מד תדרים Arduino באמצעות תצוגה 16 × 2

במאמר זה אנו הולכים לבנות מד תדרים דיגיטלי באמצעות ארדואינו שקריאותיו יוצגו על גבי צג LCD בגודל 16x2 ויהיה לו טווח מדידה בין 35 הרץ ל -1 מגה-הרץ.

מבוא

בהיותנו חובבי אלקטרוניקה, היינו נתקלים בנקודה בה עלינו למדוד תדירות בפרויקטים שלנו.

בשלב זה היינו מבינים שאוסצילוסקופ הוא כלי כל כך שימושי למדידת תדרים. אבל, כולנו יודעים שאוסצילוסקופ הוא כלי יקר ולא כל התחביבים יכולים להרשות לעצמם אחד כזה, ואוסילוסקופ עשוי להיות כלי מוגזם למתחילים.

כדי להתגבר על נושא מדידת התדירות, תחביב לא צריך אוסצילוסקופ יקר, אנחנו פשוט צריכים מד תדרים שיכול למדוד תדירות בדיוק סביר.

במאמר זה אנו הולכים להכין מד תדרים, שהוא פשוט לבנייה וידידותי למתחילים, אפילו noob בארדואינו יכול להשיג בקלות.

לפני שנכנס לפרטים קונסטרוקטיביים, בואו נבדוק מהי התדירות וכיצד ניתן למדוד אותה.

מהי תדר? (עבור noobs)

אנו מכירים את המונח תדירות, אך מה פירוש הדבר באמת?

ובכן, תדר מוגדר כמספר תנודות או מחזורים בשנייה. מה הפירוש של הגדרה זו?

המשמעות היא מספר הפעמים שהמשרעת של 'משהו' עולה ויורדת בשנייה אחת. לדוגמא תדר של מתח AC בביתנו: המשרעת של 'מתח' ('משהו' מוחלף על ידי 'מתח') עולה (+) ויורדת (-) בשנייה אחת, שהיא פי 50 ברוב המדינות.

מחזור אחד או תנודה אחת מורכב מעלה ומטה. אז מחזור / תנודה אחד הוא שהמשרעת עוברת מאפס לשיא חיובי וחוזרת לאפס ועוברת לשיא שלילי וחוזרת לאפס.

'תקופת זמן' הוא גם מונח המשמש בעת התמודדות עם תדירות. פרק הזמן הוא הזמן שנדרש להשלמת 'מחזור אחד'. זהו גם הערך ההפוך של התדר. לדוגמא ל- 50 הרץ יש פרק זמן של 20 ms.

1/50 = 0.02 שנייה או 20 אלפיות השנייה

עד עכשיו יהיה לך מושג כלשהו לגבי תדר והמונחים הקשורים אליו.

כיצד נמדדת תדירות?

אנו יודעים שמחזור אחד הוא שילוב של אות נמוך ונמוך. כדי למדוד את משך האותות הגבוהים והנמוכים, אנו משתמשים ב- 'pulseIn' בארדואינו. pulseIn (pin, HIGH) למדוד משך אותות גבוהים ו- pulseIn (pin, LOW) למדוד משך אותות נמוכים. משך הדופק של שניהם נוסף המעניק פרק זמן של מחזור אחד.

פרק הזמן שנקבע מחושב לאחר מכן לשנייה אחת. זה נעשה על ידי הנוסחה הבאה:

Freq = 1000000 / פרק זמן במיקרו שניות

פרק הזמן מארדואינו מתקבל במיקרו-שניות. הארדואינו אינו מדגם את תדר הקלט למשך שנייה שלמה, אך הוא מנבא את התדר במדויק על ידי ניתוח פרק הזמן של מחזור אחד בלבד.

עכשיו אתה יודע איך הארדואינו מודד ומחשב את התדירות.

המעגל:

המעגל מורכב מארדואינו שהוא המוח של הפרויקט, תצוגת LCD 16x2, מהפך IC 7404 ופוטנציומטר אחד להתאמת ניגודיות של תצוגת אל סי די .

ההתקנה המוצעת יכולה למדוד בין 35 הרץ ל -1 מגה הרץ.

חיבור תצוגת Arduino:

התרשים שלעיל מסביר את עצמו, חיבור החיווט בין ארדואינו לתצוגה הוא סטנדרטי ואנחנו יכולים למצוא חיבורים דומים בפרויקטים אחרים מבוססי ארדואינו ו- LCD.

התרשים הנ'ל מורכב ממהפך IC 7404. תפקידו של IC 7404 הוא לסלק רעש מהכניסה, כך שהרעש לא יתפשט לארדואינו שעשוי לתת קריאות שווא ו- IC 7404 יכול לסבול מתח ספייק קצר שלא יעבור ל סיכות ארדואינו. IC 7404 מוציא רק גלים מלבניים שבהם ארדואינו יכול למדוד בקלות לעומת גלים אנלוגיים.

הערה: הקלט המרבי לשיא לשיא לא יעלה על 5 וולט.

תכנית:

//-----Program Developed by R.Girish-----//
#include
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2)
int X
int Y
float Time
float frequency
const int input = A0
const int test = 9
void setup()
{
pinMode(input,INPUT)
pinMode(test, OUTPUT)
lcd.begin(16, 2)
analogWrite(test,127)
}
void loop()
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Frequency Meter')
X=pulseIn(input,HIGH)
Y=pulseIn(input,LOW)
Time = X+Y
frequency=1000000/Time
if(frequency<=0)
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Frequency Meter')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('0.00 Hz')
}
else
{
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print(frequency)
lcd.print(' Hz')
}
delay(1000)
}
//-----Program Developed by R.Girish-----//

בדיקת מד התדרים:

לאחר שבניתם בהצלחה את הפרויקט, יש לבדוק האם הכל עובד בסדר. עלינו להשתמש בתדר ידוע כדי לאשר את הקריאות. כדי להשיג זאת אנו משתמשים בפונקציונליות PWM מובנית של ארדואינו בעלת תדר של 490 הרץ.

בתכנית סיכה מס '9 מופעלת לתת 490 הרץ במחזור חובה של 50%, המשתמש יכול לתפוס את חוט הקלט של מד התדרים ולהכניס לסיכה מס' 9 של ארדואינו, כפי שמוצג באיור, אנו יכולים לראות 490 הרץ בתצוגת LCD. (עם סובלנות מסוימת), אם ההליך שהוזכר הצליח, מד התדרים מוכן לשרת אתכם בניסויים.

אב הטיפוס של המחבר:

המשתמש יכול גם לבדוק אב טיפוס זה של מעגל מד התדרים של Arduino באמצעות מחולל תדרים חיצוני המוצג בתמונה לעיל.