مقياس تردد اردوينو باستخدام شاشة عرض 16 × 2

في هذه المقالة ، سنقوم ببناء مقياس تردد رقمي باستخدام Arduino الذي سيتم عرض قراءاته على شاشة LCD مقاس 16 × 2 وسيكون نطاق قياسه من 35 هرتز إلى 1 ميجا هرتز.

مقدمة

كوننا متحمسين للإلكترونيات ، فقد واجهنا جميعًا نقطة نحتاج فيها إلى قياس التردد في مشاريعنا.

في هذه المرحلة ، كنا قد أدركنا أن مرسمة الذبذبات هي أداة مفيدة لقياس التردد. لكننا نعلم جميعًا أن راسم الذبذبات أداة باهظة الثمن ولا يستطيع جميع الهواة تحمل تكلفة واحدة ، وقد يكون راسم الذبذبات أداة مبالغة للمبتدئين.

للتغلب على مشكلة قياس التردد ، لا يحتاج الهاوي إلى راسم ذبذبات باهظ الثمن ، بل نحتاج فقط إلى مقياس تردد يمكنه قياس التردد بدقة معقولة.

في هذه المقالة ، سنقوم بعمل مقياس تردد ، وهو سهل الإنشاء وسهل الاستخدام للمبتدئين ، حتى أنه يمكن إنجازه بسهولة في Arduino.

قبل الخوض في التفاصيل الإنشائية ، دعنا نستكشف ما هو التردد وكيف يمكن قياسه.

ما هو التردد؟ (للنووبس)

نحن على دراية بمصطلح التردد ، ولكن ماذا يعني ذلك حقًا؟

حسنًا ، يتم تعريف التردد على أنه عدد التذبذبات أو الدورات في الثانية. ماذا يعني هذا التعريف؟

إنه يعني عدد المرات التي يرتفع فيها اتساع 'شيء ما' وينخفض ​​في ثانية واحدة. على سبيل المثال تردد طاقة التيار المتردد في مقر إقامتنا: سعة 'الجهد' (يتم استبدال 'شيء ما' بـ 'الجهد') ترتفع (+) وتنخفض (-) في ثانية واحدة ، أي 50 مرة في معظم البلدان.

دورة واحدة أو ذبذبة واحدة تتكون من أعلى وأسفل. لذا فإن إحدى الدورات / التذبذبات هي أن السعة تنتقل من الصفر إلى القمة الموجبة وتعود إلى الصفر وتذهب إلى القمة السلبية وتعود إلى الصفر.

'الفترة الزمنية' هي أيضًا مصطلح يستخدم أثناء التعامل مع التردد. الفترة الزمنية هي الوقت المستغرق لإكمال 'دورة واحدة'. إنها أيضًا القيمة العكسية للتردد. على سبيل المثال 50 هرتز لها فترة زمنية 20 مللي ثانية.

1/50 = 0.02 ثانية أو 20 مللي ثانية

الآن سيكون لديك فكرة عن التردد والمصطلحات المتعلقة به.

كيف يتم قياس التردد؟

نحن نعلم أن دورة واحدة هي مزيج من إشارة عالية ومنخفضة. لقياس مدة الإشارات العالية والمنخفضة ، نستخدم 'pulseIn' في اردوينو. PulseIn (دبوس ، مرتفع) يقيس مدة الإشارات العالية والنبض في (دبوس ، منخفض) يقيس مدة الإشارات المنخفضة. يتم إضافة مدة النبض لكليهما مما يعطي فترة زمنية لدورة واحدة.

ثم يتم حساب الفترة الزمنية المحددة لمدة ثانية واحدة. يتم ذلك باتباع الصيغة:

Freq = 1000000 / فترة زمنية بالميكروثانية

يتم الحصول على الفترة الزمنية من اردوينو بالميكروثانية. لا يختبر اردوينو تردد الإدخال للثانية بأكملها ، ولكنه يتنبأ بالتردد بدقة من خلال تحليل الفترة الزمنية لدورة واحدة فقط.

الآن أنت تعرف كيف يقيس اردوينو ويحسب التردد.

الدائرة:

تتكون الدائرة من اردوينو وهو عقل المشروع ، وشاشة عرض LCD مقاس 16 × 2 وعاكس IC 7404 ومقياس جهد واحد لضبط تباين عرض شاشات الكريستال السائل .

يمكن للإعداد المقترح قياس النطاق من 35 هرتز إلى 1 ميجا هرتز.

اتصال عرض اردوينو:

الرسم البياني أعلاه واضح بذاته ، اتصال الأسلاك بين اردوينو والشاشة قياسي ويمكننا العثور على اتصالات مماثلة في مشاريع أخرى قائمة على اردوينو وشاشات الكريستال السائل.

يتكون الرسم البياني أعلاه من العاكس IC 7404. دور IC 7404 هو إزالة الضوضاء من المدخلات ، بحيث لا تنتشر الضوضاء إلى اردوينو مما قد يعطي قراءات خاطئة ويمكن أن يتحمل IC 7404 جهدًا قصيرًا لا ينتقل إلى دبابيس اردوينو. يخرج IC 7404 موجات مستطيلة فقط حيث يمكن لاردوينو قياسها بسهولة مقارنة بالموجات التناظرية.

ملاحظة: يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لمدخلات الذروة إلى الذروة 5 فولت.

برنامج:

//-----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-----//

اختبار عداد التردد:

بمجرد إنشاء المشروع بنجاح ، من الضروري التحقق مما إذا كان كل شيء يعمل بشكل جيد. علينا استخدام تردد معروف لتأكيد القراءات. لتحقيق ذلك ، نستخدم وظيفة PWM المدمجة في Arduino والتي يبلغ ترددها 490 هرتز.

في البرنامج رقم 9 ممكّن لإعطاء 490 هرتز في دورة عمل 50٪ ، يمكن للمستخدم الاستيلاء على سلك الإدخال لمقياس التردد وإدخاله في دبوس # 9 من اردوينو كما هو موضح في الشكل ، يمكننا رؤية 490 هرتز على شاشة LCD (مع بعض التسامح) ، إذا كان الإجراء المذكور ناجحًا ، فسيكون مقياس التردد جاهزًا لخدمتك التجارب.

النموذج الأولي للمؤلف:

يمكن للمستخدم أيضًا اختبار النموذج الأولي لدائرة مقياس تردد Arduino باستخدام مولد التردد الخارجي الذي يظهر في الصورة أعلاه.