσμα αποστέλλεται στην οθόνη LCD για εμφάνιση.

Βήμα 7: ΕΙΔΙΚΑ ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ

Ευχαριστώ ιδιαίτερα τα μέλη της ομάδας μου και τον εκπαιδευτή μου που με βοήθησαν σε αυτό το έργο. Ελπίζω να βρείτε αυτό το διδακτικό ενδιαφέρον. Αυτή είναι η Fatima Abbas από το UET Signing Off.

Ελπίζω να σας φέρω κι άλλα σύντομα. Μέχρι τότε να προσέχεις:)