Arduino-Frequenzmesser mit 16 × 2-Anzeige

In diesem Artikel werden wir einen digitalen Frequenzmesser mit Arduino konstruieren, dessen Messwerte auf einem 16x2-LCD-Display angezeigt werden und einen Messbereich von 35 Hz bis 1 MHz haben.

Einführung

Als Elektronik-Enthusiast wären wir alle auf einen Punkt gestoßen, an dem wir die Frequenz in unseren Projekten messen müssen.

Zu diesem Zeitpunkt hätten wir erkannt, dass ein Oszilloskop ein so nützliches Werkzeug zur Frequenzmessung ist. Wir alle wissen jedoch, dass ein Oszilloskop ein teures Werkzeug ist, das sich nicht alle Hobbyisten leisten können, und das Oszilloskop ist möglicherweise ein Overkill-Werkzeug für Anfänger.

Um das Problem der Frequenzmessung zu lösen, benötigen Bastler kein teures Oszilloskop, sondern nur einen Frequenzmesser, mit dem die Frequenz mit angemessener Genauigkeit gemessen werden kann.

In diesem Artikel werden wir einen Frequenzmesser herstellen, der einfach zu konstruieren und anfängerfreundlich ist, was selbst Noob in Arduino mit Leichtigkeit erreichen kann.

Bevor wir auf konstruktive Details eingehen, wollen wir untersuchen, was Frequenz ist und wie sie gemessen werden kann.

Was ist Frequenz? (Für Noobs)

Wir kennen den Begriff Frequenz, aber was bedeutet er wirklich?

Nun, Frequenz ist definiert als Anzahl von Schwingungen oder Zyklen pro Sekunde. Was bedeutet diese Definition?

Dies bedeutet, wie oft die Amplitude von „etwas“ in EINER Sekunde auf und ab geht. Zum Beispiel die Frequenz der Wechselstromversorgung in unserer Residenz: Die Amplitude der „Spannung“ („etwas“ wird durch „Spannung“ ersetzt) ​​steigt (+) und sinkt (-) in einer Sekunde, was in den meisten Ländern das 50-fache ist.

Ein Zyklus oder eine Schwingung besteht aus Auf und Ab. Ein Zyklus / eine Schwingung ist also, dass die Amplitude von Null auf positive Spitze geht und auf Null zurückkehrt und auf negative Spitze geht und auf Null zurückkehrt.

'Zeitraum' ist auch ein Begriff, der beim Umgang mit Frequenz verwendet wird. Der Zeitraum ist die Zeit, die benötigt wird, um „einen Zyklus“ abzuschließen. Es ist auch der inverse Wert der Frequenz. Zum Beispiel hat 50 Hz eine Zeitspanne von 20 ms.

1/50 = 0,02 Sekunden oder 20 Millisekunden

Inzwischen haben Sie eine Vorstellung von der Frequenz und den damit verbundenen Begriffen.

Wie wird die Frequenz gemessen?

Wir wissen, dass ein Zyklus eine Kombination aus hohem und niedrigem Signal ist. Um die Dauer von hohen und niedrigen Signalen zu messen, verwenden wir 'pulsIn' in Arduino. PulsIn (Pin, HIGH) misst die Dauer hoher Signale und PulseIn (Pin, LOW) misst die Dauer niedriger Signale. Die Impulsdauer von beiden wird addiert, was eine Zeitdauer von einem Zyklus ergibt.

Der ermittelte Zeitraum wird dann für eine Sekunde berechnet. Dies geschieht nach folgender Formel:

Frequenz = 1000000 / Zeitraum in Mikrosekunden

Die Zeitspanne von Arduino wird in Mikrosekunden erhalten. Das Arduino tastet die Eingangsfrequenz nicht für die gesamte Sekunde ab, sondern sagt die Frequenz genau voraus, indem es nur den Zeitraum eines Zyklus analysiert.

Jetzt wissen Sie, wie das Arduino die Frequenz misst und berechnet.

Die Rennbahn:

Die Schaltung besteht aus Arduino, dem Gehirn des Projekts, einem 16x2-LCD-Display, einem Wechselrichter IC 7404 und einem Potentiometer zur Einstellung des Kontrasts von LCD Bildschirm .

Der vorgeschlagene Aufbau kann im Bereich von 35 Hz bis 1 MHz messen.

Arduino Display Verbindung:

Das obige Diagramm ist selbsterklärend, die Kabelverbindung zwischen Arduino und Display ist Standard und wir können ähnliche Verbindungen bei anderen Arduino- und LCD-basierten Projekten finden.

Das obige Diagramm besteht aus dem Wechselrichter-IC 7404. Die Rolle des IC 7404 besteht darin, Rauschen vom Eingang zu eliminieren, so dass sich das Rauschen nicht auf Arduino ausbreitet, was zu falschen Messwerten führen kann, und der IC 7404 kurze Spitzenspannungen tolerieren kann, die nicht übergehen Arduino-Stifte. Der IC 7404 gibt nur rechteckige Wellen aus, bei denen Arduino im Vergleich zu analogen Wellen leicht messen kann.

HINWEIS: Der maximale Eingang von Spitze zu Spitze sollte 5 V nicht überschreiten.

Programm:

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

Testen des Frequenzmessers:

Nachdem Sie das Projekt erfolgreich erstellt haben, müssen Sie überprüfen, ob alles ordnungsgemäß funktioniert. Wir müssen eine bekannte Frequenz verwenden, um die Messwerte zu bestätigen. Um dies zu erreichen, verwenden wir die eingebaute PWM-Funktionalität von arduino mit einer Frequenz von 490 Hz.

Wenn das Programm Pin # 9 aktiviert ist, um 490 Hz bei einem Tastverhältnis von 50% zu liefern, kann der Benutzer den Eingangsdraht des Frequenzmessers greifen und Pin 9 in Arduino einstecken, wie in der Abbildung gezeigt. Auf dem LCD-Display sind 490 Hz zu sehen (mit einer gewissen Toleranz) Wenn das erwähnte Verfahren erfolgreich war, ist Ihr Frequenzmesser bereit, Ihnen Experimente zu dienen.

Prototyp des Autors:

Der Benutzer kann diesen Prototyp einer Arduino-Frequenzmessschaltung auch unter Verwendung eines externen Frequenzgenerators testen, der in der obigen Abbildung gezeigt ist.