Neste artigo vamos construir um frequencímetro digital usando Arduino cujas leituras serão mostradas em um display LCD 16×2 e terá uma faixa de medição de 35 Hz a 1MHz.
Introdução
Sendo entusiastas da eletrônica, todos nós já nos deparamos com um ponto em que precisamos medir a frequência em nossos projetos.
Nesse ponto, teríamos percebido que um osciloscópio é uma ferramenta muito útil para medir frequência. Mas, todos nós sabemos que um osciloscópio é uma ferramenta cara, nem todos os amadores podem comprar um e osciloscópio pode ser uma ferramenta exagerada para iniciantes.
Para superar o problema da medição de frequência, os amadores não precisam de um osciloscópio caro, precisamos apenas de um medidor de frequência que possa medir a frequência com precisão razoável.
Neste artigo vamos fazer um medidor de frequência, que é simples de construir e amigável para iniciantes, mesmo noob no Arduino pode realizar com facilidade.
Antes de entrar em detalhes construtivos, vamos explorar o que é frequência e como ela pode ser medida.
O que é Frequência? (Para noobs)
Estamos familiarizados com o termo frequência, mas o que realmente significa?
Bem, a frequência é definida como o número de oscilações ou ciclos por segundo. O que essa definição significa?
Significa o número de vezes que a amplitude de “algo” sobe e desce em UM segundo. Por exemplo, frequência de energia CA em nossa residência: A amplitude de “voltagem” (‘algo’ é substituído por ‘voltagem’) aumenta (+) e diminui (-) em um segundo, o que é 50 vezes na maioria dos países.
Um ciclo ou uma oscilação compreende para cima e para baixo. Então, um ciclo/oscilação é a amplitude vai de zero ao pico positivo e volta a zero e vai ao pico negativo e volta a zero.
“Período de tempo” também é um termo usado ao lidar com frequência. O período de tempo é o tempo necessário para completar “um ciclo”. É também o valor inverso da frequência. Por exemplo, 50 Hz tem um período de tempo de 20 ms.
1/50 = 0,02 segundo ou 20 milissegundos
Até agora você já deve ter alguma idéia sobre frequência e seus termos relacionados.
Como a frequência é medida?
Sabemos que um ciclo é uma combinação de sinal alto e baixo. Para medir a duração dos sinais altos e baixos, usamos “pulseIn” no arduino. pulseIn(pin, HIGH) mede a duração de sinais altos e pulseIn(pin, LOW) mede a duração de sinais baixos. A duração do pulso de ambos é adicionada, o que dá o período de tempo de um ciclo.
O período de tempo determinado é então calculado para um segundo. Isso é feito pela seguinte fórmula:
Freq = 1000000/período de tempo em microssegundos
O período de tempo do arduino é obtido em microssegundos. O arduino não amostra a frequência de entrada por um segundo inteiro, mas prevê a frequência com precisão analisando apenas o período de tempo de um ciclo.
Agora você sabe como o arduino mede e calcula a frequência.
O circuito:
O circuito é composto por arduino que é o cérebro do projeto, display LCD 16×2, inversor IC 7404 e um potenciômetro para ajuste de contraste do display LCD.
A configuração proposta pode medir variando de 35Hz a 1 MHz.
Conexão de exibição do Arduino:
O diagrama acima é autoexplicativo, a conexão de fiação entre o arduino e o display é padrão e podemos encontrar conexões semelhantes em outros projetos baseados em arduino e LCD.
O diagrama acima consiste no inversor IC 7404. O papel do IC 7404 é eliminar o ruído da entrada, para que o ruído não se propague para o arduino, o que pode fornecer leituras falsas e o IC 7404 pode tolerar picos de tensão curtos que não passarão para pinos de arduino. O IC 7404 produz apenas ondas retangulares onde o Arduino pode medir facilmente em comparação com as ondas analógicas.
NOTA: A entrada máxima de pico a pico não deve exceder 5V.
Programa:
//-----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-----//
Testando o medidor de frequência:
Uma vez que você construiu o projeto com sucesso, é necessário verificar se tudo está funcionando bem. Temos que usar uma frequência conhecida para confirmar as leituras. Para conseguir isso, estamos usando a funcionalidade PWM embutida do arduino, que possui frequência de 490Hz.
No programa o pino nº 9 está habilitado para dar 490Hz a 50% do ciclo de trabalho, o usuário pode pegar o fio de entrada do medidor de frequência e inserir no pino nº 9 do arduino como mostrado na figura, podemos ver 490 Hz no display LCD (com alguma tolerância), se o procedimento mencionado foi bem sucedido, seu frequencímetro está pronto para servir seus experimentos.
Protótipo do autor:
O usuário também pode testar este protótipo de circuito medidor de frequência Arduino usando um gerador de frequência externo que é mostrado na imagem acima.
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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