Kompakt többfunkciós készülék - L, C, ESR mérő, szonda-jelgenerátor. Kompakt multifunkciós készülék - L, C, ESR mérő, szonda-jel generátor Az összeszerelt készülék eredménye

A digitális LC mérő egy kényelmes berendezést vizsgáló mérő, amelyet saját maga készíthet az induktivitás és a kapacitás mérésére széles tartományban. A digitális LC mérő eredeti mérési technikán alapul, elképesztő pontosságot biztosít és könnyen összeszerelhető. Sok modern digitális multiméter széles kapacitásmérési tartományokkal rendelkezik, különösen a drágább modelleken.

Ez eltér azoktól a szakemberektől, akik már egy ideje használhatják a digitális LCR-mérőket. Lehetővé teszik gyakorlatilag bármely passzív komponens gyors és automatikus mérését, gyakran nemcsak az elsődleges paraméterét (például az induktivitást vagy a kapacitást), hanem egy vagy több másodlagos paramétert is. Sok ilyen műszer azonban magas áron van, a mikrokontroller technológiának köszönhetően ez némileg megváltozott az elmúlt néhány évben, és a digitális műszerek mára sokkal megfizethetőbbek. Ide tartoznak a professzionális és házi készítésű készülékek, illetve az itt leírt készülék is.

A digitális LC mérő főbb jellemzői

Ahogy a szövegben látható ábra is mutatja, új digitális LC mérőnk nagyon kompakt. Könnyen összeszerelhető, LCD kijelzővel rendelkezik és kis házban is elhelyezhető. A digitális LC-mérő ára nem magas, így bárki megengedheti magának. Szerény ára ellenére a digitális LC mérő automatikus közvetlen digitális mérést tesz lehetővé a kapacitás (C) és induktivitás (L) széles tartományában, 4-jegyű felbontással. Valójában a kapacitást 0,1 és 800 nF között méri, az induktivitást pedig 10 és 70 mH között. A mérési pontosság is meglepően jó, jobb, mint a leolvasás ±1%-a. A digitális LC mérő 9V és 12V DC között működik, átlagosan 20mA-nél kevesebb áramot fogyaszt. Ez azt jelenti, hogy a házba épített 9V-os elemmel vagy külső tápegységről táplálható.

Hogyan működik a digitális LC-mérő?

A digitális LC-mérő lenyűgöző teljesítménye egy eredeti mérési technikán múlik, amelyet körülbelül 12 évvel ezelőtt fejlesztett ki Neil Hecht Washington államból, az USA-ból. Széles tartományú tesztoszcillátort használ, amelynek frekvenciája az ismeretlen induktivitás vagy kondenzátor csatlakoztatásával változik, amelyet mér.

Az így létrejövő frekvenciaváltozást a mikrokontroller méri, majd kiszámítja a komponens értékét, és közvetlenül megjeleníti az LCD-n. Tehát a műszernek alapvetően csak két kulcsfontosságú része van: (1) maga a tesztgenerátor és (2) egy mikrokontroller, amely méri a frekvenciáját (mérendő komponenssel és anélkül), és kiszámítja az alkatrész értékét. A széles frekvenciatartományban történő megbízható generálás érdekében a tesztgenerátor pozitív visszacsatolású analóg komparátoron alapul, lásd az ábrát. Ez a konfiguráció természetes hajlamos az oszcillációra a komparátor bemenete és kimenete közötti nagyon nagy nyereség miatt. Amikor először kapcsolják be a tápfeszültséget (+5 V), a komparátor nem invertáló (+) bemenetét a tápfeszültség felén (+2,5 V) egy előfeszítő osztó tartja, amelyet két 100k-os ellenállás alkot.

Az invertáló bemenet feszültsége azonban kezdetben nulla, mivel a 10 mF-os kondenzátor ezen a bemeneten időbe telik, amíg a 47k visszacsatoló ellenálláson keresztül töltődik. Így egy nem invertáló bemenetnél sokkal pozitívabb, mint az invertáló bemeneténél, a komparátor kezdetben magas szintre (azaz +5V-ra) kapcsolja a kimeneti jelét. Amint ez megtörténik, az invertáló bemeneten lévő 10 mF-os kondenzátor töltődni kezd a 47k ellenálláson keresztül, és így a feszültség ezen a bemeneten exponenciálisan növekszik. Amint egy kicsit a +2,5V szint fölé emelkedik, a komparátor kimenete hirtelen alacsonyra kapcsol. Ezt az alacsony feszültséget a komparátor nem invertáló bemenetére vezetik vissza egy 100k visszacsatoló ellenálláson keresztül. Ezenkívül egy 10 mF-os bemeneti kondenzátoron keresztül csatlakozik az L1 induktor és a C1 kondenzátor által alkotott hangolt áramkörhöz. Ez lézerezést okoz a rezonanciafrekvenciáján.

Amint az ábrán látható, az ismeretlen komponens a tesztkapcsokon keresztül csatlakozik. Ezután az S1 kapcsolón keresztül csatlakozik a konfigurált generátor áramkörhöz. Ismeretlen kondenzátor mérésénél az S1 "C" állásba kapcsol, így a kondenzátor a C1-gyel párhuzamosan csatlakozik. Alternatív megoldásként ismeretlen induktivitás esetén az S1-et "L" helyzetbe kapcsolják, így az induktort sorba kötik az L1-gyel. Mindkét esetben a Cx vagy Lx hozzáadott értéke ismét az oszcillátor frekvenciáját az új frekvenciára (F3) váltja. Az F2-hez hasonlóan ez is mindig alacsonyabb lesz, mint az F1. Így az F3 mérésével, mint korábban, és figyelve az S1 kapcsoló helyzetét (ami az IC1 12-es érintkezőjén lévő C/L csatlakozáson keresztül történik), a mikrokontroller ki tudja számítani az ismeretlen komponens értékét az alábbi egyenletek valamelyikével. az egyenletdoboz alja - azaz a „Mérés üzemmódban” feliratú rész.

Ezekből az egyenletekből látható, hogy a mikrokontroller meglehetősen maximális "számtömörítéssel" rendelkezik mind kalibrációs módban, amikor az L1 és C1 értékeket számolja, és mérési módban, amikor a Cx vagy Lx értéket számolja. Ezen értékek mindegyikét nagy felbontással és pontossággal kell kiszámítani. Ennek eléréséhez a mikrokontroller firmware-jének valamilyen 24 bites lebegőpontos matematikát kell használnia.

Mivel ezzel a zseniális, mégis egyszerű mérőáramkörrel praktikus műszert készítenek, az ábrán látható, egy nagy pontosságú digitális LC-mérő teljes kapcsolási rajzán látható. Ez még a vártnál is egyszerűbb, mert nincs külön komparátor, amely a mérőoszcillátor magját képezné. Ehelyett magába a mikrokontrollerbe (IC1) beépített komparátort használunk. Amint látható, az IC1 mikrokontroller egy PIC16F628A, és valójában két analóg komparátort tartalmaz, amelyek többféleképpen konfigurálhatók. Itt az 1. komparátort (CMP1) használjuk mérési oszcillátorként. A 2. komparátor (CMP2) csak a CMP1 kimenetének további négyzetesítésére szolgál, és a kimenete hajtja meg a belső frekvenciaszámláló áramkört. A generátor áramköre gyakorlatilag nem különbözik az ábrán látható áramkörtől.

Vegye figyelembe, hogy az IC1 az RLY1 relét (amely a C2 kalibrációs kondenzátort az áramkörbe és ki kapcsolja) a B I/O portjának RB7 vonalán keresztül hajtja meg (13-as érintkező). A D1 dióda arra szolgál, hogy megvédje a mikrokontroller belső áramkörét az induktív kitörésektől, amikor a relé ki van kapcsolva. Működés közben az IC1 meghatározza, hogy az S1 kapcsoló milyen állásban van az RB6 használatakor (12-es érintkező). Felfelé megy, ha S1b "C" helyzetben van, és lefelé, ha S1b "L" helyzetben van. A Quartz X1 (4 MHz) beállítja az IC1 mikrokontroller órajel-frekvenciáját, míg a megfelelő 33 pF-os kondenzátorok megfelelő illesztést biztosítanak az óraoszcillátor megbízható indításához. Az IC1 mikrokontroller számítási eredményei egy szabványos 2 × 16-os LCD-modulra kerülnek. Ezt közvetlenül az RB0-RB5 port érintkezői vezérlik. A VR1 potenciométer lehetővé teszi az LCD kijelző optimális kontrasztjának beállítását.

Ha a kijelzőn a megfelelő tartományban látja a frekvenciát, írja le az értéket, majd kapcsolja ki és mozgassa a jumpert az LK1 pozícióba. Kapcsolja be újra a készüléket, és ellenőrizze, hogy a kalibrálás után az LCD-n más nyolcjegyű szám jelenik-e meg. Ez lesz az F2 – azaz. generátor frekvenciája, ha a C2 kondenzátor a C1-gyel párhuzamosan van csatlakoztatva. Mivel mindkét kondenzátor névlegesen azonos értékű, az F2-nek nagyon közel kell lennie az F1 71%-ához. Ennek az az oka, hogy a kapacitás megkétszerezése a frekvenciát a kettő négyzetgyökével egyenlő tényezővel csökkenti (azaz 1/√2 = 0,707). Ha az F2 értéke messze van az F1 71%-ától, előfordulhat, hogy ki kell cserélnie a C2-t egy másik kondenzátorra, amelynek értéke közelebb van a C1-hez. Másrészt, ha az F2 pontosan ugyanaz, mint az F1, ez arra utal, hogy az RLY1 relé valójában egyáltalán nem kapcsolta át a C2-t. Ennek oka lehet az egyik RLY1 érintkező rossz forrasztási csatlakozása, vagy esetleg rosszul szerelte fel a kártyára. Ha az F1 és F2 értékek összehasonlíthatók, a digitális LC-mérő készen áll a kalibrálásra és a használatra. Ha nem rendelkezik ismert értékű kondenzátorral a saját pontos kalibráláshoz, akkor a műszer saját automatikus kalibrációjára kell hagyatkoznia (amely nagymértékben függ a C2 kondenzátor pontosságától). Ebben az esetben egyszerűen távolítsa el az összes jumpert az LK1-ről az LK4-re, és helyezze be a készülék kártyáját a házba.

Finomhangoló kalibrációs digitális LC mérő

Ha van ismert értékű kondenzátora (mert azt nagy pontosságú LCR-mérővel tudta mérni), akkor azzal könnyen finomhangolhatja digitális LC-mérője kalibrálását. Először kapcsolja be a készüléket és hagyja futni, majd végigmegy a "Calibration" és a "C=NN.N pF" sorozaton. Ezután várjon egy-két percet, és nyomja meg a nulla gombot (S2), ügyelve arra, hogy az LCD a megfelelő nulla üzenetet jelenítse meg, azaz „C = 0,0 pF”. Ezután csatlakoztasson egy ismert értékű kondenzátort a tesztkapcsokra, és figyelje a jelzőt. Meglehetősen közel kell lennie a kondenzátor értékéhez, de lehet kissé magas vagy alacsony. Ha az érték túl alacsony, szerelje fel az LK4 jumpert a hátlapra, és nézze meg az LCD-t. Körülbelül 200 ms-onként a leolvasás növekszik, ahogy a PIC mikrokontroller a jumper hatására módosítja a mérő skálázási tényezőjét. Ha a leolvasott érték eléri a megfelelő értéket, gyorsan távolítsa el a jumpert a kalibrálási beállítás befejezéséhez.

Ellenkező esetben, ha egy ismert kondenzátor mérőállása túl magas, kövesse ugyanezt az eljárást, de az áthidaló LK3 pozícióban van. Ez arra kényszeríti a mikrokontrollert, hogy minden méréskor csökkentse a mérő léptéktényezőjét, és mint korábban, az ötlet az LK3 jumper eltávolítása, amint a leolvasás eléri a megfelelő értéket. Ha nem távolítja el elég gyorsan a jumpert ezekből a kalibrációs eljárásokból, a mikrokontroller "túlbeállítja". Ebben az esetben egyszerűen az ellenkező eljárást kell alkalmaznia, hogy visszaállítsa a leolvasást a megfelelő értékre. Valójában előfordulhat, hogy néhányszor oda-vissza kell módosítania a kalibrálást, amíg meg nem bizonyosodik a helyességről. Amint azt korábban említettük, a PIC mikrokontroller a kalibrációs eljárások során minden mérés után eltárolja a skálafaktorát az EEPROM-jában. Ez azt jelenti, hogy csak egyszer kell kalibrálnia. Vegye figyelembe azt is, hogy ha a mérőt ilyen módon, ismert értékű kondenzátor használatával kalibrálja, az induktivitásméréshez is automatikusan kalibrálódik. Firmware digitális LC mérőhöz.

Ez az eszköz egy kis tokba szerelhető össze, például egy kínai digitális teszterből. 10 pikofaradtól 1 mikrofaradig terjedő kapacitást, 100 µH-tól 1 H-ig terjedő induktivitást, az elektrolitkondenzátorok egyenértékű soros ellenállását (ESR) méri, és öt fix frekvenciát (100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz) biztosít, amplitúdója , 0-tól 4...5 V-ig állítható. Ezenkívül használható az induktorok rövidzárlatos fordulatmentességének ellenőrzésére és a kondenzátorok ekvivalens soros ellenállásának (ESR) mérésére anélkül, hogy leforrasztaná őket a táblákról. lehetővé teszi például a kondenzátorok pár perc alatti ellenőrzését kapcsolóüzemű tápegység vagy TV esetén, ahol az ESR jelző döntő jelentőségű.

A készülék diagramja az 1. ábrán látható.

A készülék működése a generátorjel állandó komponensének mérési elvén alapul. A mérőfej állandó feszültséget kap, a mért induktivitás vagy kapacitás értékétől függően. Minél nagyobb a mért elem értéke, annál nagyobb szögben fog eltérni a nyíl.

A szélessávú hangolható generátor egy DD1 digitális chipre van szerelve, amely négy logikai elemet tartalmaz ÉS-NEM (VAGY NEM lehetséges). Ilyen mikroáramkörként használhatunk pl. K561LA7, K564LA7, K176LA7 (vagy NOR elemekkel pl. K561LE5) a tápfeszültsége 5...9 V között van. A C1 - C5 kondenzátorok kapcsolásával a A generátor frekvenciája és a névleges mérési határérték beállított kapacitás vagy induktivitás. Ezeknek a kondenzátoroknak papírból vagy jobb esetben fémfóliából kell lenniük (K71, K73, K77, K78). Ezután a VT1 tranzisztoron lévő elektronikus kapcsolón keresztül a generátor jele az S2 - „L/C” vagy „ESR” mérési típusú kapcsolóhoz kerül. Az S3 kapcsoló az induktivitás vagy kapacitás mérési módját választja ki, a kapacitásmérés módban is az „F” aljzatból eltávolítható a fent említett öt fix frekvencia, a P2 ellenállás pedig 0-ról 4-re szabályozza a jel kimeneti feszültségét. .. 5 V.

A diagramon látható S1 és S2 kapcsolók helyzetével a készülék induktivitásmérési módban működik.

A VT2 tranzisztorra parametrikus feszültségstabilizátort szerelnek fel, amely szükséges a generált frekvencia stabilitásához, és ennek következtében a mérések pontosságához. A stabilizátor kimeneti feszültségét a VD1 zener-dióda típusa határozza meg, és 4,5 és 7,5 V között változhat (KS147, KS156, KS162, KS168, D814A vagy más, azonos stabilizációs feszültségű zener-diódák). A jobb feszültségstabilizálás és ennek megfelelően a nagyobb mérési pontosság érdekében célszerű KS-típusú zener-diódákat használni, amelyek feszültsége közel 6 V (KS156, KS162), mivel ezek jobb paraméterekkel rendelkeznek.

A mérések során a kondenzátorok a „Cx” és „General” aljzatokhoz csatlakoznak. Cx/Lx", induktivitás, rendre "Lx" és "Általános". Cx/Lx". Az "Lx" jack egyben a fix frekvenciájú oszcillátor és az elektrolitkondenzátorok ESR mérésének közös aljzata (GND). Ezek az aljzatok a teszter házába már beszerelve is használhatók (ha ilyen házat használnak ehhez a készülékhez). Csak egy hasonló típusú „F” generátor kimeneti aljzatot kell hozzáadni. S1, S2 és S3 kapcsolóként a kívánt számú érintkezőhöz bármilyen megfelelőt használhat, például a széles körben elterjedt P2K vagy hasonló importált, a generátor frekvenciájának kapcsolásához (C1-C5 kapcsolókondenzátorok) kényelmesen használható kis méretű keksz típusú kapcsolók (egy ilyen kapcsoló példája a 2. ábrán látható).

A D1, D2 és D3 diódák germánium, D2, D9, D18, D310, D311, GD507 típusúak. Mérőeszközként használhat mikroampermérőt, például egy régi magnó felvételi szintjének mérőóráját vagy egy kis mérőórás teszter mérőfejét.

A C és L mérőt frekvenciamérővel és voltmérővel lehet beállítani (a számítógépén bármilyen szoftveres frekvenciamérőt használhat). Az S3 kapcsoló „C” állásban van, és a mérési tartomány (S1) „1H/1mF/100Hz”. A frekvenciamérőt az „F” és „GND” aljzatokhoz kell csatlakoztatni, és a 6,8 kOhm-os P1 ellenállás beállításával a frekvencia 100 Hz-re van állítva. Ezután a mérési tartomány 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz pozíciókra kapcsol, és ezek a frekvenciák a megfelelő C1 - C5 kondenzátorok kiválasztásával beállíthatók. A műszer méréseinek pontossága a kondenzátorok kiválasztásának pontosságától is függ. Ha van oszcilloszkópja, akkor hasznos lesz megnézni a generátor hullámformáját a VT1 tranzisztor kollektoránál. Az R2 ellenállás kiválasztásával minden mérési tartományban négyszöghullámhoz közeli jelformát érhet el. Ezt követően kapcsolja be újra az „1H/1mF/100Hz” tartományt, és csatlakoztasson egy szabványos 1 mF-os kondenzátort a „Cx” aljzatokhoz. A VR2 trimmer ellenállással állítsa be a műszertű eltérését a skála végére. Ezután csatlakoztatjuk a 0,1, 0,2, 0,3 ... 0,9 µF kondenzátorokat, és a megfelelő jelöléseket helyezzük el a készülék skáláján (ilyen kondenzátorok készíthetők párhuzamosan kapcsolt, 0,1 mF névleges értékű kondenzátorokból). Ezután ugyanígy az „Lx” aljzatokhoz egy 1 H típusú induktort csatlakoztatunk, és a VR1 trimmelő ellenállás segítségével a skála végére állítjuk az eszköznyilat is. Meg kell jegyezni, hogy a kalibráláshoz szükséges induktivitások megléte esetén a helyzet számomra személy szerint bonyolultabb, mint a kondenzátorok esetében, ezért a készülék több éves sikeres használata után ez a mérési mód nem került kalibrálásra (mint látható). a képen). De még a skála nem teljesen pontos kalibrálásával is, a készülék lehetővé teszi, hogy párosított elemeket azonos vagy nagyon hasonló értékekkel, meglehetősen nagy pontossággal válassza ki.

Az „ESR” mérési módra (S2 kapcsoló) történő váltáskor a generátor jele a VR3 trimmező ellenálláson keresztül jut a Tr1 transzformátor tekercséhez. Ebben az esetben a mérőfejet is vissza kell kötni. Az elektrolitkondenzátorok egyenértékű soros ellenállásának mérési frekvenciája 100 kHz. Ezért állítsa be a megfelelő mérési tartományt („1mH/1000pF/100kHz/ESR”), és állítsa az S3 kapcsolót „C” mérési módba.

A készülék ezen része nem igényel különösebb beállítást, csak a VR3 trimmelő ellenállással a skála végére kell állítani az eszközmutatót nyitott ESR bemeneti érintkezők mellett. A kalibráláshoz 0,5, 2, 5 és 10 ohmos ellenállásokat használunk. Egyenként csatlakoztatjuk őket az „ESR” érintkezőkhöz, és a megfelelő jelöléseket tesszük a skálán. Az alábbiakban találhatók a "normál" ellenállás (ESR) értékei a különböző besorolású kondenzátorokhoz:

• 1 ... 100 µF - legfeljebb 5 Ohm;
• 100 ... 1000 µF - legfeljebb 2,5 Ohm;
• 1000 ... 10 000 µF - legfeljebb 1 ohm.

(Meg kell jegyezni, hogy nagyon kicsi kondenzátorok és 4,7 µF × 200 V névleges kondenzátorok esetén az 5 ohmos ellenállás normális).

Az ESR-mérő D3 germánium diódát, valamint KD521 (KD522) típusú D4 és D5 diódákat is használ, amelyek söntölik a mérőfejet, megvédik a mérőfejet a kondenzátor kisülési feszültségétől, ha az a táblán van és nincs kisütve. A vizsgált kondenzátor vezetékeit azonban a tesztelés előtt mindenképpen zárja rövidre, hogy teljesen kisüljön! Ez különösen igaz a nagyfeszültségű és nagy kapacitású kondenzátorokra, mivel kisülési áramuk elég nagy ahhoz, hogy a diódákat és a fejet is elégesse.

A transzformátor 10 ... 15 mm külső átmérőjű ferritgyűrűre van feltekerve, a mágneses permeabilitás értéke és a méret nem kritikus. Használhatja a számítógép alaplapi fojtótekercseinek gyűrűit, alacsony fogyasztású kapcsolóüzemű tápegységeket stb. A primer tekercs (amelyhez a vizsgált kondenzátor csatlakozik) 10 menetes PEV-0,4…0,5 vezetékes, a szekunder tekercsben (amelyhez a mérőkészülék csatlakozik) 200 menetes PEV-0,1…0,15. A használt mutatóműszertől és a mutató teljes eltérítésének áramától függően szükség lehet a primer tekercs fordulatszámának módosítására (ha nem lehetséges a mutatót a skála végére állítani trimmező ellenállással VR3), ezért érdemes először a szekunder tekercset feltekerni, és rá az elsődleges tekercset.

A készülék egy tekercset vagy például egy transzformátort is ellenőrizhet rövidzárlatos fordulatok szempontjából. Ehhez csatlakozik az „ESR” aljzatokhoz. A kis induktivitású tekercseket, mint az elektrolitkondenzátorokat, 100 kHz-es, a nagyokat 1 kHz-es frekvencián tesztelik. A normál tekercs reaktanciája nagy, és a tű a skála végén marad. Rövidzárlatos fordulatok esetén az ellenállás meredeken csökken, és a készülék Ohm egységekben jelzi az ellenállást.

A készülék Krona akkumulátorról vagy AC adapterről üzemeltethető 9-18 V közötti nyitott feszültséggel (terhelés nélkül). Normál, szervizelhető alkatrészek esetén a készülék által fogyasztott áram nem haladja meg a 7-9 mA-t. A készülék aljzataihoz aligátorkapcsos mérőszondákat kell csatlakoztatni, a szondákhoz 0,7 ... 1 mm átmérőjű és lehető legrövidebb vezetékeket kell használni, hogy ne okozzanak jelentős mérési hibát.

Mérőfej (mikroampermérő) helyett természetesen használhat egy normál tesztert 1-2 V-os feszültség mérési módban. Ezután a beállításkor be kell állítani a trimmer ellenállásait „L”, „ C” és „ESR” 1 V-ra. Mindazonáltal előnyösebb a tárcsajelző használata, mivel a mérési skála nemlineáris. A készülék mérési hibája kizárólag a felhasznált alkatrészek minőségétől és azok kiválasztásának/beállításának pontosságától függ.

Tervezés

Az eszköz megjelenését a 3. ábra mutatja. A nyomtatott áramköri lapot meghatározott kapcsolókhoz és házhoz tervezték, és itt nem látható. (Ilyen méretű és formájú tokokat most alig lehet találni). Kevés alkatrészből áll, a szerelés könnyen megoldható csuklósan, közvetlenül a kapcsolók és a változó ellenállások érintkezőire.

Digitális LC mérő a PIC16F84 vezérlőn

Reméljük, a rádióamatőrök is értékelni fogják, hogy verziónk az elterjedtebb PIC16F84(A) mikrokontrollert és egy egyszerű digitális kijelzőt alkalmaz, ami nagyságrenddel olcsóbb, mint a többsoros alfanumerikus LCD-modulok. A készüléket elsősorban HF és VHF berendezések javításával és gyártásával foglalkozó rádióamatőrök számára szánják. Jelenleg további munkálatok folynak a mérési tartomány bővítésére stb.

A készülék specifikációi:

Tápfeszültség........................9-15 V

Átlagos áramfelvétel.........................9 mA

A kapacitás mérési tartománya........................0,1 pF - 0,1 µF

Induktivitás mérési tartomány.......0.01 µH -10mH

Mérési pontosság………………………..nem rosszabb, mint 5%

A készülék sematikus diagramja (1. ábra)

Mivel L és C mérési elve megegyezik, nézzük meg a kapacitásmérés folyamatát.

Mivel a kalibráló kondenzátor sem ideális, a készülék lehetőséget ad a kapacitás programozott beállítására. A gyakorlatban ezt így lehet megtenni: készletezzen fel egy maroknyi különböző névleges teljesítményű kondenzátort és tekercset, amelyeket egy ipari LC-mérőn pontosan mérnek. Ezután a „Cx” mérési mód állandó értékének kiválasztásával győződjön meg arról, hogy a mért kondenzátor kapacitása megegyezik az indikátor leolvasásával. Győződjön meg arról, hogy a készülék nem „fekszik” a teljes mérési tartományban. Ezután lépjen az „Lx” mérési módba, és hasonló módon válasszon állandót az induktorok mérésére. A gyakorlatban 1500 pF KSO kalibrációs kondenzátorral a „Cx” üzemmód állandója 1550, az „Lx” módban - 1360. Az állandók kiválasztását nagyon komolyan kell venni, mivel a készülék pontossága attól függ, ez. A konstansokat elég egyszer kiválasztani, ezek automatikusan bekerülnek VAKU vezérlő memória.

A fejlesztés kezdeti szakaszában azt feltételezték, hogy a készülék saját 9 voltos akkumulátoráról fog működni. Ehhez energiatakarékos funkcióval rendelkezik: 4,5 perc inaktivitás után a processzor a VT1 tranzisztor segítségével kikapcsolja a DD2 generátor áramellátását, és maga S módba lép. LEEP . Azok, akik belső akkumulátorral szeretnének készüléket építeni, értékelni fogják ezt a funkciót. Az áramfelvétel ebben az üzemmódban körülbelül 300 µA + Ipot. DD1.

Eszköz beállítása

A készülék beállításánál a C1 kondenzátor kapacitásának és az L1 induktivitásnak nincs nagy jelentősége. Csak két szabályt kell követnie: 1) a C1 kapacitásnak pF-ben körülbelül 6-15-ször nagyobbnak kell lennie, mint az L1 induktivitás μH-ban; 2) Az L1C1 áramkör frekvenciájának 550...750 kHz tartományon belül kell lennie. Ha lehetséges, célszerű betartani a diagramon feltüntetett értékeket. Javasoljuk, hogy a C1 kondenzátort alacsony TKE értékkel (kapacitás hőmérsékleti együtthatója) használja, mivel ez a paraméter közvetlenül attól függ, hogy milyen gyakran kell kalibrálni. Az L1 fojtótekercsnek jó hőmérsékleti stabilitással és alacsony önkapacitással kell rendelkeznie. A C2 kondenzátort referenciaként tekintik, és a számítás során állandónak veszik, ezért nagyon kicsi TKE-értékkel kell rendelkeznie. Ilyen célokra a KSO típusú kondenzátor tökéletes (egy ilyen kondenzátor méreteihez van lefoglalva a tábla helye), amelyet rendkívül alacsony TKE érték jellemez. A referenciakondenzátor kapacitása tetszőleges lehet (lehetőleg nagyobb legyen, mint a C1 kapacitás), mert a felhasználónak magának kell bevinnie a processzor FLASH memóriájába, előzetesen pontos kapacitásmérővel megmérve. Erre a célra megfelelő módot alkalmaztak. Aktiválása a következőképpen történik: a tápfeszültség bekapcsolásakor ("S2" kapcsoló) tartsa lenyomva a "Calibration" gombot, amíg a kijelző meg nem jelenik: "XXXX PF" , ahol ХХХХ a referencia C2 kondenzátor kapacitása pF-ben. Sőt, ha ebbe az üzemmódba való belépéskor a „Cx” mérési módot az S1 kapcsolóval állította be, akkor a bevitt állandó csak a „Cx” mód kalibrálása során lesz felhasználva, ha pedig az „Lx” mérési mód volt beállítva, akkor csak az "Lx" mérési mód kalibrálása során lesz használható. Továbbá az állandó rögzítési módban a kapcsoló segítségével módosítható az állandó értékének hangolása: a „Cx” mód az „1” lépésnek, az „Lx” mód pedig a „10” lépésnek felel meg. . Az érték egy lépéssel felfelé vagy lefelé történő módosításához használja a megfelelő billentyűket S 3 ("Kalibrálás") és S 4 ("Mérés"). Ha lenyomva tartja a gombot, az állandó értéke másodpercenként öt lépéssel változik. Egy konstans memóriába való rögzítéséhez ne nyomjon meg egyetlen gombot sem öt másodpercig, ezután megtörténik az újrakalibráció, és a készülék normál működésbe lép (mérési készenléti mód). Ne felejtse el beállítani a processzor kvarcoszcillátorát is a C13 hangolókondenzátor segítségével. A beállítás megkönnyítése érdekében egy speciális megjelenítési módot valósítottak meg, aktiválásakor minden számítás megkerül, és a TMR bemeneten mért valós frekvencia (DD3 3. érintkezője) megjelenik a kijelzőn. Frekvencia megjelenítési formátum: "XXX, XX" kHz. Az XS1 jumper telepítésével aktiválható. Ehhez a folyamathoz a DD3 TMR érintkezőjéhez csatlakoztatott frekvenciaszámlálóra lesz szükség. A C13 kondenzátor beállításával gondoskodnia kell arról, hogy a jelző frekvenciája legalább 0,05 százalékos pontossággal megegyezzen a frekvenciamérő frekvenciájával. Ezzel befejeződik az LC-mérő beállítási folyamata. Ha a felhasználónak meg kell néznie az oszcilláló áramkör kapacitásának és induktivitásának valós számított értékeit, ezt a következőképpen teheti meg: a tápellátás bekapcsolásakor tartsa lenyomva a "Mérés" gombot. Ebben az üzemmódban a kalibráció ciklikusan történik, majd a számított értékek megjelennek a kijelzőn, amíg el nem engedik a gombot. A számított kapacitás és induktivitás értékek a 2. és 3. ábrán látható formátumban jelennek meg.

A készülék működtetése

A tábla részletei és kialakítása

A készülék 10,25 x 6,5 mm méretű kétoldalas táblára készül. Az alkatrészek rögzítési oldalán lévő táblaréteget közös vezetékként használják.

A készülék a következő alkatrészeket használja SMD tokban, melyeket a vezeték felől forrasztanak a kártyára: minden ellenállás, C10 kondenzátor, valamint egy jumper a VT1 emitter és a +5 V táp busz között (a tábla rajzán feltüntetve). „000” értékű ellenállásként). Az elektrolit kondenzátorok kis méretűek importált berendezésekből. DD2 chip - LM311N DIP8 csomagban. A szerzők a hazai analóg K554CA3 használatát javasolják. Ez lehetővé teszi a mérés felső határának növelését. A megfelelő aljzat a DD3 mikrokontroller alá van szerelve egy DIP18 házban. DD1 stabilizátor - bármilyen kis méretű, +5 V stabilizáló feszültséggel. Ha a készülék saját akkumulátorról működik, akkor célszerű alacsony saját áramfelvételű stabilizátorokat használni, például LM2936-25 (Ipot.<1 мА) или КР1170ЕН5 (Iпот. ~1 мА). Транзистор VT1 любой "pnp" структуры с большим коэффициентом усиления. Если прибор будет питаться от внешнего блока питания, то транзистор можно не устанавливать, а вместо него запаять перемычку: между эмиттером и коллектором. Реле К1 - герконовое от импортного телефона или любое другое малогабаритное с напряжением срабатывания не более 5 В. Защитный диод VD1 любой с Iпр. макс. не менее 100 мА (1N4001, 1N4004). Модуль DD4 - десятиразрядный индикатор с последовательным вводом и контроллером управления - типа НТ1613 или НТ1611. Индикатор крепится непосредственно к плате на стойках, как показано на чертеже платы. На элементы генератора устанавливается экран размером 3 x 3 x 0,8 см (ДxШxВ), изготовленный из жести (на чертеже обозначен штриховой линией). Готовая плата устройства помещается в корпус с внутренними размерами 10,3 х 6,7 х 1,2 см (ДхШхВ).

Szoftver

Ennek az eszköznek a programja szinte teljesen a nulláról készült. A vezérlő villogásának kódjai (konfigurációs bitek, program EEPROM és adat EEPROM) a " fájlban találhatók.LC_Prog.hex" INHX32 formátumban.

Lehetséges hibák

Íme a lehetséges nehézségek az eszköz első indításakor, és tippek azok kiküszöbölésére:

1) Bekapcsolt állapotban semmi sem működik:

Ellenőrizze a feszültséget a DD1 stabilizátor bemenetén és kimenetén, lehet, hogy hibás. Ha a feszültség normális, ellenőrizze újra, hogy a jelző megfelelően van-e csatlakoztatva - lehet, hogy a készülék működik, de a jelző nem jelenít meg információkat. Ez a következő módon határozható meg: amikor megnyomja a "Kalibrálás" gombot, kattanást kell hallania, amikor a K1 relé aktiválódik.

2) Bekapcsoláskor a jelző értelmezhetetlen információkat jelenít meg:

Lehet, hogy a Clk és a Data jelző érintkezői fel vannak cserélve, vagy túl alacsony a tápellátása. 1,3 V-1,6 V tartományban kell lennie. Ha minden rendben van, akkor az R9, R10 ellenállások ellenállását arányosan csökkenteni kell.

3) Bekapcsolt állapotban megjelenik az időzítő visszajelzője, és a készülék nem reagál a gombnyomásokra:

Az ok a vezérlőben van. Ellenőrizze, hogy megfelelően van-e behelyezve az aljzatba. A programozó segítségével ellenőrizni kell a működését és a beágyazott programot is. A vezérlőt teljesen be kell programozni az "LC_" fájlban található összes paraméterrel és adattal. Prog .hex" (konfigurációs bitek, program EEPROM és adat EEPROM). Ha minden rendben van, akkor lehet, hogy a ZQ1 kristály nem működik.

4) A kalibrálás során a szimbólumok folyamatosan megjelennek "PP" :

Az ok a generátor. Szimbólumok "PP" azt jelenti, hogy a TMR bemenet frekvenciája 1 kHz alatt van. Ha a kalibráció „Lx” mérési módban történik, akkor előfordulhat, hogy elfelejtett egy jumpert behelyezni az „Lx” kivezetésekbe (lásd a készülék kezeléséről szóló részt). Ellenkező esetben az LC generátor nem működik. Ellenőrizze a feszültséget a DD2 8. érintkezőjén. Ha hiányzik, akkor a VT1 tranzisztor hibás. Helyette forrassza át jumpert a kollektor és az emitter kapcsai közé. Ha ez nem segít, akkor ellenőrizze a C3 és C6 elektrolit kondenzátorok, valamint az L1 induktor használhatóságát. Ha semmi sem segít, akkor lehet, hogy ki kell cserélnie a DD2 komparátort.

P. S. Az ebben az eszközben használt indikátorok esetében a látószög közvetlenül függ a feszültségtől. A feszültség növekedésével a látószög felfelé mozdul el, de alulról lehetetlenné válik az indikátor leolvasásának megfigyelése. A szerző változata alacsonyabb indikátorfeszültséget (1,35 V) használ, mert A készülék testét úgy tervezték, hogy vízszintes (fekvő) helyzetben működjön, és általában alulról nézzük. Az indikátor feszültségét osztó állítja be R 8, R 11.

Felhasznált anyagok:

Anikin Alexander (RA4LCH), Anikin Dmitry (RW4LED)

Email: [e-mail védett]

Uljanovszk. 2003. november

Bemutatjuk R2-D2 kollégánk LC mérőjének eredeti tervét. Ezután egy szó a diagram szerzőjétől: Az amatőr rádióban, különösen a javítások során, kéznél kell lennie a kapacitás és az induktivitás mérésére szolgáló eszköznek - az úgynevezett lc-mérőnek. Manapság, ismétlés céljából, sok hasonló eszköz diagramja található az interneten, néhány összetett és néhány kevésbé bonyolult. De úgy döntöttem, hogy létrehozom az eszköz saját verzióját. Az interneten bemutatott mikrokontrollereket használó LC-mérők szinte minden áramköre ugyanúgy néz ki. Az ötlet az, hogy az ismeretlen komponensek értékét a frekvencia kapacitástól és induktivitástól való függésének képletével számítsuk ki. Tervezésem egyszerűsítése érdekében úgy döntöttem, hogy a mikrokontroller belső komparátorát használom generátorként. A telefon LCD-je az információk megjelenítésére szolgál Nokia 3310 vagy valami hasonló vezérlővel PCD8544és például a felbontás 84x48 Nokia 5110.

Lc mérő áramkör egy mikrokontrolleren

Beállítás és funkciók

A készülék szíve a mikrokontroller PIC18F2520. A generátor stabil működéséhez jobb, ha nem poláris vagy tantál kondenzátorokat használ, mint C3 és C4. Bármilyen relét használhatunk, amely megfelel a feszültségnek (3-5 V), de lehetőleg a lehető legkisebb érintkezési ellenállással zárt helyzetben. A hangzáshoz beépített generátor nélküli berregőt vagy szokásos piezoelektromos elemet használnak.

Az összeszerelt készülék első indításakor a program automatikusan elindítja a kijelző kontraszt beállítási üzemmódját. A 2/4 gombokkal állítsa be az elfogadható kontrasztot, majd nyomja meg az OK gombot (3). A lépések végrehajtása után a készüléket ki kell kapcsolni, majd újra be kell kapcsolni. A mérő működésének testreszabásához van egy szakasz a menüben " Beállít" Az almenüben " Kondenzátor", meg kell adnia a használt kalibrációs kondenzátor pontos értékét (C_cal) pF-ben. A megadott érték pontossága közvetlenül befolyásolja a mérés pontosságát. Magának a generátornak a működését a „B” vezérlési pontban található frekvenciamérővel ellenőrizheti, de jobb, ha a „B” almenüben már beépített frekvenciavezérlő rendszert használ. Oszcillátor».

Az L1 és C1 kiválasztásával 500-800 kHz tartományban stabil frekvencialeolvasást kell elérni. A nagy frekvencia pozitív hatással van a mérési pontosságra, ugyanakkor a frekvencia növekedésével a generátor stabilitása is romolhat. A generátor frekvenciája és stabilitása, amint fentebb említettem, kényelmesen nyomon követhető a menüben " Oszcillátor" Ha rendelkezik külső kalibrált frekvenciamérővel, kalibrálhatja az LC-mérő frekvenciamérőjét. Ehhez csatlakoztatnia kell egy külső frekvenciamérőt a „B” vezérlőponthoz, és használja a +/- gombokat a „ Oszcillátor» válassza ki a „K” állandót, hogy a két frekvenciamérő leolvasása egybeessen. Ahhoz, hogy a rendszer megfelelően jelenítse meg az akkumulátor állapotát, be kell állítania az R9, R10 ellenállásokra épített rezisztív osztót, majd telepítenie kell az S1 jumpert, és be kell írnia az értékeket az „Akkumulátor” szakasz mezőibe.

Beállítási eljárás

• - Mérje meg a mikrokontroller tápfeszültségét (19-20 érintkezők). Ez a referenciafeszültség „V.ref”
• - Mérje meg a feszültséget az ellenállásosztóig = U1
• - Mérje meg a tápfeszültséget az osztó után = U2
• - Számítsa ki az együtthatót. divízió „С.div” = U1/U2
• - Írja be a fogadott számokat a menü megfelelő részeibe, és mentse el az „OK” gomb megnyomásával.

Adja meg a „V.max” feszültséget is - az akkumulátor maximális feszültségét (a megjelenített akkumulátor minden szegmense fel van töltve) és ennek megfelelően a „V.min” - az akkumulátor minimális feszültségét (az akkumulátor minden szegmense kialszik) , a készülék jelzi az akkumulátor szükséges cseréjét vagy feltöltését). Az akkumulátor ikonon a közbenső szegmensek megjelenítéséhez szükséges tápfeszültség értékek a „V.max” és „V.min” adatok megadása után automatikusan kiszámításra kerülnek.

Az áramkör táplálására stabilizátort kell használni, mivel a referenciafeszültségnek stabilnak kell lennie, és nem változhat az akkumulátor lemerülésekor.

Munka a készülékkel

Az lc mérő menüje is tartalmaz részeket Fény, Hang, memória. fejezetben Fény Lehetőség van az LCD háttérvilágítás engedélyezésére vagy letiltására. Fejezet Hang, a hang be- és kikapcsolásához. fejezetben memória láthatja az utolsó 10 mérés eredményét, illetve (kezdőknek) láthatja a kapott eredményt különböző mértékegységekben. A gombok célját a képernyő alján található ikonok írják le.

• (F) - „Funkció” lépjen a Beállítás menübe
• (M) - „Memória” a mérési eredmények tárolása a memóriában
• (☼ ) - „Light” be/ki háttérvilágítás
• (C) - „Kalibrálás” kalibrálás

A főképernyő egy feltételes mérési hibaskálát tartalmaz, amelyet figyelemmel kell kísérni, és szükség esetén kellő időben kalibrálni kell.

Kapacitásmérés

1. Kapcsolja a készüléket kapacitásmérési módba. Végezze el a kalibrálást. Győződjön meg arról, hogy a mérési hiba elfogadható határokon belül van. Nagy eltérések esetén ismételje meg a kalibrálást.

2. Csatlakoztassa a mérendő kondenzátort a kivezetésekre. A mérés eredménye megjelenik a képernyőn. Az eredmény memóriába mentéséhez nyomja meg az (M) gombot.

Induktivitásmérés

1. Kapcsolja a készüléket induktivitásmérési módba. Zárja le a terminálokat. Végezze el a kalibrálást. Győződjön meg arról, hogy a mérési hiba elfogadható határokon belül van. Nagy eltérések esetén ismételje meg a kalibrálást.

2. Csatlakoztassa a mért induktivitást a sorkapcsokhoz. A mérés eredménye megjelenik a képernyőn. Az eredmény memóriába mentéséhez nyomja meg az (M) gombot.

Videó a mérő működéséről

A testet egy kínai tesztelő használta, aki hősiesen meghalt egy tévé javítása közben.

Az összes fájl - a vezérlő firmware-e, a Lay kártyái és így tovább - megtalálható a fórumon. Biztosított anyag - Savva. A séma szerzője R2-D2.

Beszélje meg az LC METER cikket

Biztos vagyok benne, hogy ez a projekt nem új, hanem saját fejlesztés, és szeretném, ha ez a projekt jól ismert és hasznos lenne.

Rendszer LC mérő az ATmega8-on nagyon egyszerű. Az oszcillátor klasszikus, és egy LM311 műveleti erősítőn alapul. Ennek az LC-mérőnek a megalkotásakor a fő cél az volt, hogy olcsón és minden rádióamatőr számára hozzáférhetővé tegyem.

Egy kapacitás- és indukciómérő sematikus diagramja

LC mérő jellemzői:

• Kondenzátorok kapacitásmérése: 1pF - 0,3 µF.
• Tekercs induktivitásmérés: 1uH-0,5mH.
• Az LCD kijelzőn megjelenő információ 1×6 vagy 2×16 karakter a kiválasztott szoftvertől függően

Ehhez a készülékhez olyan szoftvert fejlesztettem, amely lehetővé teszi a rádióamatőr rendelkezésére álló indikátor használatát, akár 1x16 karakteres LCD kijelzőt, akár 2x16 karaktert.

Mindkét kijelzőről végzett tesztek kiváló eredményeket adtak. 2x16 karakteres kijelző használata esetén a felső sorban a mérési mód (Cap – kapacitás, Ind –) és a generátor frekvenciája, az alsó sorban pedig a mérési eredmény látható. Az 1x16 karakteres kijelző a bal oldalon a mérési eredményt, a jobb oldalon a generátor működési frekvenciáját mutatja.

Azonban, hogy a mért értéket és a frekvenciát egy karaktersorra illesszük, csökkentettem a kijelző felbontását. Ez semmilyen módon nem befolyásolja a mérés pontosságát, csak pusztán vizuálisan.

Más jól ismert opciókhoz hasonlóan, amelyek ugyanazon az univerzális áramkörön alapulnak, hozzáadtam egy kalibráló gombot az LC-mérőhöz. A kalibrálást 1000pF referenciakondenzátorral végezzük 1%-os eltéréssel.

Ha megnyomja a kalibráló gombot, a következő jelenik meg:

Az ezzel a mérőműszerrel végzett mérések meglepően pontosak, és a pontosság nagymértékben függ az áramkörbe helyezett szabványos kondenzátor pontosságától, amikor megnyomja a kalibráló gombot. Az eszköz kalibrálási módszere egyszerűen magában foglalja egy referenciakondenzátor kapacitásának mérését, és értékének automatikus rögzítését a mikrokontroller memóriájába.

Ha nem ismeri a pontos értéket, kalibrálhatja a mérőt a mérési értékek lépésről lépésre történő változtatásával, amíg meg nem kapja a legpontosabb kondenzátorértéket. Az ilyen kalibráláshoz két gomb van, kérjük, vegye figyelembe, hogy a diagramon ezek „FEL” és „LE” jelöléssel vannak ellátva. Ezek megnyomásával beállíthatja a kalibráló kondenzátor kapacitását. Ez az érték ezután automatikusan a memóriába kerül.

Minden kapacitásmérés előtt vissza kell állítani a korábbi értékeket. A nullázás a „CAL” gomb megnyomásakor történik.

Induktív módban történő visszaállításhoz először rövidre kell zárni a bemeneti érintkezőket, majd meg kell nyomni a „CAL” gombot.

A teljes telepítést a rádióalkatrészek ingyenes elérhetőségének figyelembevételével és a kompakt készülék elérése érdekében tervezték. A tábla mérete nem haladja meg az LCD kijelző méretét. Diszkrét és felületre szerelhető alkatrészeket is használtam. Relé 5V üzemi feszültséggel. Kvarc rezonátor - 8MHz.