RC Meter با استفاده از میکروکنترلر تیوا: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

برای این پروژه یک متر RC مبتنی بر میکروکنترلر طراحی و پیاده سازی شده است که قابل حمل ، دقیق ، ساده برای استفاده و نسبتاً ارزان برای ساخت است. استفاده از آن ساده است و کاربر می تواند حالت متر را به راحتی به صورت زیر انتخاب کند: مقاومت یا خازن.

مقاومت:

مقاومت یک م unknownلفه ناشناخته را می توان با استفاده از قاعده تقسیم ولتاژ اندازه گیری کرد که در آن م componentلفه ناشناخته به صورت سری با یک مقاومت شناخته شده وصل شده است. یک ولتاژ شناخته شده (Vcc) تأمین می شود و افت ولتاژ در آن مستقیماً با مقاومت آن متناسب است. برای محدوده خودکار ، 4 مدار JFET استفاده می شود که ولتاژ مقاومت ناشناخته را مقایسه کرده و بهترین مقدار را ارائه می دهد.

ظرفیت:

برای خازن ، زمان لازم برای شارژ خازن کاملاً تخلیه شده به 0.632 ولتاژ منبع تغذیه ، VS ؛ از طریق شمارنده در میکرو کنترلر یافت می شود و بر مقدار مقاومت شناخته شده یعنی 10k تقسیم می شود تا خازنی ایجاد شود. مقدار اندازه گیری شده روی LCD نمایش داده می شود که مقدار شناور را نشان می دهد.

مرحله 1: سخت افزار و اجزاء

ما از اجزای زیر استفاده می کنیم:

1. میکروکنترلر TM4C123GH6PM

میکروکنترلر Cortex-M انتخاب شده برای برنامه نویسی مبتنی بر سخت افزار و تصویرسازی TM4C123 از Texas Instruments است. این میکروکنترلر متعلق به معماری مبتنی بر ARM Cortex-M4F با عملکرد بالا است و دارای مجموعه وسیعی از لوازم جانبی یکپارچه است.

2. LCD

صفحه نمایش کریستال مایع (LCD) به دلیل کاهش هزینه و جایگزینی صفحه نمایش هفت بخش ، برای نمایش کاراکترهای حروف الفبایی جایگزین شده است. نمایشگرهای گرافیکی پیشرفته تر هم اکنون با قیمت های اسمی در دسترس هستند. ما از LCD 16x2 استفاده می کنیم.

3. ماسفت 2N7000

2N7000 یک ماسفت N-channel با حالت تقویت است که برای برنامه های سوئیچینگ با توان کم استفاده می شود ، با تنظیمات سربی متفاوت و رتبه بندی فعلی. بسته بندی شده در محفظه TO-92 ، 2N7000 یک دستگاه 60 ولت است. می تواند 200 میلی آمپر را تغییر دهد.

4. مقاومت

مقاومتهای 100 اهم ، 10 ككم ، 100 ككم ، 698 ككم برای تراز خودكار در مقاومت سنج و 10 كیلومتر برای مدار در خازن سنج استفاده می شود.

مرحله 2: پیکربندی پین

ترتیب قرار دادن پین ها در شکل نشان داده شده است:

مرحله 3: کار کردن

R متر

اصل

R متر با استفاده از اصل تقسیم ولتاژ طراحی شده است. ولتاژ بین دو مقاومت سری به نسبت مستقیم آنها تقسیم می شود.

کار کردن

ما از چهار مدار MOSFET که سوئیچینگ را ارائه می دهند ، استفاده کرده ایم. هرگاه قرار است مقاومت ناشناخته ای اندازه گیری شود ، ابتدا ولتاژ در مقاومت ناشناخته که در هر یک از مدارهای 4 با استفاده از قاعده تقسیم ولتاژ مشترک است ، اندازه گیری می شود. اکنون ADC مقدار ولتاژ را در هر مقاومت شناخته شده می دهد و آن را روی LCD نمایش می دهد. نمودار مدار و طرح PCB برای R متر در شکل نشان داده شده است.

در مدار ما از 5 پین کنترل میکروکنترلر یعنی PD2 ، PC7 ، PC6 ، PC5 و PC4 استفاده می کنیم. این پین ها برای دادن 0 یا 3.3V به مدار مربوطه استفاده می شوند. پین ADC یعنی PE2 ولتاژ را اندازه گیری می کند و LCD آن را روی صفحه نمایش می دهد.

متر متر

اصل

برای اندازه گیری C ما از مفهوم ثابت زمان استفاده می کنیم.

کار کردن

یک مدار RC ساده وجود دارد که ولتاژ DC ورودی آن توسط ما کنترل می شود ، یعنی با استفاده از پین PD3 tiva. که در آن 3.3 ولت به مدار تأمین می کنیم. به محض خروجی پین PD3 ، تایمر را شروع می کنیم و همچنین شروع به اندازه گیری ولتاژ در خازن با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال می کنیم ، که قبلاً در tiva وجود دارد. به محض این که ولتاژ 63 درصد ورودی باشد (که در ما مورد 2.0856 است) ، ما تایمر را متوقف می کنیم و منبع تغذیه به مدار خود را متوقف می کنیم. سپس زمان را با استفاده از مقدار شمارنده و فرکانس اندازه گیری می کنیم. ما از R با ارزش شناخته شده یعنی 10k استفاده می کنیم ، بنابراین اکنون زمان داریم و R می توانیم به سادگی و مقدار خازن را با استفاده از فرمول زیر انجام دهیم:

t = RC

مرحله 4: کدگذاری و ویدئو

در اینجا کدهای پروژه و برگه های داده اجزای مورد استفاده آمده است.

این پروژه در Keil Microvision 4 کدگذاری شده است. شما می توانید آن را از وب سایت Keil 4. بارگیری کنید. برای اطلاع از جزئیات خطوط مختلف کدها ، از شما خواسته می شود تا از برگه اطلاعات میکروکنترلر tiva در https:// www دیدن کنید. ti.com/lit/gpn/tm4c123gh6pm

مرحله 5: نتایج

نتایج مقادیر مختلف مقاومتها و خازنها به صورت جداول نشان داده شده است و مقایسه آنها نیز در شکل نشان داده شده است.

مرحله 6: نتیجه گیری

هدف اصلی این پروژه طراحی میکروکنترلر LCR متر برای اندازه گیری سلف ، خازن و مقاومت است. هدف به عنوان متر کار می کند و می تواند مقادیر هر سه جزء را هنگامی که دکمه فشار داده می شود و م componentلفه ناشناخته متصل می شود ، بداند. میکروکنترلر یک سیگنال ارسال می کند و پاسخ اجزا را اندازه گیری می کند که به فرم دیجیتالی تبدیل شده و با استفاده از فرمول های برنامه ریزی شده در میکروکنترلر تجزیه و تحلیل می شود تا مقدار مورد نظر را به دست آورد. نتیجه به LCD ارسال می شود تا نمایش داده شود.

مرحله 7: تشکر ویژه

از اعضای گروه و مربی ام که در این پروژه به من کمک کردند تشکر ویژه می کنم. امیدوارم این مطلب آموزنده برای شما جالب باشد. این فاطمه عباس از UET Signing Off است.

امیدوارم به زودی موارد بیشتری برای شما بیاورم. تا اون موقع مراقب باش:)