Вах на ардуино

Строим ВАХ на Arduino 16.07.2016 00:22

У вас когда-нибудь было такое, что есть элемент с двумя выводами по типу таких

но вы не понимаете:

  • Что это?
  • Оно рабочее?
  • Какие у него параметры?

У меня бывало, а вчера случилось много…
Идея строить ВАХ при помощи МК появилась давно, а реализовать руки дошли только что.

Из чего делать?

В качестве контроллера выбрал Arduino Nano потому что:

  1. Есть USB и, что не менее важно, чтобы его использовать не надо его изучать;
  2. Удобная, маленькая, не очень дорогая;
  3. Требований к скорости тут никаких, поэтому STM32 не нужен;
  4. Очень легко программировать;
  5. Выходные напряжения 5 В.

Схема измерительной части:

На In1 и In2 подаём напряжение и в результате должны построить график зависимости
тока через UD (Unknown Device) = (UOutС — UOut2) / R1
от напряжения на нём = UOut1 — UOutС

Т.к. схема у нас на 5 В, то для упрощения ограничимся ВАХ в диапазоне от -5 до 5 В, чтобы не усложнять конструкции.
ЦАП в комплекте нет, поэтому входные сигналы можно формировать либо при помощи ШИМ + ФНЧ либо при помощи цифрового потенциометра/внешнего ЦАП. Я для начала сделал 1-й вариант.

Итоговая схема получилась такая:

Программа для Arduino настолько маленькая, что приведу её прямо тут:

Рисовалку ВАХ сделал на C# частично скопировав код из предыдущего проекта.

Диод 1N4148:

Диод 1N5817:

Видите как при нулевом напряжении ток положительный? Как думаете почему?

ШИМ даёт колебания напряжения. При измерении напряжения они усредняются и получается 0, а ток выпрямляется диодом и после выпрямления и усреднения получается уже значимо больше нуля.

Неизвестный светодиод:

Резистор 680 Ом:

Не претендуя на точность устройство из Arduino Nano, 2-х конденсаторов и 3-х резисторов позволяет сравнивать ВАХ различных двухполюсников. Из недостатков можно отметить:

  1. Малый диапазон напряжений. Если расширять диапазон, то количество элементов возрастает в разы.
  2. Шум ШИМ. Можно устранять увеличением емкости конденсаторов, увеличением номиналов резисторов и установкой дополнительных каскадов фильтра или отказом от ШИМ в пользу отдельного ЦАП или цифрового потенциометра.
  3. Не видно малых токов, таких как обратные токи диодов. Тоже устранимый недостаток.

Фото аппаратной части:

Источник

Arduino.ru

Вах на транзисторе

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Возможно ли снимать вольт-амперные характеристики с транзистора на Ардуино нано и записывать их в файл, а в идеале выводить на интерфейс на буке либо компьютере? Транзистор маломощный 2П305А.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Разумеется, с кое-какими навесными элементами.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Просто ищу схему, никак найти не могу, для небольшого диапазона напряжений.
И еще вопрос, по какой системе реализуется подключение к компу? Как он будет считывать информацию по USB?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

1. А чего ее искать? Если Вы не знаете, как измеряется ВАХ, значит, это Вам не нужно. От слова совсем.

2. К компу подключается так, как Вы посчитаете наиболее целесообразным и удобным.

Вообще, у меня складывается впечатление, что это Вам попросту не нужно. Но если я ошибаюсь, то с Вашими вопросами наиболее рационально обратиться в раздел «Ищу исполнителя». В тематических разделах принято задавать конкретные вопросы по конкретной конструкции. Т.е. перед тем, как постить сюда, нужно составить схему, собрать ее, написать скетч, а когда что-то не будет получаться, только тогда писать сюда, примерно придерживаясь следующей формы:

1. Хочу сделать то-то (подробное описание хотелок).

2. Для этого собрал схему (прикреплена картинка со схемой).

3. И написал скетч (скетч вставлен по правилам форума).

4. Однако вместо этого получапю следующее:

4.1. Подробное описание того, что получаете.

4.2. Подробное описание, чем получаемое отличается от желаемого.

Источник

Строим ВАХ на Arduino 16.07.2016 00:22

У вас когда-нибудь было такое, что есть элемент с двумя выводами по типу таких

но вы не понимаете:

  • Что это?
  • Оно рабочее?
  • Какие у него параметры?

У меня бывало, а вчера случилось много…
Идея строить ВАХ при помощи МК появилась давно, а реализовать руки дошли только что.

Из чего делать?

В качестве контроллера выбрал Arduino Nano потому что:

  1. Есть USB и, что не менее важно, чтобы его использовать не надо его изучать;
  2. Удобная, маленькая, не очень дорогая;
  3. Требований к скорости тут никаких, поэтому STM32 не нужен;
  4. Очень легко программировать;
  5. Выходные напряжения 5 В.

Схема измерительной части:

На In1 и In2 подаём напряжение и в результате должны построить график зависимости
тока через UD (Unknown Device) = (UOutС — UOut2) / R1
от напряжения на нём = UOut1 — UOutС

Т.к. схема у нас на 5 В, то для упрощения ограничимся ВАХ в диапазоне от -5 до 5 В, чтобы не усложнять конструкции.
ЦАП в комплекте нет, поэтому входные сигналы можно формировать либо при помощи ШИМ + ФНЧ либо при помощи цифрового потенциометра/внешнего ЦАП. Я для начала сделал 1-й вариант.

Итоговая схема получилась такая:

Программа для Arduino настолько маленькая, что приведу её прямо тут:

Рисовалку ВАХ сделал на C# частично скопировав код из предыдущего проекта.

Диод 1N4148:

Диод 1N5817:

Видите как при нулевом напряжении ток положительный? Как думаете почему?

ШИМ даёт колебания напряжения. При измерении напряжения они усредняются и получается 0, а ток выпрямляется диодом и после выпрямления и усреднения получается уже значимо больше нуля.

Неизвестный светодиод:

Резистор 680 Ом:

Не претендуя на точность устройство из Arduino Nano, 2-х конденсаторов и 3-х резисторов позволяет сравнивать ВАХ различных двухполюсников. Из недостатков можно отметить:

  1. Малый диапазон напряжений. Если расширять диапазон, то количество элементов возрастает в разы.
  2. Шум ШИМ. Можно устранять увеличением емкости конденсаторов, увеличением номиналов резисторов и установкой дополнительных каскадов фильтра или отказом от ШИМ в пользу отдельного ЦАП или цифрового потенциометра.
  3. Не видно малых токов, таких как обратные токи диодов. Тоже устранимый недостаток.

Фото аппаратной части:

Источник

Измерение вольт-амперных характеристик полупроводникового фотодиода с использованием аппаратной платформы Arduino Nano

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 27.03.2020 2020-03-27

Статья просмотрена: 302 раза

Библиографическое описание:

Сувернев, Д. В. Измерение вольт-амперных характеристик полупроводникового фотодиода с использованием аппаратной платформы Arduino Nano / Д. В. Сувернев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 13 (303). — С. 38-40. — URL: https://moluch.ru/archive/303/68398/ (дата обращения: 07.10.2022).

В статье рассматриваются вопросы измерения вольт-амперных характеристик полупроводникового фотодиода с использованием аппаратной платформы Arduino. Предложена структурная схемы включения полупроводникового фотодиода в измерительную цепь. Приводится функциональное описание и технические характеристики на примере платы Arduino Nano.

Ключевые слова: аппаратная вычислительная платформа Arduino, измерение ВАХ, полупроводниковый фотодиод, функциональное описание, структурная схема.

В настоящее время существует множество специализированных учебных стендов для изучения ВАХ характеристик различных радиоэлементов. На рынке продаж представлен богатый выбор специализированного стендового оборудования. Однако их использование имеет ряд недостатков:

1) специализированные стенды достаточно громоздки;

2) множество стендов выполнено на устаревшей аналоговой технике;

3) высокая стоимость специализированных стендов.

Заменой специализированного стендового оборудования может послужить стенд, собранный на основе аппаратной вычислительной платформе Arduino. С ее помощью можно легко получить и обработать результаты измерений.

Несомненная выгода от использования Arduino в обучении выражается следующими факторами:

1) Экономическая доступность;

2) Простота освоения среды разработки;

3) Большой выбор датчиков, устройств индикации и исполнительных механизмов;

4) Использование в разработке программного обеспечения языка программирования на основе C++;

5) Методическое обеспечение, большой выбор литературы, существует активное сообщество пользователей и множество форумов с подробными руководствами;

6) Широкая распространенность платформы: от использования систем автоматизации на платформе Arduino в быту до применения в научных исследованиях;

7) Проект Arduino развивался изначально как образовательный, поэтому он отлично подходит для использования, как в аудиторной, так и внеаудиторной деятельности [1, с. 3].

Вольт-амперная характеристика показывает зависимость тока от напряжения на радиоэлементе. Полупроводниковый фотодиод в схеме измерения включается в фотогальваническом режиме. Также возможно использование фотодиодного режима.

Фотогальванический режим осуществляется без подключения внешнего напряжения. Ему соответствует квадрант 4 вольтамперной характеристики.

Фотодиодный режим реализуется при приложении к p-n переходу обратного напряжения смещения. Ему соответствует 3 квадрант вольтамперной характеристики. При последовательном подключении нагрузки между p-n переходом и источником питания, в нагрузке протекает фототок, пропорциональный интенсивности освещения. Вольт-амперная характеристика полупроводникового фотодиода представлена на рисунке 1.

Рис. 1. ВАХ фотодиода

Структурная схема измерительного стенда приведена на рисунке 2. В зависимости от режима включения фотодиода структурная схема видоизменяется. На схеме фотодиод включен в фотогальваническом режиме.

Рис. 2. Структурная схема измерительного стенда

При помощи микроконтроллера задается необходимое напряжение на регулируемом стабилизаторе напряжения излучателя и приемника излучения. Излучатель с заданным напряжением генерирует излучение необходимой мощности. Сгенерированное излучение направляется на исследуемый фотодиод. Напряжение с эталонной нагрузки подается на встроенный аналого-цифровой преобразователь Arduino, после чего обрабатывается микроконтроллером. Зная сопротивление нагрузки микроконтроллер вычислит ток, протекающий через нагрузку. Результаты измерения ВАХ фотодиода выводятся на блок вывода информации. Возможен вывод как текстовой информации, так и графика, построенного в автоматическом режиме. Также возможен вывод результатов измерения на персональный компьютер.

Недостатки измерительного стенда:

1) малый диапазон измеряемых напряжений (от 0 до 5В);

2) необходимость усиления малых токов фотодиода, включенном в фотодиодном режиме;

Источник

Снятие и построение ВАХ

Необходимо построить вольт-амперную характеристику исследуемого образца

Подача напряжения регулируемого уровня

  • Напряжение 0. +5 В, сопротивление нагрузки более 300 Ом — Подается напрямую или через фильтр с выхода ШИМ Arduino
  • Напряжение -5 В. +5 В, сопротивление нагрузки более 300 Ом — подается с выводов ШИМ Arduino, нагрузка включается в прямом и в обратном направлении
  • Сопротивление нагрузки менее 300 Ом (например, диод в прямом направлении) — см. ниже

Регулируемый источник питания -U. +U — на операционных усилителях или стабилизаторах напряжения, он же

Снятие тока

Шилд для Arduino: ebay.com /itm/5A-ACS712-Current-Sensor-Module-5-Amps-Amperage-Range-ACS712ELC-05B-Pin-5V-PSU-/290697329372

Arduino может мерить напряжение, но не ток. Первый вариант измерения тока — измерение падения напряжения на токоизмерительном резисторе (шунте) известного сопротивления, включенного последовательно с нагрузкой. Чтобы сопротивление шунта оказывало минимальное воздействие на режим работы нагрузки, оно выбирается минимально возможной величины.

Меряется напряжение на включенном последовательно с нагрузкой низкоомном резисторе и в Arduino пересчитывается в ток по формуле I=U/R. Данный ток и будет током, текущим через нагрузку

Построение вольт-амперной характеристики

Вариант 1 — Processing, Вариант 2 — LabView. Планирую сделать через Python

Источник

Adblock
detector