如何使用Arduino制作電感LC表

所有嵌入式愛好者都熟悉萬用表，它是測(cè)量電壓、電流、電阻等的絕佳工具。萬用表可以輕松測(cè)量它們。但有時(shí)我們需要測(cè)量電感和電容，這是普通萬用表無法做到的。有一些特殊的萬用表可以測(cè)量電感和電容，但它們很昂貴。所以今天我們將使用Arduino制作電感LC表。在本項(xiàng)目中，我們將顯示電感和電容值以及16x2 LCD顯示器的頻率。電路中有一個(gè)按鈕，用于在電容和電感顯示之間切換。

所需組件

Arduino Uno

741運(yùn)算放大器IC

3V電池

100歐姆電阻器

電容器

電感

1N4007 二極管

10k 電阻器

10k鍋

電源

按鈕

面包板或印刷電路板

連接線

計(jì)算頻率和電感

在本項(xiàng)目中，我們將通過使用并聯(lián)的LC電路來測(cè)量電感和電容。這個(gè)電路就像一個(gè)鈴聲或鈴鐺，以一定的頻率開始共振。每當(dāng)我們施加脈沖時(shí)，該LC電路將開始諧振，并且該諧振頻率以模擬（正弦波）的形式出現(xiàn)，因此我們需要將其轉(zhuǎn)換為流紳波。為此，我們將這個(gè)模擬諧振頻率應(yīng)用于運(yùn)算放大器（在我們的例子中為741），運(yùn)算放大器將在占空比的50%將其轉(zhuǎn)換為流紳波（頻率）。現(xiàn)在我們使用Arduino測(cè)量頻率，并通過一些數(shù)學(xué)計(jì)算，我們可以找到電感或電容。我們使用了給定的LC電路頻率響應(yīng)公式。

f=1/(2*time)

其中 pulseIn（） 函數(shù)輸出時(shí)間

現(xiàn)在我們有LC電路頻率：

f=1/2*Pi* square root of (LC)

我們可以解決它以獲得電感：

f2 = 1/ (4Pi2LC)

L= 1/ (4Pi2 f2C)

L = 1/(4* Pi * Pi * f * f * C)

正如我們已經(jīng)提到的，我們的波是正弦波，因此它在正負(fù)振幅上具有相同的時(shí)間段。這意味著比較器將其轉(zhuǎn)換為占空比為50%的方波。這樣我們就可以使用 Arduino 的 pulseIn（） 函數(shù)來測(cè)量它。這個(gè)函數(shù)會(huì)給我們一個(gè)時(shí)間段，可以通過反轉(zhuǎn)時(shí)間段輕松轉(zhuǎn)換為頻率。由于 pulseIn 函數(shù)只測(cè)量一個(gè)脈沖，所以現(xiàn)在要獲得正確的頻率，我們必須將其乘以 2?，F(xiàn)在我們有一個(gè)頻率，可以使用上述公式將其轉(zhuǎn)換為電感。

注意：測(cè)量電感（L1）時(shí)，電容器（C1）值應(yīng)為0.1uF，測(cè)量電容（C1）時(shí)，電感（L1）值應(yīng)為10mH。

電路圖及說明

在此LC儀表電路圖中，我們使用Arduino來控制項(xiàng)目操作。在此，我們使用了LC電路。該LC電路由電感器和電容器組成。為了將正弦諧振頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)字或方波，我們使用了運(yùn)算放大器，即741。這里我們需要對(duì)運(yùn)算放大器施加負(fù)電源以獲得準(zhǔn)確的輸出頻率。所以我們用一個(gè)反極性的3v電池連接，意味著741負(fù)極連接到電池負(fù)極，電池的正極連接到剩余電路的接地。有關(guān)更多說明，請(qǐng)參見下面的電路圖。

在這里，我們有一個(gè)按鈕來更改工作模式，無論我們是測(cè)量電感還是電容。16x2 LCD用于顯示電感或電容與LC電路的頻率。10k電位器用于控制LCD的亮度。電路在Arduino 5v電源的幫助下供電，我們可以使用USB或12v適配器為Arduino供電5v。

編程說明

該液相色譜儀項(xiàng)目的編程部分非常簡單。本文末尾給出了完整的Arduino代碼。

首先，我們必須包含LCD庫并聲明一些引腳和宏。

#include

LiquidCrystal lcd(A5, A4, A3, A2, A1, A0);

#define serial

#define charge 3

#define freqIn 2

#define mode 10

#define Delay 15

double frequency, capacitance, inductance;

typedef struct

{

int flag: 1;

}Flag;

Flag Bit;

之后，在設(shè)置功能中，我們初始化了LCD和串行通信，以在LCD和串行監(jiān)視器上顯示測(cè)量值。

void setup()

{

#ifdef serial

Serial.begin(9600);

#endif

lcd.begin(16, 2);

pinMode(freqIn, INPUT);

pinMode(charge, OUTPUT);

pinMode(mode, INPUT_PULLUP);

lcd.print(" LC Meter Using ");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(" Arduino ");

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.print("Circuit Digest");

delay(2000);

}

然后在環(huán)路功能中，將固定時(shí)間段的脈沖施加到LC電路，該脈沖將為LC電路充電。去除脈沖后，LC電路開始諧振。然后，我們使用pulseIn（）函數(shù)讀取來自運(yùn)算放大器的方波轉(zhuǎn)換，并通過乘以2進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在這里，我們也對(duì)此進(jìn)行了一些采樣。這就是頻率的計(jì)算方式：

void loop()

{

for(int i=0;i

{

digitalWrite(charge, HIGH);

delayMicroseconds(100);

digitalWrite(charge, LOW);

delayMicroseconds(50);

double Pulse = pulseIn(freqIn, HIGH, 10000);

if (Pulse > 0.1)

frequency+= 1.E6 / (2 * Pulse);

delay(20);

}

frequency/=Delay;

#ifdef serial

Serial.print("frequency:");

Serial.print( frequency );

Serial.print(" Hz ");

#endif

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("freq:");

lcd.print( frequency );

lcd.print(" Hz ");

獲得頻率值后，我們使用給定的代碼段將它們轉(zhuǎn)換為電感

capacitance = 0.1E-6;

inductance = (1. / (capacitance * frequency * frequency * 4.*3.14159 * 3.14159)) * 1.E6;

#ifdef serial

Serial.print("Ind:");

if(inductance>=1000)

{

Serial.print( inductance/1000 );

Serial.println(" mH");

}

else

{

Serial.print( inductance );

Serial.println(" uH");

}

#endif

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("Ind:");

if(inductance>=1000)

{

lcd.print( inductance/1000 );

lcd.print(" mH ");

}

else

{

lcd.print( inductance );

lcd.print(" uH ");

}

}

And by using given code we calculatedcapacitance.

if (Bit.flag)

{

inductance = 1.E-3;

capacitance = ((1. / (inductance * frequency * frequency * 4.*3.14159 * 3.14159)) * 1.E9);

if((int)capacitance < 0)

capacitance=0;

#ifdef serial

Serial.print("Capacitance:");

Serial.print( capacitance,6);

Serial.println(" uF ");

#endif

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("Cap: ");

if(capacitance > 47)

{

lcd.print( (capacitance/1000));

lcd.print(" uF ");

}

else

{

lcd.print(capacitance);

lcd.print(" nF ");

}

}

這就是我們使用Arduino計(jì)算頻率，電容和電感并將其顯示在16x2 LCD上的方式。

#include

LiquidCrystal lcd(A5, A4, A3, A2, A1, A0);


#define serial


#define charge 3

#define freqIn 2

#define mode 10


#define Delay 15


double frequency, capacitance, inductance;


typedef struct

{

int flag: 1;

}Flag;


Flag Bit;


void setup()

{

#ifdef serial

Serial.begin(9600);

#endif

lcd.begin(16, 2);

pinMode(freqIn, INPUT);

pinMode(charge, OUTPUT);

pinMode(mode, INPUT_PULLUP);

lcd.print(" LC Meter Using ");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(" Arduino ");

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.print("Circuit Digest");

delay(2000);

}


void loop()

{

for(int i=0;i