ATTiny85 Capacitor Meter: 4 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:24

Cov lus qhia no yog rau Capacitor meter raws li ATTiny85 nrog cov yam ntxwv hauv qab no.

• Raws li ATTiny85 (DigiStamp)
• SSD1306 0.96 "OLED Zaub
• Kev ntsuas zaus rau tus nqi qis capacitors 1pF - 1uF siv 555 oscillator
• Them lub sijhawm ntsuas rau tus nqi siab capacitors 1uF - 50000uF
• 2 cais cov chaw nres nkoj siv rau txoj hauv kev los txo qis qhov muaj peev xwm ua tau zoo
• Ob qhov txiaj ntsig ntawm tam sim no siv rau Lub Sijhawm Them Nqi kom txo sijhawm rau cov khoom siv loj
• 555 txoj hauv kev tus kheej zeros thaum pib, tuaj yeem rov ua dua nrog khawm laub
• Kev xeem nrawm siv los xaiv txoj hauv kev twg uas yuav tsum tau siv rau txhua qhov kev ntsuas ntsuas.
• Lub sijhawm them tus nqi raug qhov tseeb tuaj yeem txhim kho los ntawm kev txhawb nqa rau OSCVAL moos hloov zaus

Kauj Ruam 1: Schematic thiab Theory

Cov txheej txheem qhia pom ATTiny tsav SSD1306 OLED zaub ntawm I2C interface. Nws yog lub zog ncaj qha los ntawm LiOn 300mAh roj teeb thiab lub ntsiab lus them nqi suav nrog uas tuaj yeem siv nrog LiOn tshaj lub charger sab nraud.

Thawj txoj hauv kev ntsuas yog ntsuas los ntawm kev ntsuas 555 ntawm kev khiav dawb oscillator. Qhov no muaj lub hauv paus zaus txiav txim los ntawm tus tiv thaiv thiab lub capacitor uas yuav tsum muaj qhov tseeb raws li qhov no txiav txim siab qhov raug ntawm qhov ntsuas. Kuv siv 820pF 1% polystyrene capacitor Kuv muaj tab sis lwm qhov txiaj ntsig ib puag ncig 1nF tuaj yeem siv tau. Tus nqi yuav tsum tau nkag mus rau hauv software ua ke nrog kev kwv yees ntawm kev ua haujlwm tsis muaj peev xwm (~ 20pF). Qhov no muab lub hauv paus zaus ib puag ncig ntawm 16KHz. Cov txiaj ntsig ntawm 555 tau pub rau hauv PB2 ntawm ATTiny uas tau ua haujlwm raws li cov khoom kho vajtse. Los ntawm kev ntsuas suav nyob rau lub sijhawm kwv yees li 1 thib ob qhov zaus tuaj yeem txiav txim siab tau. Qhov no yog ua tiav thaum pib los txiav txim siab qhov pib zaus. Thaum lub ntsuas hluav taws xob nyob hauv qhov ntsuas tau ntxiv hauv paralle mus rau lub hauv paus capacitor ces qhov zaus tau qis dua thiab thaum qhov no tau ntsuas thiab piv rau lub hauv paus zaus ces tus nqi ntawm cov peev txheej ntxiv tuaj yeem suav tau.

Qhov zoo ntawm txoj hauv kev no yog qhov suav tus lej tsuas yog nyob ntawm qhov raug ntawm lub hauv paus capacitor. Lub sijhawm ntsuas tsis txawv. Kev daws teeb meem nyob ntawm qhov kev daws teeb meem ntawm kev ntsuas zaus uas yog qhov siab heev yog li txawm tias qhov me me ntxiv lub peev xwm tuaj yeem ntsuas tau. Qhov txwv txwv zoo li yog 'suab nrov' ntawm 555 oscillator uas rau kuv yog sib npaug li ntawm 0.3pF.

Txoj hauv kev tuaj yeem siv dhau qhov tsim nyog. Txhawm rau txhim kho qhov ntau kuv ua ke ntsuas lub sijhawm txhawm rau txhawm rau txheeb xyuas cov npoo ntawm cov noob taum tuaj. Qhov no txhais tau tias txawm tias tsawg zaus oscillation zoo li 12Hz (nrog 1uF capacitor) raug ntsuas kom raug.

Rau cov khoom siv hluav taws xob loj dua lub Circuit Court tau teeb tsa los siv tus txheej txheem them nqi. Hauv qhov no lub tshuab hluav taws xob hauv qhov kev sim raug tso tawm kom ntseeg tau tias nws pib ntawm 0, tom qab ntawd them los ntawm kev paub tsis kam los ntawm qhov muab hluav taws xob. ADC hauv ATTiny85 tau siv los tshuaj xyuas lub zog hluav taws xob thiab lub sijhawm mus los ntawm 0% txog 50% tus nqi raug ntsuas. Qhov no tuaj yeem siv los xam lub peev xwm. Raws li qhov kev siv rau ADC tseem yog lub zog hluav taws xob ces qhov no tsis cuam tshuam rau kev ntsuas. Txawm li cas los xij, qhov kev ntsuas meej ntawm lub sijhawm siv yog nyob ntawm ATTiny85 moos zaus thiab kev hloov pauv hauv qhov no cuam tshuam rau qhov tshwm sim. Cov txheej txheem tuaj yeem siv los txhim kho qhov tseeb ntawm lub moos no siv kev sau npe nkag hauv ATTiny85 thiab qhov no tau piav qhia tom qab.

Txhawm rau tso lub capacitor rau 0V a n-channel MOSFET tau siv ua ke nrog tus nqi qis tiv thaiv kom txwv qhov tso tawm tam sim no. Qhov no txhais tau tias txawm tias tus nqi loj capacitors tuaj yeem tso tawm sai.

Txhawm rau them tus nqi hluav taws xob 2 qhov tseem ceeb ntawm kev them tus tiv thaiv tau siv. Tus nqi pib muab lub sijhawm them nqi tsim nyog rau lub capacitors los ntawm 1uF txog li 50uF. Ib p-channel MOSFET tau siv los ua qhov sib npaug hauv qhov qis dua kom tso cai tus nqi hluav taws xob ntau dua los ntsuas hauv lub sijhawm tsim nyog. Cov txiaj ntsig tau xaiv muab lub sijhawm ntsuas kwv yees li 1 thib ob rau cov khoom siv hluav taws xob txog 2200uF thiab feem ntau ntev dua rau qhov loj dua. Thaum qhov qis kawg ntawm tus nqi ntsuas lub sijhawm yuav tsum tau khaws cia kom tsim nyog txhawm rau txiav txim siab qhov kev hloov pauv los ntawm 50% qhov pib kom ua tiav nrog qhov tseeb txaus. Qhov piv txwv ntawm ADC yog li 25uSec yog li lub sijhawm tsawg kawg ntawm 22mSec muab qhov tseeb tsim nyog.

Raws li ATTiny tau txwv IO (6 tus pin) ces kev faib cov peev txheej no yuav tsum tau ua kom zoo. 2 tus pin xav tau rau cov zaub, 1 rau lub sijhawm nkag, 1 rau ADC, 1 rau kev tswj kev tso tawm thiab 1 rau kev tswj tus nqi. Kuv xav tau lub laub khawm tswj kom tso rov rau xoom ntawm txhua lub ntsiab lus. Qhov no yog ua los ntawm hi-jacking I2C SCL kab. Raws li I2C cov cim qhia tau qhib ntws tom qab ntawd tsis muaj teeb meem hluav taws xob los ntawm kev tso lub pob kom rub kab no qis. Cov zaub yuav tsum tsis ua haujlwm nrog khawm nyuab siab tab sis qhov no tsis muaj txiaj ntsig zoo li nws rov pib dua thaum lub pob raug tso tawm.

Kauj Ruam 2: Kev tsim kho

Kuv tau ua qhov no mus rau hauv me me 55mm x 55mm 3D luam ntawv lub thawv.designed los tuav 4 qhov tseem ceeb; ATTiny85 DigiStamp board, SSD1306 zaub, LiOn roj teeb, thiab me ntsis ntawm tsab ntawv tsa suab tuav lub 55 timer thiab them nqi hluav taws xob.

Cov ntaub ntawv kaw ntawm

Qhov xav tau

• ATTiny85 DigiStamp board. Kuv tau siv ib qho nrog microUSB txuas uas yog siv rau uploading firmware.
• SSD1306 I2C OLED Zaub
• 300mAH LiOn roj teeb
• Cov kab me me ntawm pawg thawj coj saib tsab ntawv
• CMOS 555 timer nti (TLC555)
• n-Channel MOSFET AO3400
• p-Channel MOSFET AO3401
• Resistors 4R7, 470R, 22K, 2x33K
• Capacitors 4u7, 220u
• Precision Capacitor 820pF 1%
• Miniature swb hloov
• 2 x 3 tus pin headerss rau them chaw nres nkoj thiab ntsuas chaw nres nkoj
• Laub Khawm
• Cov ntaub ntawv kaw
• Txuas xov hlau

Cov cuab yeej xav tau

• Cov ntsiab lus zoo soldering hlau
• Tweezers

Ua ntej tsim lub 555 timer Circuit thiab them nqi khoom ntawm lub rooj tsav xwm tsab. Ntxiv ya ua rau kev sib txuas sab nraud. Ua tus swb swb thiab them tus nqi thiab ntsuas chaw nres nkoj rau hauv lub thawv. Teem lub roj teeb thiab ua lub hwj chim tseem ceeb txuas mus rau lub ntsiab lus them nqi, xaub hloov. Txuas hauv av kom khawm khawm. Txuas tus ATTiny85 rau hauv qhov chaw thiab ua kom tiav kev sib ntsib.

Koj tuaj yeem ua qee qhov kev hloov kho lub zog rau ATTiny pawg thawj coj ua ntej haum uas yuav txo qhov tam sim no me ntsis thiab txuas lub roj teeb lub neej.

www.instructables.com/Reducing-Sleep-Curre…

Qhov no tsis yog qhov tseem ceeb vim tias muaj lub zog hloov mus tua lub ntsuas thaum tsis siv.

Kauj ruam 3: Software

Software rau Capacitor Meter tuaj yeem nrhiav tau ntawm

github.com/roberttidey/CapacitorMeter

Qhov no yog Arduino raws cov duab kos. Nws xav tau cov tsev qiv ntawv rau cov zaub thiab I2C uas tuaj yeem pom ntawm

github.com/roberttidey/ssd1306BB

github.com/roberttidey/I2CTinyBB

Cov no tau ua kom zoo dua rau ATTiny kom siv lub cim xeeb tsawg. I2C lub tsev qiv ntawv yog qhov nrawm nrawm nrawm txoj hauv kev uas tso cai siv txhua 2 tus pin. Qhov no tseem ceeb raws li I2C txoj hauv kev siv lub chaw nres nkoj txuas siv PB2 uas tsis sib haum nrog siv lub sijhawm/cov lus tawm tswv yim xav tau los ntsuas 555 zaus.

Lub software tau teeb tsa nyob ib puag ncig lub xeev lub tshuab uas ntsuas qhov ntsuas los ntawm kev hloov pauv ntawm lub xeev. Ib qho ISR txhawb nqa los ntawm lub sijhawm timer los txuas ntxiv 8 ntsis kho vajtse. Ib ISR thib ob txhawb nqa ADC kev ua haujlwm txuas mus ntxiv. Qhov no muab cov lus teb nrawm tshaj plaws rau kev them nqi hluav taws xob hla hla qhov pib.

Thaum pib ntawm txhua qhov kev ntsuas ntsuas a getMeasureMode muaj nuj nqi txiav txim siab qhov twg yog txoj hauv kev tsim nyog tshaj plaws los siv rau txhua qhov ntsuas.

Thaum 555 txoj hauv kev tau siv lub sijhawm ntawm kev suav tsuas yog pib thaum lub txee tau hloov pauv. Ib yam li lub sijhawm tsuas yog nres tom qab lub sijhawm ntsuas ntsuas thiab thaum pom qhov ntug. Qhov synchronization no tso cai suav qhov tseeb ntawm qhov zaus txawm tias tsawg zaus.

Thaum lub software pib thawj 7 qhov kev ntsuas yog 'ntsuas kev ntsuas' siv los txiav txim siab zaus ntawm 555 uas tsis muaj lub peev xwm ntxiv. 4 lub voj voog kawg yog qhov nruab nrab.

Muaj kev txhawb nqa los kho daim ntawv sau npe OSCAL rau kev kho lub moos. Kuv hais qhia teeb tsa OSCCAL_VAL rau 0 xub pib rau saum daim duab kos. Qhov no txhais tau tias lub Hoobkas kev ntsuas yuav raug siv kom txog thaum ua tiav.

Tus nqi ntawm 555 lub hauv paus capacitor yuav tsum tau hloov kho yog xav tau. Kuv kuj ntxiv rau qhov kwv yees tus nqi rau cov neeg tsis muaj peev xwm.

Yog tias siv cov tshuaj tiv thaiv sib txawv rau txoj kev them nqi ces CHARGE_RCLOW thiab CHARGE_RCHIGH qhov tseem ceeb hauv software tseem yuav xav tau hloov pauv.

Txhawm rau teeb tsa lub software siv cov txheej txheem digistamp ib txwm ntawm kev rub tawm software thiab txuas rau usb chaw nres nkoj thaum hais tawm. Tawm lub zog hloov pauv hauv txoj haujlwm tawm raws li lub zog yuav muab los ntawm USB rau txoj haujlwm no.

Kauj Ruam 4: Kev Ua Haujlwm thiab Kev Xeem Siab

Kev ua haujlwm yog ncaj heev.

Tom qab tig rau chav tsev thiab tos rau qhov ntsuas ntsuas xoom kom ua tiav tom qab ntawd txuas lub capacitor nyob rau hauv kev sim mus rau ib ntawm ob qhov chaw ntsuas ntsuas. Siv 555 chaw nres nkoj rau tus nqi qis capacitors <1uF thiab chaw nres nkoj them nqi rau tus nqi ntau dua. Rau electrolytic capacitors txuas lub davhlau ya nyob twg tsis zoo rau lub ntiaj teb taw tes. Thaum ntsuas lub ntsuas hluav taws xob yuav raug them txog li 2V.

Qhov chaw nres nkoj 555 tuaj yeem rov ua dua los ntawm kev tuav hauv lub laub khawm li ntawm 1 thib ob thiab tso tawm. Nco ntsoov tsis muaj dab tsi txuas nrog 555 chaw nres nkoj rau qhov no.

Advanced calibration

Txoj hauv kev them nqi tso siab rau lub sijhawm tsis siv neeg ntawm ATTiny85 txhawm rau ntsuas lub sijhawm. Lub moos siv sab hauv RC oscillator teeb tsa los muab lub npe 8MHz moos. Txawm hais tias qhov ruaj khov ntawm oscillator zoo heev rau qhov ntsuas hluav taws xob thiab qhov kub hloov pauv nws qhov zaus tuaj yeem tawm los ntawm ob peb feem pua txawm hais tias nws tau tsim los ntawm lub Hoobkas. Qhov ntsuas ntsuas no teeb tsa OSCCAL sau npe thaum pib. Lub tuam txhab ntsuas ntsuas tuaj yeem txhim kho los ntawm kev txheeb xyuas zaus thiab ua kom pom qhov zoo tshaj ntawm OSCCAL tus nqi kom haum rau ATTiny85 pawg thawj coj.

Kuv tsis tau tswj kom haum rau hauv txoj hauv kev tsis siv neeg ntau dua rau hauv firmware tsis tau yog li kuv siv cov txheej txheem hauv qab no. Ob qhov kev hloov pauv tuaj yeem ua tau raws li qhov ntsuas sab nraud yog dab tsi; tog twg los yog lub ntsuas ntsuas muaj peev xwm ntsuas qhov zaus ntawm lub voos xwmfab peb tog ntawm 555 chaw nres nkoj, lossis lub xwmfab xwmfab ntawm qhov paub ntau zaus xws li 10KHz nrog 0V/3.3V qib uas tuaj yeem txuas nrog rau 555 chaw nres nkoj thiab hla cov txheej txheem nthwv dej kom yuam qhov zaus mus rau hauv lub txee. Kuv siv txoj kev thib ob.

1. Pib ntsuas 'meter' ntawm nws lub zog qub uas tsis muaj cov txuas txuas.
2. Txuas lub ntsuas hluav taws xob lossis lub tshuab hluav taws xob plaub fab rau 555 chaw nres nkoj.
3. Rov pib dua qhov ntsuas ntsuas los ntawm kev thawb khawm.
4. Qhov kawg ntawm kev ntsuas ntsuas lub vijtsam yuav qhia qhov zaus raws li tau txiav txim los ntawm lub txee thiab tus nqi OSCCAL tam sim no. Nco ntsoov tias kev rov siv dua ntawm lub voj voos ntsuas yuav hloov pauv ntawm qhov qhia qhov ntsuas zaus thiab ib txwm tsis muaj tso tawm.
5. Yog tias qhov tso tawm zaus tsawg dua li qhov tau paub ces nws txhais tau tias lub moos zaus ntau dhau thiab rov ua dua. Kuv pom qhov OSCCAL nce ntxiv hloov lub moos los ntawm 0.05%
6. Xam tus nqi OSCCAL tshiab los txhim kho lub moos.
7. Nkag mus rau OSCCAL tus nqi tshiab rau hauv OSCCAL_VAL nyob rau sab saum toj ntawm firmware.
8. Rov tsim dua thiab rub tawm cov firmware tshiab. Rov ua cov kauj ruam 1 -5 uas yuav tsum tau qhia tus OSCCAL tus nqi tshiab thiab ntsuas qhov zaus tshiab.
9. Yog tias tsim nyog rov ua cov kauj ruam ntxiv kom txog thaum ua tiav qhov zoo tshaj plaws.

Nco tseg yog qhov tseem ceeb los ntsuas qhov ntsuas ntawm qhov ntsuas no thaum ua haujlwm ntawm lub zog ib txwm tsis yog USB txhawm rau txo qis txhua zaus hloov pauv vim muab hluav taws xob.