Dispozitiv multifuncțional compact - L, C, contor ESR, generator de semnal-sondă. Dispozitiv multifuncțional compact - L, C, contor ESR, generator de semnal sonda Rezultatul dispozitivului asamblat

Contorul digital LC este un contor de testare a echipamentelor convenabil pe care îl puteți realiza pentru a măsura inductanța și capacitatea într-o gamă largă. Contorul digital LC se bazează pe o tehnică originală de măsurare, oferă o precizie uimitoare și este ușor de asamblat. Multe multimetre digitale moderne au game largi de măsurare a capacității, în special la modelele mai scumpe.

Acest lucru este diferit de profesioniștii care au putut folosi contoare digitale LCR de ceva timp. Acestea vă permit să măsurați rapid și automat practic orice componentă pasivă, măsurând adesea nu numai parametrul său principal (cum ar fi inductanța sau capacitatea), ci și unul sau mai mulți parametri secundari. Cu toate acestea, multe dintre aceste instrumente au un preț ridicat; datorită tehnologiei microcontrolerelor, acest lucru s-a schimbat oarecum în ultimii ani, iar instrumentele digitale sunt acum mult mai accesibile. Acestea includ atât dispozitivele profesionale, cât și cele de casă, precum și dispozitivul descris aici.

Principalele caracteristici ale contorului digital LC

După cum se arată în figura din text, noul nostru contor digital LC este foarte compact. Este ușor de asamblat, are un afișaj LCD și poate fi găzduit într-o carcasă mică. Costul unui contor digital LC nu este mare, așa că oricine își poate permite. În ciuda prețului său modest, contorul digital LC oferă măsurare digitală directă automată pe o gamă largă de capacități (C) și inductanță (L) cu rezoluție de 4 cifre. De fapt, măsoară capacitatea de la 0,1 la 800nF și inductanța de la 10 la 70mH. Precizia măsurării este, de asemenea, surprinzător de bună, mai bună decât ±1% din citire. Contorul digital LC funcționează de la 9V la 12V DC, consumând un curent mediu mai mic de 20mA. Aceasta înseamnă că poate fi alimentat de o baterie de 9V încorporată în carcasă sau de o sursă de alimentare externă.

Cum funcționează un contor digital LC?

Performanța impresionantă a contorului digital LC depinde de o tehnică originală de măsurare dezvoltată cu aproximativ 12 ani în urmă de Neil Hecht din statul Washington din SUA. Utilizează un oscilator de testare cu gamă largă a cărui frecvență este modificată prin conectarea inductanței sau a condensatorului necunoscut pe care îl măsurați.

Schimbarea de frecvență rezultată este măsurată de microcontroler, care apoi calculează valoarea componentei și o afișează direct pe LCD. Deci, în principiu, există doar două părți cheie ale instrumentului: (1) generatorul de test în sine și (2) un microcontroler care măsoară frecvența acestuia (cu și fără componenta măsurată) și calculează valoarea componentei. Pentru a obține o generare fiabilă pe o gamă largă de frecvențe, generatorul de test se bazează pe un comparator analog cu feedback pozitiv, vezi figură. Această configurație are o tendință naturală de a oscila datorită câștigului foarte mare dintre intrarea și ieșirea comparatorului. Când alimentarea este pornită pentru prima dată (+5V), intrarea neinversoare (+) a comparatorului este menținută la jumătate din tensiunea de alimentare (+2,5)V printr-un divizor de polarizare format din două rezistențe de 100k.

Cu toate acestea, tensiunea la intrarea de inversare este inițial zero, deoarece condensatorul de 10 mF de pe această intrare necesită timp pentru a se încărca prin rezistorul de feedback de 47k. Astfel, cu o intrare fără inversare mult mai pozitivă decât intrarea sa inversoare, comparatorul își comută inițial semnalul de ieșire la un nivel înalt (adică +5V). De îndată ce se întâmplă acest lucru, condensatorul de 10 mF de pe intrarea de inversare începe să se încarce prin rezistorul de 47k și astfel tensiunea la această intrare crește exponențial. De îndată ce se ridică puțin peste nivelul de +2,5 V, ieșirea comparatorului trece brusc la nivel scăzut. Această tensiune joasă este alimentată înapoi la intrarea neinversoare a comparatorului printr-un rezistor de feedback de 100k. De asemenea, este conectat printr-un condensator de intrare de 10 mF la circuitul reglat format din inductorul L1 și condensatorul C1. Acest lucru provoacă laser la frecvența sa de rezonanță.

După cum se arată în figură, componenta necunoscută este conectată prin bornele de testare. Apoi este conectat la circuitul generator configurat prin comutatorul S1. Când se măsoară un condensator necunoscut, S1 este comutat în poziția „C”, astfel încât condensatorul să fie conectat în paralel cu C1. Alternativ, pentru o inductanță necunoscută, S1 este comutat în poziția „L”, astfel încât inductorul să fie conectat în serie cu L1. În ambele cazuri, valorile adăugate ale lui Cx sau Lx fac din nou schimbarea frecvenței oscilatorului la o nouă frecvență (F3). Ca și în cazul F2, acesta va fi întotdeauna mai mic decât F1. Astfel, prin măsurarea F3 ca înainte și monitorizarea poziției comutatorului S1 (care se realizează prin conexiunea C/L pe pinul 12 al IC1), microcontrolerul poate calcula valoarea componentei necunoscute folosind una dintre ecuațiile prezentate la partea de jos a casetei de ecuații - adică secțiunea cu inscripția: „În modul de măsurare”.

Din aceste ecuații se poate observa că microcontrolerul are o „comprimare a numărului” destul de maximă atât în ​​modul de calibrare când calculează valorile L1 și C1, cât și în modul de măsurare când calculează valoarea Cx sau Lx. Fiecare dintre aceste valori trebuie calculată cu un grad ridicat de rezoluție și acuratețe. Pentru a realiza acest lucru, firmware-ul microcontrolerului trebuie să utilizeze o matematică în virgulă mobilă pe 24 de biți.

Deoarece acest circuit de măsurare ingenios, dar simplu, este utilizat pentru a crea un instrument practic, acesta poate fi văzut din schema completă a circuitului unui contor LC digital de înaltă precizie prezentată în figură. Acest lucru este chiar mai simplu decât v-ați aștepta, deoarece nu există un comparator separat care să formeze miezul oscilatorului de măsurare. În schimb, folosim un comparator încorporat în microcontrolerul însuși (IC1). După cum se arată, microcontrolerul IC1 este un PIC16F628A și conține de fapt două comparatoare analogice care pot fi configurate în diferite moduri. Aici folosim comparatorul 1 (CMP1) ca oscilator de măsurare. Comparatorul 2 (CMP2) este folosit doar pentru a oferi o pătrare suplimentară la ieșirea lui CMP1, iar ieșirea sa conduce apoi circuitul intern de numărare a frecvenței. Circuitul generatorului nu este practic diferit de circuitul prezentat în figură.

Rețineți că IC1 comandă releul RLY1 (care comută condensatorul de calibrare C2 în și în afara circuitului) prin linia RB7 a portului său I/O B (pin 13). Dioda D1 servește la protejarea circuitului intern al microcontrolerului de exploziile inductive atunci când releul este oprit. În timpul funcționării, IC1 determină în ce poziție se află comutatorul S1 când se utilizează RB6 (pin 12). Se ridică când S1b este în poziția „C” și coboară când S1b este în poziția „L”. Quartz X1 (4 MHz) setează frecvența de ceas a microcontrolerului IC1, în timp ce condensatorii corespunzători de 33 pF asigură potrivirea corespunzătoare pentru a asigura pornirea fiabilă a oscilatorului de ceas. Rezultatele calculului microcontrolerului IC1 sunt transmise la un modul LCD standard 2 × 16. Acesta este controlat direct prin pinii portului RB0-RB5. Potențiometrul VR1 vă permite să reglați contrastul optim al afișajului LCD.

Dacă vedeți frecvența pe afișaj în intervalul corect, notați valoarea, apoi opriți și mutați jumperul în poziția LK1. Reporniți alimentarea și verificați dacă ecranul LCD afișează acum un număr diferit de opt cifre după calibrare. Acesta va fi F2 - adică. frecvența generatorului când condensatorul C2 este conectat în paralel cu C1. Deoarece ambii condensatori au în mod nominal aceeași valoare, F2 ar trebui să fie foarte aproape de 71% din F1. Acest lucru se datorează faptului că dublarea capacității reduce frecvența cu un factor egal cu rădăcina pătrată a lui doi (adică 1/√2 = 0,707). Dacă citirea dvs. pentru F2 este departe de 71% din F1, poate fi necesar să înlocuiți C2 cu un alt condensator a cărui valoare este mai apropiată de C1. Pe de altă parte, dacă F2 este exact același cu F1, acest lucru sugerează că releul RLY1 nu a comutat deloc C2. Acest lucru s-ar putea datora unei conexiuni de lipire proaste pe unul dintre pinii RLY1 sau este posibil să fi instalat incorect pe placă. Odată ce aveți citiri comparabile pentru F1 și F2, contorul digital LC este gata pentru calibrare și utilizare. Dacă nu aveți un condensator cu valoare cunoscută pentru a efectua propria calibrare precisă, va trebui să vă bazați pe calibrarea automată a instrumentului (care se bazează în mare măsură pe precizia condensatorului C2). În acest caz, pur și simplu scoateți toate jumperele de la LK1 la LK4 și instalați placa dispozitivului în carcasă.

Contor digital LC de calibrare de reglare fină

Dacă aveți un condensator de valoare cunoscută (pentru că ați putut să-l măsurați cu un contor LCR de înaltă precizie), îl puteți utiliza cu ușurință pentru a regla fin calibrarea contorului digital LC. Mai întâi porniți dispozitivul și lăsați-l să funcționeze, apoi trece prin secvența „Calibrare” și „C=NN.N pF”. După aceasta, așteptați un minut sau două și apăsați butonul zero (S2), asigurându-vă că ecranul LCD afișează mesajul corect de zero, adică „C = 0,0 pF”. Apoi conectați un condensator de valoare cunoscută la bornele de testare și observați indicatorul. Ar trebui să fie destul de aproape de valoarea condensatorului, dar poate fi oarecum mare sau scăzută. Dacă citirea este prea mică, instalați jumperul LK4 pe panoul din spate și priviți ecranul LCD. La fiecare 200 de ms, citirea va crește pe măsură ce microcontrolerul PIC ajustează factorul de scalare al contorului ca răspuns la jumper. Odată ce citirea atinge valoarea corectă, scoateți rapid jumperul pentru a finaliza reglarea calibrării.

În schimb, dacă citirea contorului pentru un condensator cunoscut este prea mare, urmați aceeași procedură, dar cu jumperul în poziția LK3. Acest lucru va forța microcontrolerul să scadă factorul de scară al contorului de fiecare dată când efectuează o măsurătoare și, ca și înainte, ideea este de a elimina jumperul LK3 de îndată ce citirea atinge valoarea corectă. Dacă nu scoateți jumperul suficient de repede la timp din aceste proceduri de calibrare, microcontrolerul se va „supra-ajusta”. În acest caz, trebuie pur și simplu să utilizați procedura opusă pentru a readuce citirea la valoarea corectă. De fapt, poate fi necesar să ajustați calibrarea înainte și înapoi de câteva ori până când sunteți sigur că este corectă. După cum sa menționat mai devreme, microcontrolerul PIC își stochează factorul de scară în EEPROM-ul său după fiecare măsurătoare în timpul acestor proceduri de calibrare. Aceasta înseamnă că trebuie să calibrați o singură dată. De asemenea, rețineți că atunci când calibrați contorul în acest fel, folosind un condensator cu o valoare cunoscută, acesta este, de asemenea, calibrat automat pentru măsurători de inductanță. Firmware pentru contor digital LC.

Acest dispozitiv poate fi asamblat într-o carcasă mică, de exemplu de la un tester digital chinez. Măsoară capacități de la 10 picofarad la 1 microfarad, inductanțe de la 100 µH la 1 H, rezistența în serie echivalentă (ESR) a condensatoarelor electrolitice și oferă cinci frecvențe fixe (100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz) amplitudine , reglabilă de la 0 la 4...5 V. În plus, poate fi folosit pentru verificarea inductoarelor pentru absența spirelor scurtcircuitate și măsurarea rezistenței echivalente în serie (ESR) a condensatoarelor fără a le lipi de pe plăci, care vă permite să verificați, de exemplu, condensatorii în câteva minute comutarea sursei de alimentare sau a televizorului, unde indicatorul ESR este de o importanță decisivă.

Diagrama dispozitivului este prezentată în Figura 1.

Funcționarea dispozitivului se bazează pe principiul măsurării componentei constante a semnalului generatorului. Capul de măsurare primește o tensiune constantă, în funcție de valoarea inductanței sau capacității măsurate. Cu cât valoarea elementului măsurat este mai mare, cu atât unghiul săgeții se va abate mai mare.

Generatorul reglabil de bandă largă este asamblat pe un cip digital DD1 care conține patru elemente logice AND-NOT (SAU-NU este posibil). Ca un astfel de microcircuit, putem folosi, de exemplu, K561LA7, K564LA7, K176LA7 (sau cu elemente NOR, de exemplu, K561LE5), a căror tensiune de alimentare se află în intervalul 5..9 V. Prin comutarea condensatoarelor C1 - C5, frecvența generatorului și limita nominală de măsurare sunt capacitatea sau inductanța setată. Acești condensatori ar trebui să fie din hârtie sau, mai bine, folie metalică (K71, K73, K77, K78). Apoi, printr-un comutator electronic de pe tranzistorul VT1, semnalul generatorului este trimis către comutatorul de tip de măsurare S2 - „L/C” sau „ESR”. Comutatorul S3 selectează modul de măsurare a inductanței sau capacității; de asemenea, în modul de măsurare a capacității, puteți elimina cele cinci frecvențe fixe menționate mai sus din mufa „F”, iar rezistența P2 reglează tensiunea de ieșire a semnalului de la 0 la 4. .. 5 V.

Cu poziția comutatoarelor S1 și S2 prezentată în diagramă, dispozitivul funcționează în modul de măsurare a inductanței.

Un stabilizator parametric de tensiune este asamblat pe tranzistorul VT2, care este necesar pentru stabilitatea frecvenței generate și, în consecință, pentru precizia măsurătorilor. Tensiunea de ieșire a stabilizatorului este determinată de tipul de diodă zener VD1 și poate varia de la 4,5 la 7,5 V (diode zener de tip KS147, KS156, KS162, KS168, D814A sau altele cu aceleași tensiuni de stabilizare). Pentru o mai bună stabilizare a tensiunii și, în consecință, o mai mare precizie de măsurare, este recomandabil să folosiți diode zener de tip KS cu o tensiune apropiată de 6 V (KS156, KS162), deoarece au o stabilitate termică mai bună a parametrilor.

În timpul măsurătorilor, condensatorii sunt conectați la prizele „Cx” și „General”. Cx/Lx", inductanța, respectiv, la "Lx" și, respectiv, "General. Cx/Lx”. Mufa "Lx" este, de asemenea, mufa comună (GND) pentru oscilatorul de frecvență fixă ​​și pentru măsurarea ESR al condensatorilor electrolitici. Aceste prize pot fi folosite deja instalate în carcasa testerului (dacă o astfel de carcasă va fi folosită pentru acest dispozitiv). Va fi necesar doar să adăugați o priză de ieșire a generatorului „F” de tip similar. Ca comutatoare S1, S2 și S3, puteți folosi oricare dintre cele potrivite pentru numărul necesar de contacte, de exemplu, P2K utilizat pe scară largă sau altele similare importate, iar pentru a comuta frecvența generatorului (condensatori de comutare C1 - C5) este convenabil să utilizați întrerupătoare de tip biscuit de dimensiuni mici (un exemplu de astfel de comutator prezentat în Figura 2).

Diodele D1, D2 și D3 sunt germaniu, tip D2, D9, D18, D310, D311, GD507. Ca dispozitiv de măsurare, puteți utiliza un microampermetru, de exemplu, un indicator cu cadran al nivelului de înregistrare de la un magnetofon vechi sau un cap de măsurare de la un tester cu cadran mic.

Contorul C și L este reglat folosind un contor de frecvență și un voltmetru (puteți folosi orice contor de frecvență software de pe computer). Comutatorul S3 este setat pe poziția „C”, iar domeniul de măsurare (S1) este „1H/1mF/100Hz”. Frecvențametrul este conectat la prizele „F” și „GND”, iar prin reglarea rezistenței de 6,8 kOhm P1, frecvența este setată la 100 Hz. Apoi, intervalul de măsurare este comutat la pozițiile 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz și aceste frecvențe sunt setate prin selectarea condensatoarelor adecvate C1 - C5. Precizia măsurătorilor instrumentului va depinde în continuare de precizia selecției condensatoarelor. Dacă aveți un osciloscop, va fi util să vă uitați la forma de undă a generatorului de la colectorul tranzistorului VT1. Selectând rezistorul R2, puteți obține o formă de semnal apropiată de o undă pătrată în toate domeniile de măsurare. După aceasta, ar trebui să porniți din nou intervalul „1H/1mF/100Hz” și să conectați un condensator standard de 1 mF la prizele „Cx”. Folosind rezistența trimmer VR2, ar trebui să setați abaterea acului instrumentului la capătul scalei. Apoi, conectăm condensatoare 0,1, 0,2, 0,3 ... 0,9 µF și punem marcajele corespunzătoare pe scara dispozitivului (astfel de condensatoare pot fi fabricate din condensatoare conectate în paralel cu o valoare nominală de 0,1 mF). Apoi, în același mod, conectăm un inductor model 1 H la prizele „Lx” și, folosind rezistența de tăiere VR1, punem și săgeata dispozitivului la capătul scalei. Trebuie remarcat faptul că, cu prezența inductanțelor necesare pentru calibrare, situația pentru mine personal este mai complicată decât în ​​cazul condensatorilor, prin urmare, după câțiva ani de utilizare cu succes a dispozitivului, acest mod de măsurare nu a fost calibrat (cum se poate observa in fotografie). Dar chiar și cu o calibrare nu complet exactă a scalei, dispozitivul permite, totuși, să selecteze elemente pereche cu valori identice sau foarte asemănătoare cu o precizie destul de mare.

La trecerea la modul de măsurare „ESR” (comutatorul S2), semnalul generatorului este furnizat înfășurării transformatorului Tr1 prin rezistența de reglare VR3. În acest caz, capul de măsurare este de asemenea reconectat. Frecvența la care se măsoară rezistența echivalentă în serie a condensatoarelor electrolitice este de 100 kHz. Prin urmare, ar trebui să setați domeniul de măsurare corespunzător („1mH/1000pF/100kHz/ESR”) și să setați comutatorul S3 în modul de măsurare „C”.

Această parte a dispozitivului nu necesită o reglare specială; trebuie doar să setați indicatorul dispozitivului la capătul scalei folosind rezistența de tăiere VR3 cu contactele de intrare „ESR” deschise. Pentru calibrare folosim rezistențe de 0,5, 2, 5 și 10 Ohmi. Le conectăm unul câte unul la contactele „ESR” și facem marcajele corespunzătoare pe scară. Mai jos sunt valorile rezistenței „normale” (ESR) pentru condensatoare de diferite evaluări:

• 1 ... 100 µF - nu mai mult de 5 ohmi;
• 100 ... 1000 µF - nu mai mult de 2,5 ohmi;
• 1000 ... 10.000 µF - nu mai mult de 1 ohm.

(Trebuie remarcat faptul că pentru condensatoare foarte mici și pentru condensatoare evaluate 4,7 µF × 200 V, o rezistență de 5 ohmi este normală).

Contorul ESR mai folosește o diodă cu germaniu D3 și diode D4 și D5 de tip KD521 (KD522) care deviază capul de măsurare, protejând capul de măsurare de tensiunea de descărcare a condensatorului dacă acesta este pe placă și nu este descărcat. Cu toate acestea, ar trebui să vă asigurați că scurtcircuitați cablurile condensatorului pe care îl testați înainte de a-l testa, astfel încât să fie complet descărcat! Acest lucru este valabil mai ales pentru condensatoarele de înaltă tensiune și de mare capacitate, deoarece curentul lor de descărcare este suficient de mare pentru a arde atât diodele, cât și capul.

Transformatorul este înfășurat pe un inel de ferită cu un diametru exterior de 10 ... 15 mm, valoarea permeabilității magnetice și dimensiunea nu sunt critice. Puteți utiliza inele de la șocurile plăcii de bază ale computerului, surse de alimentare cu comutare de putere redusă etc. Înfășurarea primară (la care este conectat condensatorul testat) are 10 spire de fir PEV-0,4…0,5, secundarul (la care este conectat dispozitivul de măsurare) are 200 spire de PEV-0,1…0,15. În funcție de instrumentul indicator utilizat și de curentul deflexiunii complete a indicatorului său, poate fi necesară ajustarea numărului de spire ale înfășurării primare (dacă nu este posibilă setarea indicatorului la capătul scalei cu rezistența de tăiere VR3), deci este mai bine să înfășurați mai întâi înfășurarea secundară și înfășurarea primară deasupra acesteia.

Dispozitivul poate verifica, de asemenea, un inductor sau, de exemplu, un transformator pentru spire scurtcircuitate. Pentru a face acest lucru, este conectat la prizele „ESR”. Bobinele de inductanță mici sunt testate, ca și condensatoarele electrolitice, la o frecvență de 100 kHz, iar cele mari la o frecvență de 1 kHz. O bobină normală are reactanță mare și acul va rămâne la sfârșitul scalei. În prezența spirelor scurtcircuitate, rezistența scade brusc, iar dispozitivul va afișa o rezistență în unități de ohmi.

Aparatul poate fi alimentat de la o baterie Krona sau de la un adaptor de curent alternativ cu o tensiune în circuit deschis (fără sarcină) de la 9 la 18 V. În cazul pieselor normale, reparabile, curentul consumat de dispozitiv nu depășește 7-9 mA. Sondele de măsurare cu cleme crocodiș sunt conectate la prizele dispozitivului; firele pentru sonde trebuie utilizate cu un diametru de 0,7 ... 1 mm și o lungime cât mai scurtă posibil, astfel încât să nu introducă o eroare semnificativă în măsurători.

În loc de cap de măsurare (microampermetru), puteți utiliza, desigur, un tester obișnuit în modul de măsurare a tensiunilor de 1-2 V. Apoi, la configurare, va trebui să setați rezistențele trimmerului „L”, „ C” și „ESR” la 1 V. Cu toate acestea, este de preferat utilizarea unui indicator cu cadran, deoarece scara de măsurare este neliniară. Eroarea de măsurare a dispozitivului depinde numai de calitatea pieselor utilizate și de acuratețea selecției/ajustării acestora.

Proiecta

Aspectul dispozitivului este prezentat în Figura 3. Placa de circuit imprimat a fost proiectată pentru anumite comutatoare și carcasă și nu este prezentată aici. (Casele de această dimensiune și formă nu pot fi găsite acum). Sunt puține piese, iar instalarea se poate face cu ușurință într-un mod articulat, direct pe contactele întrerupătoarelor și ale rezistențelor variabile.

Contor digital LC pe controlerul PIC16F84

Sperăm că radioamatorii vor aprecia faptul că versiunea noastră folosește microcontrolerul PIC16F84(A) mai comun și un indicator digital simplu, care este cu un ordin de mărime mai ieftin decât modulele LCD alfanumerice cu mai multe linii. Aparatul este destinat în primul rând radioamatorilor implicați în repararea și fabricarea echipamentelor HF și VHF. În prezent, se lucrează în continuare pentru extinderea domeniului de măsurare etc.

Specificații dispozitiv:

Tensiune de alimentare...........................9-15 V

Consum mediu de curent...........................9 mA

Domeniul de măsurare a capacității..................0,1 pF - 0,1 µF

Domeniul de măsurare a inductanței........0,01 µH -10mH

Precizia măsurării…………..…..nu mai slab de 5%

Schema schematică a dispozitivului (Fig. 1)

Deoarece principiul măsurării L și C este același, să luăm în considerare procesul de măsurare a capacității.

Deoarece condensatorul de calibrare nu este, de asemenea, ideal, dispozitivul oferă posibilitatea de a-și ajusta capacitatea programatic. În practică, acest lucru se poate face astfel: aprovizionați cu o mână de condensatoare și bobine de diferite valori, măsurate cu precizie pe un contor LC industrial. Apoi, selectând valoarea constantei pentru modul de măsurare „Cx”, asigurați-vă că capacitatea condensatorului măsurat se potrivește cu citirile indicatorului. Asigurați-vă că dispozitivul nu „mint” pe întregul interval de măsurare. Apoi mergeți la modul de măsurare „Lx” și, în mod similar, selectați o constantă pentru măsurarea inductoarelor. În practică, cu un condensator de calibrare KSO de 1500 pF, constanta pentru modul „Cx” este 1550, pentru modul „Lx” - 1360. Selectarea constantelor trebuie luată foarte în serios, deoarece precizia dispozitivului depinde de acest. Este suficient să selectați constantele o dată, acestea sunt introduse automat FLASH memoria controlerului.

În stadiul inițial de dezvoltare, sa presupus că dispozitivul va fi alimentat de propria baterie de 9 volți. Pentru a face acest lucru, are o funcție de economisire a energiei: după 4,5 minute de inactivitate, procesorul, folosind tranzistorul VT1, oprește alimentarea generatorului DD2 și intră el însuși în modul S LEEP . Cei care doresc să construiască un dispozitiv cu baterie internă vor aprecia această caracteristică. Consumul de curent în acest mod este de aproximativ 300 µA + Ipot. DD1.

Configurarea dispozitivului

La configurarea dispozitivului, capacitatea condensatorului C1 și inductanța inductorului L1 nu sunt de mare importanță. Trebuie doar să urmați două reguli: 1) capacitatea C1 în pF ar trebui să fie de aproximativ 6-15 ori mai mare decât inductanța L1 în μH; 2) Frecvența circuitului L1C1 trebuie să fie în intervalul 550...750 kHz. Dacă este posibil, este mai bine să respectați valorile indicate în diagramă. Este recomandabil să utilizați condensatorul C1 cu o valoare TKE scăzută (coeficientul de temperatură al capacității), deoarece acest parametru depinde direct de cât de des va trebui efectuată calibrarea. Choke L1 trebuie să aibă, de asemenea, o stabilitate bună la temperatură și o capacitate proprie scăzută. Condensatorul C2 este considerat o referință și este luat ca o constantă în calcul, deci ar trebui să aibă și o valoare TKE foarte mică. În astfel de scopuri, un condensator de tip KSO este perfect (pentru dimensiunile unui astfel de condensator este alocat spațiul de pe placă), care se caracterizează printr-o valoare TKE extrem de scăzută. Capacitatea condensatorului de referință poate fi orice (de preferință, ar trebui să fie mai mare decât capacitatea C1), deoarece utilizatorul trebuie să îl introducă el însuși în memoria FLASH a procesorului, după ce a măsurat-o în prealabil cu un contor de capacitate precis. Un mod adecvat a fost implementat în acest scop. Este activat după cum urmează: la pornirea alimentării (comutatorul „S2”), trebuie să țineți apăsată tasta „Calibrare” până când indicatorul afișează: „XXXX PF” , unde ХХХХ este capacitatea condensatorului de referință C2 în pF. În plus, dacă, la intrarea în acest mod, modul de măsurare „Cx” a fost setat de comutatorul S1, atunci constanta introdusă va fi utilizată numai în timpul calibrării pentru modul „Cx”, iar dacă a fost setat modul de măsurare „Lx”, atunci va fi utilizat numai în timpul calibrării pentru modul de măsurare „Lx”. În plus, în modul de înregistrare constantă, comutatorul este folosit pentru a schimba pasul de reglare a valorii constantei: modul „Cx” va corespunde pasului „1”, iar modul „Lx” pasului „10” . Pentru a modifica valoarea cu un pas în sus sau în jos, utilizați tastele corespunzătoare S 3 ("Calibrare") și S 4 („Măsura”). Când țineți apăsată tasta, valoarea constantei se va schimba cu o rată de cinci pași pe secundă. Pentru a înregistra o constantă în memorie, nu apăsați nicio tastă timp de cinci secunde, după care va avea loc recalibrarea și dispozitivul va începe funcționarea normală (modul de așteptare al măsurătorilor). De asemenea, ar trebui să vă amintiți să reglați oscilatorul de cuarț al procesorului folosind condensatorul de reglare C13. Pentru ușurință de configurare, a fost implementat un mod special de afișare, când este activat, toate calculele sunt ocolite, iar frecvența reală măsurată la intrarea TMR (pinul 3 al DD3) este afișată pe indicator. Format de afișare a frecvenței: „XXX, XX” kHz. Este activat prin instalarea jumperului XS1. Acest proces va necesita un contor de frecvență conectat la pinul TMR al DD3. Prin reglarea condensatorului C13, ar trebui să vă asigurați că frecvența de pe indicator se potrivește cu frecvența contorului de frecvență cu o precizie de cel puțin 0,05 la sută. Acest lucru completează procesul de configurare a contorului LC. Dacă utilizatorul trebuie să vadă adevăratele valori calculate ale capacității și inductanței circuitului oscilant, acest lucru se poate face după cum urmează: la pornirea alimentării, țineți apăsată tasta „Măsurare”. În acest mod, calibrarea va avea loc ciclic, urmată de afișarea valorilor calculate pe indicator până când tasta este eliberată. Valorile calculate ale capacității și inductanței vor fi afișate în formatul prezentat în figurile 2 și, respectiv, 3. După eliberarea tastei, va avea loc recalibrarea și dispozitivul va începe funcționarea normală.

Operarea dispozitivului

Detalii bord și design

Aparatul este realizat pe o placă cu două fețe de 10,25 x 6,5 mm. Stratul de placă de pe partea de montare a pieselor este folosit ca un fir comun.

Dispozitivul folosește următoarele părți într-o carcasă SMD, care sunt lipite pe placă din partea conductorului: toate rezistențele, condensatorul C10, precum și un jumper între emițătorul VT1 și magistrala de alimentare +5 V (indicată pe desenul plăcii). ca rezistor cu valoarea „000”). Condensatoarele electrolitice sunt de dimensiuni mici din echipamentele importate. Cip DD2 - LM311N în pachet DIP8. Autorii recomandă utilizarea analogului domestic K554CA3. Acest lucru face posibilă creșterea limitei superioare de măsurare. O priză corespunzătoare este instalată sub microcontrolerul DD3 într-o carcasă DIP18. Stabilizator DD1 - orice de dimensiuni mici, cu o tensiune de stabilizare de +5 V. Dacă dispozitivul va fi alimentat de propria baterie, atunci este recomandabil să folosiți stabilizatori cu un consum de curent propriu scăzut, cum ar fi 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).

Software

Programul pentru acest dispozitiv a fost scris aproape în întregime de la zero. Codurile pentru intermiterea controlerului (biți de configurare, EEPROM program și EEPROM de date) se află în fișierul "LC_Prog.hex" în format INHX32.

Posibile defecte

Iată posibilele dificultăți la pornirea dispozitivului pentru prima dată și sfaturi pentru eliminarea acestora:

1) Când este pornit, nimic nu funcționează:

Verificați tensiunea la intrarea și ieșirea stabilizatorului DD1, poate fi defect. Dacă tensiunea este normală, verificați din nou dacă indicatorul este conectat corect - dispozitivul poate funcționa, dar indicatorul nu afișează informații. Acest lucru poate fi determinat în felul următor: când apăsați tasta „Calibrare”, ar trebui să auziți un clic când releul K1 este activat.

2) Când este pornit, indicatorul afișează informații de neînțeles:

Poate că pinii indicatorului Clk și Data sunt inversați sau alimentarea sa este prea scăzută. Ar trebui să fie în intervalul 1,3 V-1,6 V. Dacă totul este în ordine, atunci rezistența rezistențelor R9, R10 ar trebui redusă proporțional.

3) Când este pornit, este afișat temporizatorul indicator și dispozitivul nu răspunde la apăsările tastelor:

Motivul este în controler. Verificați dacă este instalat corect în priză. De asemenea, ar trebui să verificați cu ajutorul programatorului funcționalitatea acestuia și programul încorporat în acesta. Controlerul trebuie să fie complet programat cu toți parametrii și datele aflate în fișierul „LC_ Prog .hex" (biți de configurare, EEPROM de program și EEPROM de date). Dacă totul este în ordine, atunci este posibil ca cristalul ZQ1 să nu funcționeze.

4) În timpul calibrării, simbolurile sunt afișate în mod constant "PP" :

Motivul este generatorul. Simboluri "PP" înseamnă că frecvența la intrarea TMR este sub 1 kHz. Dacă calibrarea are loc în modul de măsurare „Lx”, atunci este posibil să fi uitat să introduceți un jumper în bornele „Lx” (consultați secțiunea de operare a dispozitivului). În caz contrar, generatorul LC nu funcționează. Verificați tensiunea la pinul 8 al DD2. Dacă lipsește, atunci tranzistorul VT1 este defect. Lipiți în schimb un jumper între bornele colectorului și emițătorului. Dacă acest lucru nu ajută, verificați funcționarea condensatoarelor electrolitice C3 și C6, precum și a inductorului L1. Dacă nimic nu ajută, atunci poate fi necesar să înlocuiți comparatorul DD2.

P. S. Pentru indicatoarele utilizate în acest dispozitiv, unghiul de vizualizare depinde direct de tensiunea acestuia. Pe măsură ce tensiunea crește, unghiul de vizualizare se mișcă în sus, dar devine imposibil să observați citirile indicatorului de jos. Versiunea autorului folosește o tensiune de indicator mai mică (1,35 V), deoarece Corpul dispozitivului este proiectat să funcționeze într-o poziție orizontală (întinsă) și este de obicei văzut de jos. Tensiunea indicatorului este setată de un divizor R8, R11.

Materiale folosite:

Anikin Alexander (RA4LCH), Anikin Dmitry (RW4LED)

E-mail: [email protected]

Ulianovsk. noiembrie 2003

Vă prezentăm designul original al unui contor LC de la colegul nostru R2-D2. În continuare, un cuvânt de la autorul diagramei: În radioamatori, mai ales în timpul reparațiilor, este necesar să aveți la îndemână un dispozitiv de măsurare a capacității și inductanței - așa-numitul contor lc. Astăzi, pentru repetare, puteți găsi multe diagrame de dispozitive similare pe Internet, unele complexe și altele mai puțin complexe. Dar am decis să-mi creez propria versiune a dispozitivului. Aproape toate circuitele contoarelor LC care folosesc microcontrolere prezentate pe Internet arată la fel. Ideea este de a calcula valoarea componentelor necunoscute folosind formula pentru dependența frecvenței de capacitate și inductanță. Pentru a-mi simplifica designul, am decis să folosesc comparatorul intern al microcontrolerului ca generator. Ecranul LCD al telefonului este folosit pentru a afișa informații Nokia 3310 sau ceva similar cu un controler PCD8544și rezoluție 84x48, de exemplu Nokia 5110.

Circuitul contorului Lc pe un microcontroler

Configurare și caracteristici

Inima dispozitivului este microcontrolerul PIC18F2520. Pentru o funcționare stabilă a generatorului, este mai bine să utilizați condensatori nepolari sau tantal ca C3 și C4. Puteți folosi orice releu care se potrivește cu tensiunea (3-5 volți), dar de preferință cu rezistența de contact minimă posibilă în poziția închis. Pentru sunet, se folosește un sonerie fără generator încorporat sau un element piezoelectric obișnuit.

Când porniți pentru prima dată dispozitivul asamblat, programul pornește automat modul de reglare a contrastului afișajului. Utilizați butoanele 2/4 pentru a seta un contrast acceptabil și apăsați butonul OK (3). După parcurgerea acestor pași, dispozitivul ar trebui să fie oprit și pornit din nou. Pentru o anumită personalizare a funcționării contorului, există o secțiune în meniu „ Înființat" În submeniul " Condensator", trebuie să indicați valoarea exactă a condensatorului de calibrare utilizat (C_cal) în pF. Precizia valorii specificate afectează direct acuratețea măsurării. Puteți monitoriza funcționarea generatorului în sine folosind un contor de frecvență la punctul de control „B”, dar este mai bine să utilizați sistemul de control al frecvenței deja încorporat în submeniul „ Oscilator».

Selectând L1 și C1, este necesar să se obțină citiri de frecvență stabile în regiunea 500-800 kHz. O frecvență înaltă are un efect pozitiv asupra preciziei măsurătorii; în același timp, pe măsură ce frecvența crește, stabilitatea generatorului se poate deteriora. Frecvența și stabilitatea generatorului, așa cum am spus mai sus, pot fi monitorizate în mod convenabil în secțiunea de meniu „ Oscilator" Dacă aveți un contor de frecvență calibrat extern, puteți calibra frecvența contorului LC. Pentru a face acest lucru, trebuie să conectați un contor de frecvență extern la punctul de control „B” și să utilizați butoanele +/- din „ Oscilator» selectați constanta „K”, astfel încât citirile ambelor frecvențemetre să coincidă. Pentru ca sistemul să afișeze starea bateriei să funcționeze corect, trebuie să configurați un divizor rezistiv construit pe rezistențele R9, R10, apoi instalați jumperul S1 și scrieți valorile în câmpurile secțiunii „Baterie”.

Procedura de setare

• - Măsurați tensiunea de alimentare a microcontrolerului (pinii 19 - 20). Aceasta este tensiunea de referință „V.ref”
• - Măsurați tensiunea până la divizorul rezistiv = U1
• - Măsurați tensiunea de alimentare după divizor = U2
• - Calculați coeficientul. diviziunea „С.div” = U1/U2
• - Introduceți numerele primite în secțiunile corespunzătoare ale meniului, salvându-le apăsând butonul „OK”.

Introduceți și tensiunea „V.max” - tensiunea maximă a bateriei (toate segmentele bateriei afișate sunt umplute) și, în consecință, „V.min” - tensiunea minimă a bateriei (toate segmentele bateriei sunt stinse , dispozitivul semnalează schimbarea sau încărcarea necesară a bateriei). Valorile tensiunii de alimentare pentru afișarea segmentelor intermediare pe pictograma bateriei vor fi calculate automat după introducerea informațiilor despre „V.max” și „V.min”.

Utilizarea unui stabilizator pentru alimentarea circuitului este obligatorie, deoarece tensiunea de referință trebuie să fie stabilă și să nu se schimbe atunci când bateria este descărcată.

Lucrul cu dispozitivul

Meniul contorului lc conține și secțiuni Ușoară, Sunet, Memorie. În capitolul Ușoară Este posibil să activați sau să dezactivați iluminarea de fundal LCD. Capitol Sunet, pentru a activa/dezactiva sunetul. În capitolul Memorie puteti vedea rezultatele ultimelor 10 masuratori, si de asemenea (pentru incepatori) vedeti rezultatul obtinut in diferite unitati de masura. Scopul butoanelor este descris de pictogramele situate în partea de jos a ecranului.

• (F) - „Funcție” mergeți la meniul de configurare
• (M) - „Memorie” salvarea rezultatelor măsurătorilor în memorie
• (☼ ) - „Lumină” pornire/oprire iluminare de fundal
• (C) - Calibrare „Calibrare”.

Ecranul principal conține o scară de eroare de măsurare condiționată, care trebuie monitorizată și, dacă este necesar, calibrată în timp util.

Măsurarea capacității

1. Comutați dispozitivul în modul de măsurare a capacității. Efectuați calibrarea. Asigurați-vă că eroarea de măsurare este în limite acceptabile. În cazul abaterilor mari, repetați calibrarea.

2. Conectați condensatorul de măsurat la bornele. Rezultatul măsurătorii va apărea pe ecran. Pentru a salva rezultatul în memorie, apăsați (M).

Măsurarea inductanței

1. Comutați dispozitivul în modul de măsurare a inductanței. Închideți terminalele. Efectuați calibrarea. Asigurați-vă că eroarea de măsurare este în limite acceptabile. În cazul abaterilor mari, repetați calibrarea.

2. Conectați inductanța măsurată la bornele. Rezultatul măsurătorii va apărea pe ecran. Pentru a salva rezultatul în memorie, apăsați (M).

Video cu contorul de funcționare

Corpul folosit a fost un tester chinez care a murit eroic în timp ce repara un televizor.

Toate fișierele - firmware-ul controlerului, plăcile în Lay și așa mai departe pot fi găsite pe forum. Material furnizat - Savva. Autorul schemei R2-D2.

Discutați articolul LC METER

Sunt sigur că acest proiect nu este nou, dar este propria mea dezvoltare și îmi doresc ca acest proiect să fie cunoscut și util.

Sistem Contor LC pe ATmega8 destul de simplu. Oscilatorul este clasic și se bazează pe un amplificator operațional LM311. Scopul principal pe care l-am urmărit atunci când am creat acest contor LC a fost să îl fac ieftin și accesibil pentru fiecare radioamator de asamblat.

Schema schematică a unui contor de capacitate și inducție

Caracteristici ale contorului LC:

• Măsurarea capacității condensatoarelor: 1pF - 0,3 µF.
• Măsurarea inductanței bobinei: 1uH-0.5mH.
• Ieșire de informații pe indicatorul LCD 1×6 sau 2×16 caractere, în funcție de software-ul selectat

Pentru acest dispozitiv am dezvoltat un software care vă permite să utilizați indicatorul pe care un radioamator îl are la dispoziție, fie un afișaj LCD de 1x16 caractere, fie 2x16 caractere.

Testele de la ambele afișaje au dat rezultate excelente. Când utilizați un afișaj de 2x16 caractere, linia de sus afișează modul de măsurare (Cap – capacitate, Ind –) și frecvența generatorului, iar linia de jos afișează rezultatul măsurării. Afișajul de 1x16 caractere arată rezultatul măsurării în stânga și frecvența de funcționare a generatorului în dreapta.

Cu toate acestea, pentru a potrivi valoarea măsurată și frecvența pe o singură linie de caractere, am redus rezoluția afișajului. Acest lucru nu afectează în niciun fel acuratețea măsurării, ci doar vizual.

Ca și în cazul altor opțiuni binecunoscute care se bazează pe același circuit universal, am adăugat un buton de calibrare la contorul LC. Calibrarea se realizează folosind un condensator de referință de 1000pF cu o abatere de 1%.

Când apăsați butonul de calibrare, se afișează următoarele:

Măsurătorile efectuate cu acest contor sunt surprinzător de precise, iar acuratețea depinde în mare măsură de precizia condensatorului standard care este introdus în circuit atunci când apăsați butonul de calibrare. Metoda de calibrare a dispozitivului implică pur și simplu măsurarea capacității unui condensator de referință și înregistrarea automată a valorii acestuia în memoria microcontrolerului.

Dacă nu cunoașteți valoarea exactă, puteți calibra contorul modificând valorile de măsurare pas cu pas până când obțineți cea mai precisă valoare a condensatorului. Pentru o astfel de calibrare există două butoane, vă rugăm să rețineți că în diagramă sunt desemnate ca „SUS” și „JOS”. Prin apăsarea lor puteți regla capacitatea condensatorului de calibrare. Această valoare este apoi scrisă automat în memorie.

Înainte de fiecare măsurătoare de capacitate, citirile anterioare trebuie resetate. Resetarea la zero are loc atunci când este apăsat „CAL”.

Pentru a reseta în modul inductiv, trebuie mai întâi să scurtcircuitați pinii de intrare și apoi să apăsați „CAL”.

Întreaga instalație este proiectată ținând cont de disponibilitatea gratuită a componentelor radio și pentru a realiza un dispozitiv compact. Dimensiunea plăcii nu depășește dimensiunea afișajului LCD. Am folosit atât componente discrete, cât și componente de montare pe suprafață. Releu cu tensiune de lucru 5V. Rezonator cuarț - 8MHz.