Kaip pasidaryti henriometrą

Posted: 2013-02-23 in Darbeliai
Žymos:, , ,

Šiandien pirmąją dienos pusę praleidau smagiai surinkinėdamas naują elipsinį treniruoklį, su kuriuo žadame truputuką deginti kalorijas. Iš visų tokių treniruoklių man elipsiniai patinka labiausiai. Bėgti man patinka miške, ant takelio — ne. O minamų treniruoklių apskritai negaliu pakęst, jie man yra tokia prasta dviračio imitacija, kad tiesiog negaliu tvert. O va elipsiniai limpa ir viskas. Na, tai ir gerai, limpa, tai ir naudojuos.

O šiaip šiandienos planas buvo pasidaryti indukcinį srovės reguliatorių, bet nespėjau. Užtat norėjau kaip nors patikrinti parsisiųstas indukcines rites (kartais vadinamas droseliais). Šiaip likau nustebęs, kad tokie paprasti šūdukai yra ganėtinai brangūs. Tad sugalvoti, kaip pamatuoti tų ričių induktyvumą, man pasirodė esąs labai naudingas dalykas, nes galėčiau iš visokių nuolaužų ir toroidinių ričių pasivynioti savo reikmėms tokių, kokių reikia.

Štai tos dvi indukcinės ritės, kurių man prireikė ir kurios kažkodėl sukėlė įtarimą. Vien dėl to, kad joms buvo parašytas kažoks pavadinimas ir firma, pagal kurias nieko normalaus neradau, išskyrus kitus pardavimo skelbimus. Tad ir panorau pažiūrėti, ar bent jau jų induktyvumas tikrai 47 μH (induktyvumas matuojamas tokiais henriais — Džozefo Henrio garbei).

47 μH indukcinės ritės (droseliai)

Mano žaislinis testeris induktyvumo, aišku, matuoti nesugeba. Oscilografo irgi neturiu ir tikrai nesiruošiu artimiausiu metu įsigyti. Nei aš čia rimtai ta elektronika užsiimu, nei noriu pinigų tiek išleist. Bet va, turiu Arduino su ATmega328 procesoriumi, kuris turi visai pusė organo analoginį-skaitmeninį keitiklį. O jeigu turi tokį daiktą, tai gal galima su juo ir induktyvumą pamatuoti? Juk yra atvirojo kodo projektukas xoscillo, kuris Arduino paverčia atseit oscilografu… Tad pirmas dalykas, ką padariau, tiesiog gūgtelėjau, ar kas nors nesugalvojo induktyvumo su Arduino matuoti. Pasirodo, aišku, kad sugalvojo. Ir paruošė schemą, formules ir programulkę, kuri viską sujunginėjus induktyvumą pamatuoja. Tik, pasirodo, naudoja ne analoginį-skaitmeninį keitiklį, o verčia signalą skaitmeniniu. Nes AS keitiklis biškį per lėtas. Taigi, man iš viso beveik nieko nereikėjo daryti, tik surinkti schemutę ant prototipinės plokštės ir paspoksot, ką màno Arduino apie tai mãno.

Projektukas yra štai čia: http://reibot.org/2011/07/19/measuring-inductance/

Kaip tas reikalas veikia? Na, esmė paprasta. Sujungus kartu ritę ir kondensatorių gaunamas rezonatorius. Į jį pasiuntus trumpą impulsą, rezonatorius kurį laiką „skamba“, panašiai, kaip varpelis (arba kibiras), kai per jį trinkteli. Ir „skamba“ jis tam tikru dažnumu, kurį atitinka ritės ir kondensatoriaus kombinacija. Taigi visą šitą reikalą riša trys dydžiai: ritės induktyvumas, kondensatoriaus talpa ir „skambėjimo“ dažnis. Tarkim, kad kondensatoriaus talpa žinoma, dažnį galim pamatuoti su įeinančiais impulsais, tai kažkaip gal paskaičiuosim ir induktyvumą? Akurat.

Schema gan paprasta (© Andrew Moser):

Induktyvumo matuoklio su komparatoriumi lm339, skirta matavimui su Arduino

Komparatorius LM339 čia panaudotas tam, kad sustiprintų rezonatoriaus virpesius ir analoginius impulsus paverstų skaitmeniniais. Aš pats panaudojau komparatori7 LM393, nes turiu tokių krūvelę užsitavorinęs. Skirtumas tik tas, kad LM339 yra keturgubas stiprintuvas, o LM393 — dvigubas. Kadangi šioje schemoje naudojamas vis tiek tik vienas iš tų vidinių stiprintuvų, tai skirtumo ir nėra.

Šiek tiek suneramino 1 μF kondensatoriai. Bet kokie čia netinka — nei elektrolitiniai, nei tantalo. Bet išsitraukiau iš stalčiaus paaukotą ir apardytą ATX maitinimo bloką, o ten tupi du gražuoliai — vienas vieno μF, o kitas — 2,2. Kadangi programulkėje  kondensatoriaus talpą galima nurodyti, tai aš ją ten ir pakeičiau. 150 Ω varžos irgi neturėjau, sujungiau nuosekliai 100 ir 47 Ω varžikes. Vis tiek tikslumo didelio nesitikiu iš šito reikalo, bent apytikrio. „Tempiančią“ 330 Ω varžą irgi susidėliojau iš kelių. Gavosi va toks kūšiukas laidų ir elementų. Komparatoriaus mikroschemos net nesimato:

Induktyvumo matuoklis su LM393 komparatoriumi ir Arduino

Mėlynas kliackas — tai tas 2,2 µF kondensatorius iš maitblokio. Kampe matosi ritė, tarp laidų sukaišiotos varžos, o LM393 mikroschema pasislėpus.

Ką gi, jungiu reikalą prie kompo, užkraunu programulkę ir NIEKO. Įterpiau kelias debuginimo eilutes — gal programa neveikianti? Pasirodo, ne, veikia visgi, tik pulseIn funkcijos rezultatas nulinis. Rezonatorius neskamba. Aha, kažkodėl šitoj programoj sugalvoja rezonatoriui impulsą siųsti iš 13 išvesties. O ten iš prigimties įlituotas šviesos diodas testams ir didžiąją impulso energijos dalį suvalgo. Pakeičiu išvestį į gretimą 12. Vis tiek nieko. Pradėjau baksnoti visas grandinės vietas voltmetru. Gi žiū, programulkė kažką išspjovė. Aha, vadinasi, kažkur kažkokie loginiai lygiai ne tokie, kad Arduino nesugeba jų nuskaityt. Išmatavau viską. Impulsus siunčia. Rezonatorius vibruoja. Komparatorius irgi nuo 0,02 kažkiek voltų signalą kelia iki aukštesnio. Įtarimų sukėlė „tempiančioji“ 330 Ω varža. Pabandau ją atjungti. Programulkė pradėjo spjaudytis krūvom skaičių, visai nepanašių į realybę. Na, einu paskaityti dar kartą, gal komentaruose kas nors bus. Taip ir yra. „Tempiančioji“ varža gali būti per maža. Pabandau 470 Ω. Na ir ką gi, viskas puiku, mano henriometras pradėjo veikti! Tiesa, tikslumas šiaip sau, bet šitų ričių induktyvumas ir taip mažas, dar visokie elementai ne iki galo atitinka originalią schemą, taip kad atleistina. Na, aišku, rezonavimo dažnis turėtų būti pakankamai pastovus, bet ir signalų nuskaitymas nėra stebuklingas. Žodžiu, likau patenkintas tuo, kad rezultatas bent jau smarkiai apytikriai panašus:

Arduino induktyvumo matuoklio rezultatas konsolėje

Tingėjau aš tos programulkės išvestį keist į lietuvišką, nelabai man to reikia. Kaip matote, iš nostalgijos naudoju OS X Classic temą. Ji negraži, primena senus laikus, apskritai netgi atrodo baisiai ir nešiuolaikiškai, bet užtat vertikaliai ir visaip kitaip ji yra labai kompaktiška, o tai su šiuolaikiniais gaidiškais 16:9 formato vaizduokliais tampa labai aktualu.

Na, tai tiek šiam kartui. Kai surinksiu patį srovės reguliatorių, bus pasakojimas ir apie jį. O pabaigai visas šitas henriometras kitu rakursu:

Induktyvumo matuoklis su LM393 komparatoriumi ir Arduino

Reklama

Parašykite komentarą

Įveskite savo duomenis žemiau arba prisijunkite per socialinį tinklą:

WordPress.com Logo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo WordPress.com paskyra. Atsijungti /  Keisti )

Google photo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Google paskyra. Atsijungti /  Keisti )

Twitter picture

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Twitter paskyra. Atsijungti /  Keisti )

Facebook photo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Facebook paskyra. Atsijungti /  Keisti )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.