Site Loader

Содержание

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ


   Представляем очередное самодельное устройство для арсенала радиолюбителя — очень точный LC метр на микроконтроллере PIC16F628A. Эта конструкция немного отличается от других схем аналогичных измерителей, найденных в интернете. В основе LC метр своеобразный частотомер с LC осциллятором, частота которого колеблется в зависимости от измеряемой величины L или C, и в результате вычисляется. Точность частоты до 1 Гц.

Схема измерителя индуктивности и ёмкости на PIC16F628A

   Реле RL1 используется для выбора L или C режима. Счетчик работает на основе четырех базовых уравнений. Для обоих неизвестных L и C, уравнения 1 и 2 являются общими. Можно использовать любые реле на 5 В — будет нормально работать. Работа реле заключается только в выборе режима измерения L или C.

Калибровка прибора

   При подаче питания произойдёт автоматическая калибровка. Рабочий режим по умолчанию — индуктивность.

Подождите несколько минут для прогрева, затем нажмите кнопку «zero«, чтобы заставить произойти повторную калибровку. Дисплей должен теперь показать ind = 0.00.  Теперь подключите известное значение индуктивности, например 10uH или 100uH. LC-метр должен показать точное значение (с точностью до +/- 10% погрешности). Теперь нужно настроить счетчик, чтобы достичь результата в районе +/- 1%. Для этого на схеме есть 4 перемычки Jp1 ~ Jp4. Jp1 и Jp2 добавляют + и — значение. После настройки контроллер будет помнить калибровку до тех пор, пока вы не измените её снова.

   Если вы все равно не получите идеального значения, подключитесь частотомером к Jp3, чтобы увидеть значение F1. Он будет показывать около 503292 Гц с 100uH и конденсатором 1nF. Или присоединитесь к Jp4, чтобы увидеть F2. Если не показывает ничего, это означает, что ваш генератор не работает. Проверьте монтаж платы. А тут архив с прошивкой измерителя L-C.


Поделитесь полезными схемами

САМОДЕЛЬНАЯ УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПИЩАЛКА

   Данная ультразвуковая пищалка предназначен для тех людей, кого достали шумные соседи. Но обо всем по порядку. Устройство из себя представляет простейший преобразователь напряжения на основе блокинг — генератора.  Излучателем служит пьезоголовка, ее можно достать из калькулятора, старых наручных часов, музыкальной шкатулки или игрушечной машинки, в общем думаю у каждого дома можно найти такую штуку. 


УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА

   Схема включения, устройство и принцип действия стандартного сетевого трансформатора на входное напряжение 220 В.


КОНТРОЛЛЕР ВЕНТИЛЯТОРА КОМПЬЮТЕРА

   Простой модуль управления вентиляторами охлаждения компьютера в зависимости от температуры — схема на основе микросхемы LM317 и терморезистора.


БЛОК ПИТАНИЯ 5В

   Блок предназначен для питания всех устройств комплекса учебных пособий по информатике и вычислительной техники. Устройства, собранные на полупроводниковых приборах (транзисторы, тринисторы, микросхемы) и электромагнитных реле, питаются от источников постоянного напряжения. Как правило, отклонение напряжения от нормального значения не должны выходить за границы отдельных допусков (например, для микросхем серии К155 питающее напряжение должно составлять 5 В).


GAUSS-GUN СВОИМИ РУКАМИ
   Преобразователь может питать достаточно большие нагрузки, ток потребления может доходить до 10 ампер, пиковая мощность преобразователя доходит до 90-100ватт, но не нужно забывать, что это однотактный преобразователь и не рассчитан на долговременную работу на большие нагрузки из-за слишком сильного перегрева используемых компонентов, а вот для gauss-gun в самый раз!

Цифровой измеритель емкости индуктивности » S-Led.Ru


Прибор довольно точен.
Он может измерять индуктивность от 10nН до 100mН и емкость от 0,5 pF до 0,3 uF. Работа с ним очень проста, так как выбор предела измерения происходит автоматически. Измерение емкости и индуктивности прибор определяет по частоте. В его схеме есть LC-генератор на операционном усилителе, а так же, опорные емкости и индуктивность.

Из них и измеряемой величины создается колебательный контур, и генератор генерирует определенную частоту, зависящую при измерении индуктивности от величины измеряемой индуктивности, а при измерении емкости от величины измеряемой емкости. Схема на микроконтроллере измеряет эту частоту и приводит показания к виду величин емкости или индуктивности.

Измеряемое подключается к паре клемм «Lх/Сх». Переключателем S1 можно выбрать измеряемую величину (емкость «С» или индуктивность «L»). Переключатель изменяет схему контура состоящего, в различных случаях, из индуктивности L1, конденсаторов С1-С4 и измеряемой емкости или индуктивности. Кроме того второй секцией переключатель S1 дает информацию микроконтроллеру о типе измеряемой величины.

В процессе автоматического выбора предела измерения участвует реле К1, которое подключает конденсаторы С1-С3.

Генератор частоты выполнен на микросхеме А1. Частота поступает на выводы 17 и 3 контроллера D1.

На схеме есть несколько перемычек и выключателей. Перемычка J1 устанавливается если однострочного дисплея не нашлось, и был установлен двухстрочный. Перемычка J2 — контрольная, при её установке прибор показывает значение частоты генератора в единицах частоты. Исходная частота должна быть около 550 kHz. Перемычку J3 устанавливают если используется дисплей с подсветкой.

Кнопка S2 служит для сброса и перезапуска измерения.

Резистор R8 служит для регулировки контрастности дисплея, его можно заменить подстроечным.

Источником питания служит батарея типа «Крона» (как для питания мультиметра). Сна дает напряжение 9V, но схема на микроконтроллере требует 5V, поэтому есть стабилизатор А2. Здесь применен маломощный стабилизатор так как схема потребляет небольшой ток, за исключением реле, обмотка которого подключена до стабилизатора.

Приборы для измерения емкости конденсаторов. Измеритель емкости конденсаторов своими руками

Схема эта, несмотря на свою видимую сложность, совсем проста в повторении, поскольку собрана на цифровых микросхемах и при отсутствии ошибок в монтаже и использовании заведомо исправных деталей практически не требует настройки. Тем не менее, возможности устройства достаточно велики:

  • диапазон измерения – 0,01 — 10000 мкФ;
  • 4 поддиапазона – 10, 100, 1000, 10 000 мкФ;
  • выбор поддиапазона – автоматический;
  • индикация результата – цифровая, 4 разряда с плавающей десятичной точкой;
  • погрешность измерения – единица младшего разряда;

Рассмотрим схему прибора:

щелкните для увеличения

На микросхеме DD1, точнее на двух его элементах, собран кварцевый генератор, работа которого пояснений не требует. Дальше тактовая частота поступает на делитель, собранный на микросхемах DD2 – DD4. Сигналы с него с частотами 1 000, 100, 10 и 1 кГц поступают на мультиплексор DD6. 1, который использован в качестве узла автоматического выбора поддиапазона.

Основной узел измерения – одновибратор, собранный на элементах DD5.3, DD5.4, длительность импульса которого напрямую зависит от подключенного к нему конденсатора. Принцип измерения емкости – подсчет количества импульсов за время работы одновибратора. На элементах DD5.1, DD5.2 собран узел, предотвращающий дребезг контактов кнопки «Старт измерения». Ну и последняя часть схемы — четырехразрядная линейка двоично-десятичных счетчиков DD9 — DD12 с выводом на четыре семисегментных индикатора.

Рассмотрим алгоритм работы измерителя. При нажатии на кнопку SB1 двоичный счетчик DD8 обнуляется и переключает узел диапазона (мультиплексор DD6.1) на самый нижний диапазон измерения – 0.010 – 10.00 мкФ. При этом на один из входов электронного ключа DD1.3 поступают импульсы частотой 1 МГц. На второй вход этого же ключа проходит разрешающий сигнал с одновибратора, длительность которого прямо пропорциональна подключенной к нему емкости измеряемого конденсатора.

Таким образом на счетную декаду DD9…DD12 начинают поступать импульсы с частотой 1 МГЦ. Если происходит переполнение декады, то сигнал переноса с DD12 увеличивает показания счетчика DD8 на единицу и разрешает запись нуля в триггер DD7 по входу D. Этот нуль включает формирователь DD5.1, DD5.2 а он в свою очередь сбрасывает счетную декаду, снова устанавливает DD7 в «1» и перезапускает одновибратор. Процесс повторяется, но на счетную декаду через коммутатор теперь поступает частота 100 кГц (включился второй диапазон).

Если до завершения импульса с одновибратора счетная декада снова переполнилась, то опять происходит смена диапазона. Если одновибратор отключился раньше, то счет останавливается и на индикаторе можно прочитать значение подключенной для измерения емкости. Последний штрих – блок управления десятичной точкой, которая и указывает текущий поддиапазон измерения. Его функции выполняет вторая часть мультиплексора DD6, которая засвечивает нужную точку в зависимости от включенного поддиапазона.

В качестве индикаторов в схеме используются вакуумные люминесцентные индикаторы ИВ6, поэтому блок питания измерителя должен выдавать два напряжения: 1 В для накала и +12 В для анодного питания ламп и микросхем. Если индикаторы заменить ЖКИ, то можно обойтись одним источником +9В, применение же светодиодных матриц невозможно из-за малой нагрузочной способности микросхем DD9…DD12.

В качестве калибровочного резистора R8 лучше применить многооборотный, поскольку именно от точности калибровки будет зависеть величина погрешности измерения прибора. Остальные резисторы могут быть МЛТ-0.125. По поводу микросхем — в приборе можно использовать любую из серий К1561, К564, К561, К176, но следует иметь в виду, что 176 серия очень неохотно работает с кварцевым резонатором (DD1).

Настройка прибора достаточно проста, но выполнить ее следует с особой тщательностью.

  • Временно отключить кнопку SB1 от DD8 (вывод 13).
  • В точку соединения R3 с R2 подать прямоугольные импульсы частотой примерно 50-100 Гц (подойдет любой самый простой генератор на логической микросхеме).
  • На место измеряемого конденсатора подключить образцовый, емкость которого известна и лежит в диапазоне 0.5 – 4 мкФ (к примеру, К71-5В 1 мкф±1%). Если есть возможность, то емкость лучше измерить с помощью измерительного моста, но можно понадеяться и на емкость, указанную на корпусе. Здесь нужно иметь в виду, что как точно вы откалибруете прибор, так он вам и будет в будущем измерять.
  • С помощью подстроечного резистора R8 выставить показания индикаторов как можно точнее по соответствию с емкостью эталонного конденсатора. После калибровки подстроечный резистор лучше законтрить каплей лака или краски.

По материалам «Радиолюбитель» №5, 2001г.

Простые измерители емкости

Многие современные и некоторые не очень современные мультиметры имеют функцию измерения емкости. Если же такого мультиметра нет, а есть только прибор, которым можно измерять сопротивление и ток, то несложные приспособления к нему позволят проверить работоспособность и узнать емкость неполярных и даже полярных конденсаторов емкостью от единиц или десятков пикофарад до сотен и тысяч микрофарад. О таких приставках и рвссказывает автор публикуемой статьи.

Вначале упомяну так называемый метод баллистического гальванометра, или, как его называют в просторечии, метод отскока стрелки. Под отскоком понимают кратковременное отклонение стрелки. Этот метод вовсе не требует дополнительных приспособлений и позволяет грубо оценить параметры конденсатора, сравнивая его с заведомо исправным. Для этого мультиметр включают на предел измерения сопротивления и щупами дотрагиваются до выводов предварительно разряженного конденсатора (рис. 1). Ток зарядки вызовет кратковременное отклонение стрелки, тем большее, чем больше емкость конденсатора. Пробитый конденсатор имеет сопротивление, близкое к нулевому, а конденсатор с оборванным выводом не вызовет никакого отклонения стрелки омметра.

На пределе «Омы» удается проверять конденсаторы емкостью в тысячи микрофарад. При проверке оксидных конденсаторов надо соблюдать полярность, предварительно определив, на каком из выводов мультиметра присутствует плюсовое напряжение (полярность выводов мультиметра в режиме измерения сопротивлений может и не совпадать с полярностью в режиме измерения токов или напряжений). На пределе «кОм х 1» можно проверять конденсаторы емкостью в сотни микрофарад, на пределе «кОм х 10» — в десятки микрофарад, на пределе «кОм х 100» — в единицы микрофарад и, наконец, на пределе «кОм х 1000» или «МОм» — в доли микрофарады. Но конденсаторы емкостью в сотые доли микрофарады и менее дают слишком малое отклонение стрелки, поэтому судить об их параметpax становится трудно.

На рис. 2 приведена схема измерения емкости с помощью понижающего трансформатора и диодного моста. Так удается измерять емкости от тысячи пикофарад до единиц микрофарад. Отклонение стрелки прибора здесь стабильное, поэтому считывать показания легче. Ток в цепи миллиамперметра РА1 пропорционален напряжению вторичной обмотки трансформатора, частоте тока и емкости конденсатора. При частоте сети 50 Гц, а это наш бытовой стандарт, и вторичном напряжении трансформатора 16 В, ток через конденсатор емкостью 1000 пФ будет около 5 мкА, через 0,01 мкФ — 50 мкА, через 0,1 мкФ — 0,5 мА и через 1 мкФ — 5 мА. Калибровать или проверять показания также можно с помощью заведомо исправных конденсаторов известной емкости.

Резистор R1 служит для ограничения тока до значения 0,1 А в случае короткого замыкания измерительной цепи. Большой погрешности в показания на указанных пределах измерений этот резистор не вносит. Трансформатор понижающий, лучше малогабаритный, подобный тем, что используют в маломощных блоках питания (сетевых адаптерах). На вторичной обмотке он должен обеспечивать переменное напряжение 12…20 В.

Работает устройство следующим образом. Когда частота колебательного контура L1C2 в цепи коллектора транзистора VT1 оказывается близкой к частоте основного резонанса кварцевого резонатора ZQ1, возбудившийся генератор потребляет минимальный ток. Омметр, который питает устройство энергией, уменьшение тока будет воспринимать как увеличение измеряемого сопротивления. Таким образом, с помощью омметра удается контролировать процесс настройки контура в резонанс конденсатором переменной емкости (КПЕ) С2. Частота генератора определяется резонансной частотой кварцевого резонатора, а емкость и индуктивность колебательного контура при резонансе взаимосвязаны в соответствии с формулой Томсона : f = 1/2WLC. Изменяя индуктивность катушки контура, необходимо добиться, чтобы резонанс наблюдался при емкости КПЕ, близкой к максимальной. Контролируемые конденсаторы подключают параллельно КПЕ, при этом резонанс будет наблюдаться при другом положении ротора КПЕ. Его емкость уменьшится на величину искомой.

Функциональную схему омметра и особенности его подключения можно посмотреть в статье . Желательно выбрать предел, на котором омметр развивает ток короткого замыкания порядка 1 …2 мА, и определить полярность выходного напряжения. При неправильной полярности подключения омметра устройство не заработает, хотя и не выйдет из строя. Измерить напряжение холостого хода, ток короткого замыкания омметра и определить его полярность на различных пределах измерения сопротивления можно с помощью другого прибора. С помощью описанной приставки можно измерять индуктивность катушек в пределах приблизительно 17…500 мкГн. Это при использовании кварцевого резонатора на частоту 1 МГц и КПЕ емкостью 50…1500пФ. Катушку для этого устройства делают сменной и калибруют прибор, используя эталонные индуктивности. Можно также использовать приставку как кварцевый калибратор.

Вместо устройства по схеме рис. 3 можно предложить менее громоздкое, в том отношении, что не потребуются КПЕ, кварц и катушка. Его схема показана на рис. 4. Назову эту приставку «Преобразователь емкости в активное сопротивление с питанием от омметра». Она представляет собой двухкаскадный УПТ на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры и непосредственной связью между каскадами. Измеряемый конденсатор Сх включают в цепь положительной обратной связи с выхода на вход УПТ. При этом возникает релаксационная генерация и транзисторы часть времени остаются закрытыми. Этот промежуток времени пропорционален емкости конденсатора.

Пульсации выходного тока фильтрует блокировочный конденсатор С1. Усредненный ток, потребляемый устройством, при увеличении емкости конденсатора Сх становится меньше, и омметр воспринимает это как увеличение сопротивления. Устройство уже начинает реагировать на конденсатор емкостью 10 пФ, а при емкости 0,01 мкФ его сопротивление становится большим (сотни килоом). Если сопротивление резистора R2 уменьшить до 100 кОм, то интервал измеряемых емкостей составит 100 пФ…0,1 мкФ. Начальное сопротивление устройства — около 0,8 кОм. Здесь следует отметить, что оно нелинейное и зависит от протекающего тока. Поэтому на разных пределах измерения и с разными приборами показания будут различаться, и для проведения измерений необходимо сравнивать искомые показания с показаниями, даваемыми образцовыми конденсаторами.

С. Коваленко, г. Кстово Нижегородской обл. Радио 07-05.
Литература:
1. Пилтакян А. Простейшие измерители L и С:
Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 58, с.61—65. — М.: ДОСААФ, 1977.
2. Поляков В. Теория: Понемногу — обо всем.
Расчет колебательных контуров. — Радио, 2000, № 7, с. 55, 56.
3. Поляков В. Радиоприемник с питанием от… мультиметра. — Радио, 2004, № 8, с. 58.


Электролитические конденсаторы из-за понижения емкости или значительного тока утечки нередко являются причиной неисправности радиоаппаратуры. Измеритель ёмкости, схему которого мы сегодня рассмотрим, позволяет определить целесообразность дальнейшего использования конденсатора, явившегося предположительно причиной неисправности. Совместно с многопредельным авометром (на пределе 5 В) или отдельной измерительной головкой (100 мкА) данным тестером можно измерять емкости от 10 до 10 000 мкф, а также определять степень утечки конденсаторов.

  • Смотрите также схему
В основе работы тестера лежит принцип контроля остаточного заряда на полюсах конденсатора, который был заряжен током определенной величины в течение определенного времени. Например, емкость 1 Ф, получавшая заряд током 1 А в течение 1 с, будет иметь разность потенциалов на обкладках, равную 1 В.

Практически постоянный ток заряда испытуемого конденсатора С обеспечивается генератором тока, собранным на транзисторе V5. На первом диапазоне емкости можно измерять до 100 мкф (ток заряда конденсатора 10 мкА), на втором — до 1000 мкф (100 мкА) и на третьем — до 10 000 мкф (1 мА). Время заряда Сx выбрано равным 5 с и отсчитывается либо автоматически с помощью реле времени, либо по секундомеру.

Схема измерителя емкости конденсаторов и необходимые детали

Что касается радиодеталей, то вам понадобятся:

  • 4 диода (V1–V4) — SAY12.
  • Транзистор (V5) — SF136C.
  • 2 биполярных транзистора (V6, V7) — КТ326Б.
  • Конденсатор (С1) — 0.022 мкФ.
  • Электролитический конденсатор (С2) — 100 мкФ.
  • 6 резисторов — R1 1 кОм; R3 56 кОм; R5, R10 4.7 кОм; R7 470 Ом; R9 4.7 Ом.
  • 4 подстроечных резистора — R2 50 кОм; R4 2.5 кОм; R6 250 Ом; R8 500 Ом.
  • Микроамперметр (U).
  • Переключатель на 3 положения (S1).
  • Сдвоенный переключатель на 3 положения (S2).
  • Блок питания 9В.
  • Клеммный зажим.

Последовательность монтажа измерителя емкости конденсаторов своими руками

  1. Перед началом измерения в положении переключателя S2 «разряд», потенциометром R8 устанавливаем баланс моста, образованного базово-эмиттерными переходами транзисторов V6 и V7, резисторами R8, R9, R10 и диодами V3, V4, используемыми в качестве низковольтного источника опорного напряжения.
  2. Затем переключателем S1 выбираем ожидаемый диапазон измерения емкости. Если конденсатор не маркирован или потерял часть емкости, измерения начинаем в первом диапазоне.
  3. Переключатель рода работ S2 перед измерением устанавливаем в положение «Разряд», в этом случае подключаемая емкость Сх тотчас разряжается через резистор R9.
  4. В положении «Заряд» переключатель S2 удерживаем в течение 5 с, а затем переводим в положение «Отсчет» и немедленно производим отсчет результата измерения.
Значение емкости (в мкф) обратно пропорционально нанесенным на шкалу прибора делениям напряжения (В) и определяется по формуле С= A/U, где А — постоянная, равная 50, 500, 5000 соответственно для первого, второго и третьего диапазонов измерения. Если конденсатор неисправен и обладает большим током утечки, стрелка измерительного прибора быстро вернется на нулевую отметку шкалы. Величина тока утечки при этом не определяется.
  • Смотрите также схемы и фото
Налаживание тестера несложное и сводится в основном к установке потенциометрами R2, R4, R6 указанных ранее токов заряда по включенному в клеммы Сx микроамперметру.

Обратите внимание! В измерителе емкости можно применить диоды КД202Б и транзистор КТ340В. Последовательно с микроамперметром следует включить добавочный резистор для получения диапазона 5 В на всю шкалу или использовать авометр, включенный на соответствующий предел измерения.


Видео о сборке измерителя емкости конденсаторов своими руками:

Измеритель емкости конденсаторов своими руками

Представляю вашему вниманию, как просто сделат ь измеритель ЭПС конденсаторов , который собирается буквально за пару часов буквально «На коленке». Сразу предупреждаю, что не являюсь автором этой идеи, данную схему уже сотню раз повторили разные люди. В схеме всего десять деталей, и любой цифровой мультиметр, с ним ничего колдовать не нужно, просто подпаиваемся к точкам и все.

Схема устройства измеритель эпс :


О деталях измерителя :

Трансформатор с соотношением витков 11\1. Первичную обмотку нужно мотать виток к витку на кольце М2000 К10х6х3, на всей окружности кольца (изолированого), вторичку желательно распределить равномерно, с небольшим натягом.

Диод D1 может быть любой, на частоту более 100 КГц и напряжение более 40В, но лучше Шоттки.

Диод D2 — супресор на 26В-36В. Транзистор — типа КТ3107, КТ361 и аналогичные.


Измерения ЭПС проводить на измерительном пределе 20В. При подключении разъёма измерительной выносной «головки» прибор «автоматически» переходит в режим измерения ЭПС, об этом свидетельствует показание примерно 36В прибора на пределе 200В и 1000В (зависит от применённого супресора), а на пределе 20В — показание «выход за предел измерения».

При отключении разъёма измерительной выносной «головки» прибор автоматически переходит штатный режим мультиметра.

Итого : включаем адаптер — автоматом включается измеритель, выключили — штатный мультиметр. Теперь калибровка , ничего заумного, обычный резистор (не проволочный) подгоняем шкалу. Вот примерно как это выглядело:


Если закоротить щупы , на индикаторе 0.00-0.01, вот одна сотая и есть погрешность в интервале измерения до 1 Ом, значения ЭПС конденсаторов сравнивал с заводским измерителем.

С помощью данного измерителя ёмкости можно легко измерить любую ёмкость от единиц пФ до сотен мкФ. Существует несколько методов измерения емкости. В данном проекте используется интеграционный метод.

Главное преимущество использования этого метода в том, что измерение основано на измерении времени, что может быть выполнено на МК довольно точно. Этот метод очень подходит для самодельного измерителя ёмкости, к тому же он легко реализуем на микроконтроллере.

Принцип работы измерителя ёмкости

Явления, происходящие при изменении состояния схемы называются переходными процессами. Это одно из фундаментальных понятий цифровых схем. Когда ключ на рисунке 1 разомкнут, конденсатор заряжается через резистор R, и напряжение на нём изменятся как показано на рисунке 1b. Соотношение определяющее напряжение на конденсаторе имеет вид:

Величины выражены в СИ единицах, t секунды, R омы, C фарады. Время за которое напряжение на конденсаторе достигнет значения V C1 , приближенно выражается следующей формулой:

Из этой формулы следует, что время t1 пропорционально емкости конденсатора. Следовательно, ёмкость может быть вычислена из времени зарядки конденсатора.

Схема

Для измерения времени зарядки, достаточно компаратора и таймера микроконтроллера, и микросхемы цифровой логики. Вполне разумно использовать микроконтроллер AT90S2313 (современный аналог – ATtiny2313). Выход компаратора используется как триггер T C1 . Пороговое напряжение устанавливается резисторным делителем. Время зарядки не зависит от напряжения питания. Время зарядки определяется формулой 2, следовательно оно не зависит от напряжения питания т.к. соотношение в формуле VC 1 /E определяется только коэффициентом делителя. Конечно, вовремяизмерениянапряжениепитаниядолжнобытьпостоянно.

Формула 2 выражает время зарядки конденсатора от 0 вольт. Однако с напряжением близким к нулю сложно работать из-за следующих причин:

  • Напряжение не падает до 0 Вольт. Для полной разрядки конденсатора необходимо время. Это приведет к увеличению времен иизмерения.
  • Необходимо время между стартом зарядки и запуском таймера. Это вызовет погрешность измерения. Для AVRэто не критично т.к. на это необходим всего один такт.
  • Утечка тока на аналоговом входе. Согласно даташиту AVR, утечка тока возрастает при напряжении на входе близком к нулю вольт.

Для предотвращения данных сложностей использовано два пороговых напряжения VC 1 (0.17 Vcc) и VC 2 (0.5 Vcc). Поверхность печатной платы должна быть чистой для минимизации токов утечки. Необходимое напряжение питания микроконтроллера обеспечивается DC-DCпреобразователем,работающего от 1.5VAA батарейки. Вместо DC-DC преобразователя, желательно использовать 9 V батарейку и преобразователь 78 L 05, желательно также не выключать BOD , иначе могут возникнуть проблемы с EEPROM .

Калибровка

Для калибровки нижнего диапазона: С помощью кнопки SW1. Затем, соедините pin #1 и pin #3 на разъёме P1, вставьте конденсатор 1nF и нажмите SW1.

Для калибровки верхнего диапазона: Замкните pin #4 и #6 разъёма P1, вставьте конденсатор на 100nFи нажмите SW1.

Надпись “E4” при включении означает, что калибровочное значение в EEPROM не найдено.

Использование

Автоматическое определениедиапазона

Зарядка начинается через резистор 3.3М. Если напряжение на конденсаторе не достигнет 0.5 Vccменее чем за 130 mS (>57nF), происходит разрядка конденсатора и новая зарядка, но уже через резистор 3.3кОм. Если напряжение на конденсаторе не достигает 0.5 Vccза 1 секунду (>440µF),надпись “E2”. Когда время замерено, происходит вычисление и отображение ёмкости. Последний сегмент отображает диапазон измерения (pF, nF, µF).

Зажим

В качестве зажима можно использовать часть какого-нибудь сокета. При измерении малых ёмкостей (единицы пикофарад) использование длинных проводов нежелательно.

Рекомендуем также

Измеритель L — C

Измеритель L — C

Простой измеритель L — C

     В настоящее время когда через торговые сети можно приобрести разные и дешевые приборы, предлагаемая  схема  измерителя  L – C  теряет  свою  актуальность.    Но если взглянуть на схему приведенная на рис. 1. можем убедиться в том, что его за пару часов может  собрать   даже  начинающий  радиолюбитель.  Схема  построена на старых ТТЛ микросхемах,   которые   могут   лежать   без   надобности  у   любого   радиолюбителя  конструктора. Этот несложный прибор позволяет с достаточной для радиолюбительской практики точностью определять значения  L и C, в довольно широких пределах.

     Емкости конденсаторов можно измерять от 10пф до 8мкФ. Диапазон разбит на пять поддиапазон:  0 – 100;     0 – 1000;     0 – 10000пФ,    0 – 0,1;     0 – 1,0 мкФ.   Измерение  индуктивности от 10мкГ до 0,8Гн также производится в пяти поддиапазонах: 0 – 10, 0 – 100 мкГ;   0 – 1;   0 – 10 и  0 – 100 мГн. С помощью узла растяжки шкалы верхний предел на каждом поддиапазоне может быть увеличен в 2, 4 и 8 раз.

Рис.1.

     Схема прибора состоит из генератора прямоугольных импульсов (ГИ —  DD1), декадного делителя частоты (ДЧ – DD2 – DD5), формирователя меандра с узлом растяжки (Ф – DD6) и собственно узла измерения (УИ – VT1).

      Принцип  действия  прибора  подробно  описан  в  журнале   РАДИО  1982г. 03. стр.47. Схему  я  повторил  в 2003г. и до настоящего времени сохранилось в исправном состоянии. Изменение,  который  был  введен  в  схеме  то,  что   калибровка прибора производится на самом нижнем поддиапазоне измерения. В прибор встроены калибровочные элементы, проверенные эталонным прибором конденсатор 100пФ и индуктивность 10мкГ. Для калибровки прибора   переключателем Sk подключается к входу измерителя калибровочный конденсатор или индуктивность.

       В родной схеме прибора для генератора автор рекомендует кварцевый резонатор  на частоту 1,6Мгц. Я применил резонатор с частотой 4,3Мгц. Это привело к более точной измерении и прибор был лишен от задергивания  стрелки прибора при включении растяжки шкалы на деление 8. Дело в том, что при таком коэффициенте деления от частоты 1,6Мгц на узел измерения поступает частота 20Гц и при такой частоте измерение на стрелочном индикаторе уже невозможна.

       Собранный из исправных деталей прибор практически не требует наладки. При первый калибровке стрелку измерительного индикатора с помощью подстроечного потенциометра R8 устанавливаем на конечное деление шкалы. При этом переключатель Sk должен стоять включенным положении на калибровку L или C. Калибровка прибора при измерении емкости производится потенциометром R7, при измерении индуктивности потенциометром R6. Шкала прибора линейная на всех диапазонах.

        Схема прибора питается от сети 220В через стабилизированный источник питания +5В. Максимальный ток потребления 300мА.

Измеритель L — C на фотографиях



73! de UT1DA


Назад


Используются технологии uCoz

Измеритель емкости и индуктивности (ATtiny15, asm) — Устройства на микроконтроллерах — Схемы устройств на микроконтроллерах

Описание опубликовано в журналах «Радио» № 7 за 2004 г., стр. 26, 27 Измеритель LC и «Радиолюбитель» № 8 за 2005 г. , стр. 35…37 Измеритель индуктивности и емкости.

Этот измеритель LC измеряет емкость от 0,1 пФ до 5 мкФ и индуктивность от 0,1 мкГн до 5 Гн с точностью 2…3%. Принцип работы его основан на измерении энергии, накапливаемой в электрическом поле конденсатора и магнитном поле катушки. Применение микроконтроллера ATTINY15L и LCD индикатора HT1613 (HT1611, KO-4B) позволило создать простой, малогабаритный, дешевый и удобный в эксплуатации измеритель индуктивности и емкости, имеющий достаточно высокую точность измерений. При работе с измерителем не нужно манипулировать никакими органами управления, достаточно просто подключить измеряемый элемент и считать показания с индикатора. Для компенсации емкости и индуктивности клемм и соединительных проводов предусмотрена программная коррекция нуля. Напряжение питания 7,5…9 В, потребляемый ток 10…15 мА.

Для повышения точности измерения LC прибор имеет 9 диапазонов измерения. Частота возбуждающего напряжения на первом диапазоне равна 800 кГц. На такой частоте измеряется емкость до ~90 пФ и индуктивность до ~90 мкГн. На каждом последующем диапазоне частота снижается в 4 раза, соответственно во столько же раз расширяется предел измерения. На 9 диапазоне частота равна 12 Гц, что обеспечивает измерение емкости до ~5 мкФ и индуктивности до ~5 Гн. Нужный диапазон выбирается автоматически, причем после включения питания измерение начинается с 9 диапазона. В процессе переключения номер диапазона отображается на индикаторе, что позволяет определить, на какой частоте производится измерение.

После выбора нужного диапазона результат измерения LC в пФ или мкГн выводится на индикатор. Для удобства считывания десятые доли пФ (мкГн) и единицы мкФ (Гн) отделяются пустым знакоместом, а результат округляется до 3 значащих цифр.

Индикатор LCD использован один из самых дешевых и распространенных – от телефонов с АОН. К сожалению, он не имеет собственного названия и разные производители называют его по своему, например, встречается обозначение KO–4B. Неизменным остается только его встроенный контроллер HT1613 или HT1611. Эта марка иногда нанесена на плату индикатора. Нумерация выводов также может различаться у разных производителей, но их наименования обычно не меняются. Разве что вывод SK может быть обозначен как CK или CLK.

Принципиальная схема измерителя LC показана на рисунке. Работает он следующим образом. Сигнал возбуждающего напряжения прямоугольной формы с вывода PB1 микроконтроллера ATtiny15L через три нижних по схеме буферных элемента DD2 поступает на измерительную часть схемы. Во время положительной полуволны измеряемый конденсатор заряжается через резистор R9 и диод VD6, а во время отрицательной — разряжается через R9 и VD5. Средний ток разряда, пропорциональный измеряемой емкости, преобразуется с помощью операционного усилителя DA1 в напряжение. Конденсаторы C5 и C7 сглаживают его пульсации. Резистор R14 служит для точной установки нуля ОУ.

При измерении индуктивности во время положительной полуволны ток в катушке нарастает до значения, определяемого номиналом резистора R10, а во время отрицательной — ток, создаваемый ЭДС самоиндукции через VD4 и R11 также поступает на вход DA1. Таким образом, при постоянном напряжении питания и частоте сигнала, напряжение на выходе ОУ прямо пропорционально измеряемой емкости или индуктивности.

Погрешность не хуже +/- 2…3% при измерении емкости обеспечивается без труда, с катушками же все обстоит несколько сложнее. Ведь катушка всегда имеет много паразитных параметров — активное сопротивление обмотки, потери в сердечнике на вихревые токи, на гистерезис и др. Кроме того, магнитная проницаемость ферромагнетиков нелинейно зависит от напряженности магнитного поля. Индуктивность при измерении подвергается воздействию однополярных токов, а все реальные ферромагнетики имеют достаточно высокое значение остаточной индукции.

В результате воздействия всех этих факторов показания прибора при измерении индуктивности некоторых катушек могут существенно отличаться от того, что покажет промышленный измеритель LC, измеряющий комплексное сопротивление на фиксированной частоте. Но не спешите ругать этот прибор и его автора. Просто следует учитывать особенности принципа измерения. Для катушек без сердечника, для незамкнутых магнитопроводов и для ферромагнитных магнитопроводов с зазором точность измерения вполне удовлетворительна, если активное сопротивление катушки не превышает 20-30 ом. А это значит, что индуктивность всех ВЧ катушек, дросселей, трансформаторов для импульсных источников питания и т.п. можно измерять достаточно точно. А вот при измерении индуктивности катушек с большим количеством витков тонкого провода и замкнутым магнитопроводом без зазора, особенно из трансформаторной стали будет большая погрешность.

Но ведь в реальной схеме условия работы катушки могут и не соответствовать тому идеалу, который обеспечивается при измерении комплексного сопротивления. Например, индуктивность обмотки одного из трансформаторов имевшихся у автора, измеренная промышленным измерителем LC оказалась около 3 гн. При подаче постоянного тока подмагничивания всего 5 ма, показания стали около 450 мгн, т.е. индуктивность уменьшилась в 7 раз! А в реальных схемах ток через катушки почти всегда имеет постоянную составляющую. Описываемый измеритель показал индуктивность обмотки этого трансформатора 1,5 гн. И еще неизвестно, какая цифра будет ближе к реальным условиям работы.

Измеритель емкости и индуктивности получился очень простой, и в то же время удобный в работе. Его повторили многие радиолюбители, а некоторые внесли в конструкцию свои изменения и дополнения, которыми любезно поделились со мной. В частности, были разработаны другие варианты печатной платы и предложен способ замены LCD индикатора HT1613 на МТ-10Т7. Я, в свою очередь, делюсь этой информацией с Вами. Дополнения пользователей выложены на этой страничке в архиве в том виде, в каком я их получил — «как есть».

Если возникнут сложности с приобретением индикатора HT1613 (HT1611, KO-4B), его можно заменить на светодиодные индикаторы. Одним из первых такое устройство на AT90S1200 предложил Эдуард (UA4NX). Описание можно найти на его сайте. Известен вариант и на ATmega8. На всякий случай я выкладываю архив с копией странички UA4NX, копией описания конструкции на ATMega8 и Datasheet на индикатор.

Подробное описание
Плата в Sprint Layout 3.0 и схема в Orcad 9.1 
Прошивка и исходный текст программы на ассемблере для контроллера ATTiny15L
Дополнения пользователей
Замена индикатора HT1613 (HT1611, KO-4B)

Автор статьи Николай RA4NAL. Первоисточник.

Обсудить статью на форуме

LC Метр Прибор для измерения емкости и индуктивности на PIC16F628A — Electronics Blog

Сделал как то себе этот крайне полезный и не заменимый прибор, из-за острой необходимости в измерении емкости и индуктивности. Обладает на удивление очень хорошей точностью измерения при этом схема довольно простая базовым компонентом которой является микроконтроллер PIC16F628A.

 

Схема:

 

Как видно, основные компоненты схемы это PIC16F628A, знакосинтезирующий дисплей (можно использовать 3 типа дисплея 16х01 16х02 08х02), линейный стабилизатор LM7805, кварцевый резонатор на 4 Мгц, реле на 5В в DIP корпусе, двух секционный переключатель (для переключения режимов измерения L или C).

Прошивки для микроконтроллера:

Скачать

Печатная плата:

 Файл печатной платы в формате sprint layout: скачать

 

Исходная плата разведена под реле в DIP корпусе.

У меня такого не нашлось и я использовал что было, старое компактное как раз подходящее по размерам реле. В качестве танталовых конденсаторов использовал совковые танталовые. Переключатель режима измерения, выключатель питания и кнопку калибровки использовал, снятые когда то со старых совковых осциллографов.

 

Провода измерительные:

Должны быть как можно короче.

 

 

Во время сборки и настройки руководствовался вот этой инструкцией:


Соберите плату, установите 7 перемычек. Установите в первую очередь перемычки под PIC и под реле и две перемычки рядом с контактами для дисплея.

Используйте танталовые конденсаторы  (в генераторе) — 2 шт.
10мкф.
Два конденсатора  1000пФ должны быть полиэстеровые или лучше (прим. допуск не более 1%).

Рекомендуется использовать дисплей с подсветкой (прим. ограничительный резистор 50-100Ом на схеме не указан контакты 15, 16).
Установите плату в корпус. Соединение  между плату и дисплей по вашему желанию можно припаять, или сделать используя  разъем. Провода вокруг переключателя L/C сделайте как можно короткими и жесткими (прим. для уменьшения  «наводок»  и для правильной компенсации измерений особенно для  заземленного конца  L).

Кварц следует использовать 4.000MHz, нельзя использовать 4.1, 4.3 и т.п.

 

Проверка и калибровка:

  1. Проверьте установку деталей на плате.
  2. Проверьте установку всех перемычек на плате.
  3. Проверьте правильность установки PIC, диодов и 7805.
  4. Не забудьте – «прошить» PIC до установки в LC — метр.
  5. Осторожно включите питание. Если есть возможность , используйте регулируемый источник питания в первый раз. Измерять ток при увеличении напряжения. Ток должен быть не более 20мА. Образец потреблял ток 8мА. Если ничего не видно на дисплее покрутите переменный резистор  регулировки контраста. На дисплее должно быть написано «Calibrating», затем  C=0.0pF (или  С= +/- 10пФ).
  6. Подождите несколько минут («warm-up»), затем нажмите кнопку  «zero» (Reset) для повторной калибровки. На дисплее должно быть написано C=0.0pF.
  7. Подключите  «калибровочный» конденсатор. На дисплее LC – метра  увидите показания (с  +/- 10% ошибкой).
  8. Для увеличения показаний емкости замкните перемычку «4» см. картинку ниже (прим. 7 ножка PIC). Для уменьшения показаний емкости, замкните перемычку «3» (прим. 6 ножка PIC) см. картинку ниже. Когда значение емкости будет совпадать с «калибровочным» удалите перемычку. PIC запомнит калибровку. Вы можете повторять калибровку множество раз (до  10,000,000).
  9. Если есть проблемы с измерениями, вы можете с помощью перемычек  «1» и «2» проверить частоту генератора. Подсоедините  перемычку «2» (прим. 8 ножка PIC)  проверьте частоту «F1» генератора. Должно быть  00050000 +/- 10%. Если показания будут слишком большие  (near 00065535), прибор выходит в режим  «переполнение» и показывает ошибку «overflow» . Если показание слишком низкие  (ниже 00040000), вы потеряете точность измерения. Подсоедините перемычку  «1» (прим. 9 ножка PIC)   для проверки калибровки  частоты «F2». Должно быть около  71% +/- 5% от  «F1» которые вы получили подсоединяя перемычку «2».
  10. Для получения максимально точных показаний можно регулировать  L   до получения  F1 около 00060000. Предпочтительней устанавливать «L»  = 82 мкГн  на схеме  100мкГн (вы можете не купить 82мкГн 😉 ).
  11. Если на дисплее  00000000 для  F1 или F2, проверьте монтаж около переключателя  L/C —  это означает, что  генератор не работает.
  12. Функция калибровки индуктивности  автоматически калибруется , когда происходит калибровка емкости. (прим. калибровка происходят в момент срабатывания реле когда замыкаются  L иC в приборе).

 

Тестовые перемычки

  1. Проверка F2
  2. Проверка F1
  3. Уменьшение C
  4. Увеличение C

 

Как проводить измерения:

Режим измерения емкости:

  1. Включаем прибор, ждем пока загрузится
  2. Переводим переключатель выбора режима измерения в положение «C»
  3. Нажимаем кнопку «Zero»
  4. Появляется надпись «Setting! .tunngu.» ждем пока не появится «C = 0.00pF»
  5. Все

 

Режим измерения индуктивности:

  1. Включаем прибор, ждем пока загрузится
  2. Переводим переключатель выбора режима измерения в положение «L»
  3. Замыкаем измерительные провода
  4. Нажимаем кнопку «Zero»
  5. Появляется надпись «Setting! .tunngu.» ждем пока не появится «L = 0.00uH»
  6. все

 

Ну вроде все, вопросы и замечания оставляйте в комментариях под статьей.

Измерение емкости конденсаторов » Паятель.Ру


Измеритель сделан по простой схеме на двух микросхемах SN7413 и SN74121. Прибор предназначен для измерения емкости от 1,5пФ до 15мкФ. Переключателем S1 можно выбрать пределы измерения: 10 пФ, 100 пФ, 1000 пФ, 0,01 мкФ, 0,1 мкФ и 1 мкФ. Но это в том случае, когда S2 и S3 находятся в показанном на схеме положении.


Если S2 переключить в противоположное положение пределы увеличиваются в 3 раза, а если S3 переключить в противоположное показанному на схеме положение, пределы увеличиваются в 10 раз. Таким образом, теоретически можно измерить емкость до 30 мкФ, но практически не более 15 мкФ.
В микросхеме SN7413 есть два четырехвходовых элемента «И-НЕ» с эффектом триггера Шмитта.

Здесь используется только один элемент, на котором сделан мультивибратор, вырабатывающий запускающие импульсы. Частота импульсов зависит от положения S1.1 и сопротивления R1. Эти импульсы поступают на вход одно-вибратора на микросхеме SN74121.

Протяженность импульса зависит от емкости СХ и от сопротивления между выводом 11 D2 и плюсом питания. Изменяя это сопротивление переключателем S4 мы изменяем протяженность формируемого импульса в 10 раз.

Процесс измерения основан на инерционности стрелочного механизма микроамперметра. Эта механическая инерционность выполняет функции интегратора, преобразующего широту импульсов в угол отклонения стрелки прибора.

Точность измерения зависит от точности емкостей С1-С6, желательно использовать конденсаторы с точностью 1% и лучше, либо подобрать их измеряя емкости каким-то другим прибором. Желательно так же, чтобы оксидные конденсаторы обладали минимальным током утечки.

В схеме используется микроамперметр с током отклонения 50 мкА.

Конечно, можно применить и любой другой микроамперметр, с током от 50 до 200 мкА, но это повлечет за собой изменение пределов измерения, даже при условии подбора сопротивлений R4 и R5 соответственно применяемой измерительной головке.

Большинство деталей расположено на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с односторонним расположением печатных дорожек.

Переключатели и измерительная головка, а так же, конденсаторы С1-С6 находятся за пределами печатной платы.

А конденсаторы С1-С6 монтируются непосредственно на выводах переключателя S1.

Питаться прибор должен от стабилизированного источника постоянного тока напряжением 5V.

Высокоточный LC-метр на базе PIC16F628A




  Точный LC Список деталей счетчика:

1x 16×2 ЖК-дисплей с зеленой/синей подсветкой
1x программируемый микроконтроллер PIC16F628A
1x LM311 IC
1x печатная плата точного LC-метра с красной паяльной маской
1x корпус
1x позолоченный механически обработанный разъем 18 DIP IC
1 позолоченный механически обработанный разъем 8 DIP IC
1x L/C кнопочный переключатель с черной крышкой
1x Тактильный переключатель мгновенного сброса с черной крышкой
1x позолоченный 16-контактный ЖК-разъем
1x позолоченный 16-контактный ЖК-разъем
1 позолоченный 2-контактный разъем
2 позолоченных 1-контактных разъема
1х 4.000 МГц Кристалл
1x высокоточный индуктор 82uH
1x 5 В керамическое герконовое реле
1x регулятор LM7805
1x 10K ЖК-контрастный триммер
2 высокоточных конденсатора WIMA
емкостью 1000 пФ 1x 100 нФ высококачественный конденсатор WIMA
2 высокостабильных конденсатора 10 пФ
2 конденсатора Panasonic
по 10 мкФ 1x 33 1% металлопленочный резистор
1x 100 1% металлопленочный резистор
1x 1K 1% металлопленочный резистор
2х 6.Металлопленочный резистор 8K 1%
1x 47K 1% металлопленочный резистор
3x 100K 1% металлопленочный резистор

  Точный LC Технические характеристики счетчика:

Напряжение питания: 6 — 16В
Точность: 1%
Полностью автоматический диапазон
Разрешение индуктивности: 10 нГн
Разрешение емкости: 0.1 пФ

Измерение индуктивности LC-метра Диапазоны:       
— 10 нГн — 1000 нГн
— 1 мкГн — 1000 мкГн
— 1 мГн — 100 мГн

Измерение емкости LC-метра Диапазоны:     
— 0,1 пФ — 1000 пФ
— 1нФ — 900нФ

О нас Точный LC-метр


 

Это один из самых точных и простейшие LC измерители индуктивности/емкости который можно найти, но который вы можете легко построить сами.Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности от 10 нГн до 1000 нГн, от 1 мкГн до 1000 мкГн, от 1 мГн до 100 мГн и емкость от от 0,1 пФ до 900 нФ. В схеме LC Meter используется автоматический система ранжирования, так что таким образом вам не нужно тратить время выбора диапазонов вручную. Еще одна полезная функция переключатель сброса, который сбросит начальную индуктивность/емкость, убедившись, чтобы окончательные показания LC-метра были точными насколько это возможно.



Специальная серия, комплект для точного LC-метра

 
Комплект измерителя LC

Special Edition включает первоклассные высокоточные компоненты, которые можно найти только в комплектах премиум-класса.Он включает в себя высококачественную двустороннюю печатную плату (PCB) с красной паяльной маской и предварительно припаянными дорожками для облегчения пайки, ЖК-дисплей с желто-зеленой светодиодной подсветкой, запрограммированный чип микроконтроллера PIC16F628A, высокоточные конденсаторы и катушку индуктивности, 1% металлическую пленку. резисторы, механически обработанные разъемы для интегральных схем, позолоченные штыревые контакты, разъемы для ЖК-дисплеев и все другие компоненты, необходимые для создания комплекта премиум-качества. Благодаря использованию ЖК-разъемов ЖК-дисплей можно отсоединить от основной платы в любой момент, даже после того, как комплект собран.Специальная серия Accurate LC Meter предназначена для профессионалов, которым требуется беспрецедентная точность измерений, и предлагает отличное соотношение цены и качества.

Как работает LC-метр?


 

Уметь определять значение неизвестной катушки индуктивности/конденсатора мы можем используйте частотную формулу, приведенную ниже.


Обратите внимание на три переменные, с которыми мы можем работать; f, L и C (f представляет частота, индуктивность L и емкость C). Если мы знаем значения двух переменных, которые мы можем вычислить значение третьей переменной.

Допустим, мы хотим определить значение неизвестного индуктор с индуктивностью X.Подключаем индуктивность X в формулу, и мы также используем значение известного конденсатор. Используя эти данные, мы можем рассчитать частота. Как только мы узнаем частоту, мы можем использовать мощность алгебры и переписать приведенную выше формулу найти L (индуктивность). На этот раз мы будем использовать расчетная частота и значение известного конденсатор для расчета индуктивности.

Разве это не потрясающе? Мы только что вычислили значение неизвестного индуктора, и мы можем использовать ту же технику решить для неизвестной емкости и даже частоты.

Применение теории к оборудованию измерителя LC


 

Теперь воспользуемся приведенной выше теорией. и применить его к электронике.LC-метр использует популярная микросхема LM311, которая работает как частота генератор, а это именно то, что нам нужно. Если мы хотите рассчитать значение неизвестного индуктора мы используем известный конденсатор Ccal 1000pF и значение неизвестного индуктора. LM311 будет генерировать частоту которые мы можем измерить частотомером.Один раз у нас есть эта информация, мы можем использовать частоту Формула для расчета индуктивности.

То же самое можно сделать для вычисления значения неизвестного конденсатора. На этот раз мы не знаем значение конденсатора, поэтому вместо этого мы используем значение известной катушки индуктивности для расчета частоты. Получив эту информацию, мы применяем формулу для определения емкости.

Все это звучит великолепно, однако если мы хотим определить стоимость множества катушек индуктивности/конденсаторов тогда это может стать очень трудоемким процессом. Конечно, мы можем написать компьютерную программу, чтобы сделать все это расчеты, но что, если у нас нет доступа к компу или частотомеру?

Вот где пригодится микроконтроллер PIC16F628A.PIC16F628A похож на небольшой компьютер, который может выполнять HEX-программы которые написаны на языке ассемблера. PIC16F628A это очень гибкий микроконтроллер, потому что он имеет PIN-коды которые можно настроить как входы и выходы. Помимо что для микросхемы PIC16F628A требуется очень минимальное количество из внешних компонентов, таких как 4.000 МГц кварц / резонатор и несколько резисторов. До микроконтроллера PIC16F628A можно использовать, он должен быть запрограммирован с помощью HEX-кода, который для отправки с компьютера. Все комплекты Accurate LC Meter уже поставляются с микроконтроллером, который уже запрограммирован и готов к использованию.

На следующем шаге мы используем сгенерированную частоту LM311 IC и передать его на PIN 17 PIC 16F628A.Обозначаем этот ПИН как вход, как и все другие PIN-коды, которые напрямую связаны с коммутаторами. Пользователь может использовать эти входные данные, чтобы указать микроконтроллер для выполнения определенного набора инструкций или выполнить расчеты.

Как только микроконтроллер рассчитает неизвестную индуктивность или емкости он будет использовать PIN-коды, которые обозначены в качестве выходных данных и передать результаты на 16 символов ЖК-дисплей с зеленой подсветкой.

ЛК Выключатели счетчика


 

Переключатель сброса — сбрасывает показания емкости/индуктивности
Переключатель SW2 — переключатель емкости/индуктивности
Заземление PIC16F628A PIN12 отображает начальную частоту LM311 генератор, который должен быть около 550 кГц.Это полезно для тестирования генератора LM311.

Символ Соединения ЖК-дисплея


 
Большинство символьных ЖК-дисплеев имеют 14 или 16 контактов. Дисплеи с подсветкой имеют 16 контактов. а дисплеи без подсветки имеют 14 PIN-коды.PIN-коды, выделенные зеленым цветом в таблице ниже указаны те, которые использует PIC16F628A для передачи выходной информации представлено в битах (0/1).

PIN-код

Символ

Функция

Штаты

1

ВСС

Земля

2

ВДД

ВКЗ +5В

+

3

ВО

Контраст Регулировка

+/-

4

RS

Регистр Выберите

В/Д

5

Ч/З

Чтение/запись

В/Д

6

Е

Включить сигнал

В/Д

7

ДБ0

Бит данных 0

В/Д

8

ДБ1

Бит данных 1

В/Д

9

ДБ2

Бит данных 2

В/Д

10

ДБ3

Бит данных 3

В/Д

11

ДБ4

Бит данных 4

В/Д

12

ДБ5

Бит данных 5

В/Д

13

ДБ6

Бит данных 6

В/Д

14

ДБ7

Бит данных 7

В/Д

15

Светодиодная подсветка VCC +5 В

+

16

Светодиодная подсветка Земля

ЖК-модули 16×1 и 16×2 с подсветкой (спереди)

можно использовать оба ЖК-дисплея взаимозаменяемо


ЖК-модули (сзади)

ЖК-дисплей 16×1 с опорами для печатных плат и штифты

ЛК Корпус счетчика (4″x2.5″x1″)


ЛК Ранний прототип Мета



Измерение Конденсатор 2пФ
 
 

 

40nH — маленький кусочек магнитная проволока

80 нГн — 4 витка магнита провод


Катушка 90 нГн, используемая в FM передатчик

280 нГн — 10 витков магнитная проволока

500 нГн провод через дроссель

1uH Дроссель ВК


малый ВЧ-тороид, 5 витков

средний тороид

365uH

Дроссель 100 мкГн


Катушка индуктивности 1 мкГн

Катушка индуктивности 100 мкГн


2.Индуктор 2 мГн

Катушка индуктивности 18 мГн

Финал Рекомендации


 

1000 пФ Ccal используется в качестве калибровочного конденсатора и должен быть конденсатором высокого качества с жесткими допусками.Кабели между LM311 и входными клеммами должны быть как можно короче, чтобы паразитную емкость свести к минимуму и обеспечить высочайшая точность. Кроме того, необходимо использовать герконовое реле, поскольку ток, проходящий от PIC16F628A, очень небольшой. Герконовые реле требуют минимального количество тока, которое необходимо коммутировать.Для защиты необходимо использовать регулятор напряжения LM7805. ЖК-дисплей и микроконтроллер. Если регулятор LM7805 не используется и При случайном подаче напряжения выше 5,5 В ЖК-дисплей и микроконтроллер будут повреждены.

Комплекты точных измерителей LC


 

Если вы строите указанный выше LC-метр, и у вас возникли проблемы с поиском некоторые из компонентов, которые мы распространяем следующие компоненты и комплекты премиум качества в Electronics-DIY Магазин.

Ссылки по теме



 
Точный измеритель LC

Создайте свой собственный точный измеритель LC (измеритель емкости и индуктивности) и начните создавать собственные катушки и катушки индуктивности.Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.

Вольт-амперметр PIC

Вольт-амперметр измеряет напряжение 0–70 В или 0–500 В с разрешением 100 мВ и потребляемый ток 0–10 А или более с разрешением 10 мА.Счетчик является идеальным дополнением к любому источнику питания, зарядным устройствам и другим электронным устройствам, где необходимо контролировать напряжение и ток. В измерителе используется микроконтроллер PIC16F876A с жидкокристаллическим дисплеем 16×2 с подсветкой.


Частотомер/счетчик 60 МГц

Частотомер/счетчик измеряет частоту от 10 Гц до 60 МГц с разрешением 10 Гц.Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, генераторы функций, кристаллы и т. д.

Генератор функций XR2206, 1 Гц — 2 МГц

Генератор функций XR2206, 1 Гц — 2 МГц, создает высококачественные синусоидальные, прямоугольные и треугольные сигналы высокой стабильности и точности. Выходные сигналы могут быть модулированы как по амплитуде, так и по частоте.Выход 1 Гц — 2 МГц Функциональный генератор XR2206 может быть подключен непосредственно к счетчику 60 МГц для установки точной выходной частоты.


BA1404 Стерео FM-передатчик HI-FI

Будьте в эфире со своей собственной радиостанцией! BA1404 HI-FI стереофонический FM-передатчик передает высококачественный стереосигнал в FM-диапазоне 88–108 МГц. Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.

Плата ввода-вывода USB

Плата ввода-вывода USB представляет собой миниатюрную впечатляющую плату для разработки / замену параллельного порта с микроконтроллером PIC18F2455/PIC18F2550. USB IO Board совместима с компьютерами Windows/Mac OSX/Linux. При подключении к плате ввода-вывода Windows будет отображаться как COM-порт RS232. Вы можете управлять 16 отдельными контактами ввода-вывода микроконтроллера, отправляя простые последовательные команды. Плата USB IO питается от порта USB и может обеспечить до 500 мА для электронных проектов.USB IO Board совместима с макетом.


 
Комплект для измерения ESR / емкости / индуктивности / транзистора. тестирует множество различных типов транзисторов, таких как NPN, PNP, FET, MOSFET, тиристоры, SCR, симисторы и многие типы диодов.Он также анализирует характеристики транзистора, такие как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для устранения неполадок и ремонта электронного оборудования путем определения работоспособности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.

Комплект усилителя для наушников Audiophile

Комплект усилителя для наушников Audiophile включает высококачественные аудиокомпоненты, такие как операционный усилитель Burr Brown OPA2134, потенциометр регулировки громкости ALPS, шинный разветвитель Ti TLE2426, фильтрующие конденсаторы Panasonic FM со сверхнизким ESR 220 мкФ/25 В, Высококачественные входные и развязывающие конденсаторы WIMA и резисторы Vishay Dale.8-DIP обработанный разъем IC позволяет заменять OPA2134 многими другими микросхемами с двумя операционными усилителями, такими как OPA2132, OPA2227, OPA2228, двойной OPA132, OPA627 и т. Д. Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяную коробку Altoids, и благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одной батареи 9В.

 

 
Комплект Arduino Prototype

Arduino Prototype — впечатляющая плата для разработки, полностью совместимая с Arduino Pro.Он совместим с макетной платой, поэтому его можно подключить к макетной плате для быстрого прототипирования, а контакты питания VCC и GND доступны на обеих сторонах печатной платы. Он небольшой, энергоэффективный, но при этом настраиваемый благодаря встроенной перфорированной плате 2 x 7, которую можно использовать для подключения различных датчиков и разъемов. Arduino Prototype использует все стандартные сквозные компоненты для простоты конструкции, два из которых скрыты под разъемом IC. На плате имеется 28-контактный разъем DIP IC, заменяемый пользователем микроконтроллер ATmega328, прошитый загрузчиком Arduino, кварцевый резонатор 16 МГц и переключатель сброса.Он имеет 14 цифровых входов/выходов (0-13), 6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ и 6 аналоговых входов (A0-A5). Скетчи Arduino загружаются через любой адаптер USB-Serial, подключенный к разъему 6-PIN ICSP female. Плата питается напряжением 2-5 В и может питаться от батареи, такой как литий-ионный элемент, два элемента AA, внешний источник питания или адаптер питания USB.

200-метровый 4-канальный беспроводной радиочастотный пульт дистанционного управления 433 МГц

Возможность беспроводного управления различными приборами внутри и снаружи дома — это огромное удобство, которое может сделать вашу жизнь намного проще и веселее.Радиочастотный пульт дистанционного управления обеспечивает большой радиус действия до 200 м / 650 футов и может найти множество применений для управления различными устройствами, и он работает даже через стены. Вы можете управлять освещением, вентиляторами, системой кондиционирования, компьютером, принтером, усилителем, роботами, гаражными воротами, системами безопасности, моторизованными шторами, моторизованными оконными жалюзи, дверными замками, разбрызгивателями, моторизованными проекционными экранами и всем остальным, о чем вы только можете подумать.

 

Удивительно точный цифровой измеритель LC

Вам также понадобятся два других файла:

    • p16f84.inc , который поставляется вместе с Microchip Assembler.
    • FP.TXT , который ранее можно было найти на веб-сайте Microchip. См. http://www.microchip.com — поиск AN575. Файл, который вам действительно нужен, называется FP24.A16. Удалите подпрограммы FLO1624 и INT2416, которые не используются.

Мелкий шрифт (гарантия на программное обеспечение)

Этот код поставляется без гарантии и поддержки. Это сработало для меня и многих других ВК. Если это работает для вас, это ОТЛИЧНО.

Если ты разбогатеешь, продав его, я не хочу знать!

Для облегчения начального поиска и устранения неисправностей программа PIC включает тестовый режим, в который можно войти, замкнув LK1 и нажав «ноль». Теперь PIC будет повторно подсчитывать циклы генератора в течение 0,1 секунды и отображать результат. Только с катушкой индуктивности 82 мкГн и 1000 пФ в цепи (без внешних компонентов, без калибровочного конденсатора) генератор будет работать на частоте около 550 кГц, а на дисплее будет отображаться около 55000

Если частота слишком высока (что-то более 655.350 кГц), на дисплее появится надпись «Over Range». Если осциллятор не работает, на дисплее будет отображаться «0».

Для наилучшей точности частота в свободном режиме должна быть на 10–15 % ниже 655 кГц. Если он слишком близок, он может случайно переполнить внутренний 16-битный счетчик PIC. Возможно, вам придется отрегулировать индуктивность, чтобы получить правильную частоту.

Второе звено, LK2, соединяет калибровочный конденсатор. Затем генератор должен работать на частоте около 394 кГц.

Третье соединение, от контакта 10 PIC 16F84 до земли (LK3), предназначено для дисплеев с «плохим поведением».Если ваш дисплей всегда показывает только 8 символов (т. е. без pF, nF или uH в зависимости от ситуации), попробуйте заземлить контакт 10 PIC.

На практике это немного похоже на омметр. Для катушки индуктивности просто закоротите выводы и нажмите кнопку нуля, затем подключите неизвестную катушку индуктивности. Для конденсатора обнулите его с разомкнутыми выводами, затем подключите неизвестный конденсатор.

Счетчик может быть обнулен при подключении неизвестного компонента. Для последующих компонентов он затем указывает разницу (+ или -) от исходного значения компонента.Отлично подходит для согласования частей!

Точность зависит от «правильных действий» пользователя и от того, что неизвестный компонент имеет достаточно высокое значение добротности. Внутренняя программа PIC зависит от того, соответствует ли положение переключателя L/C компоненту. Поскольку все, что делает PIC, — это измерение частоты генератора, любой странный компонент, который позволяет генератору работать, будет указан как катушка индуктивности или конденсатор в зависимости от переключателя L/C. Например, резистор на 22 Ом указывается как 3.Катушка индуктивности 14 мкГн или конденсатор 119 нФ (0,119 мкФ). Это даже отдаленно не правильно!

Когда неизвестный компонент имеет высокую добротность (что обычно требуется в настроенной схеме) И переключатель L/C установлен правильно, прототип обычно показывает ошибки менее 1%.

Я проверил точность LC-метра на старом мосту Маркони для конденсаторов от 33 пФ до 0,22 мкФ. Для катушек индуктивности я проверил только значения от 475 мкГн до 60 мкГн. Ниже этого значения мост Маркони был немного «капризным». Диапазон «C» также был проверен на соответствие десятилетнему емкостному ящику «лабораторного стандарта», принадлежащему физическому факультету местного кампуса Университета Ла Троб.

Хотя LC-метр является самокалибрующимся, погрешности немного зависят от компонентов, используемых в LC-бачке генератора (L и C на принципиальной схеме) и от «стандартного» конденсатора (Ccal), емкость которого должна составлять 1000 пФ с точностью до 1 % или лучше.

Наиболее серьезные ошибки произошли при использовании дросселя в виде ферритовой катушки от импульсного источника питания для «L». Здесь ошибка составила менее 1% для конденсаторов ниже 3300 пФ и 2% для катушек индуктивности менее 475 мкГн. Ошибка увеличилась до 3% для конденсаторов 0,22 мкФ.

Удивительно, но наилучшей кучностью пользовался «литой» чок, вытащенный из старого телевизора. Здесь ошибка составила менее 1% для конденсаторов менее 0,22 мкФ и менее 1% для катушек индуктивности менее 475 мкГн.

Во всех случаях я использовал полистироловый конденсатор емкостью 1000 пФ для бака генератора «C». «Зеленая крышка» была бы подходящей заменой, но керамический конденсатор не может быть хорошим выбором. Некоторые из них могут иметь большие потери.

У меня нет причин подозревать какие-либо странные нелинейности в показаниях для компонентов с низкой стоимостью.Значения малых компонентов теоретически прямо пропорциональны разности частот (когда часть добавляется к генератору). Программное обеспечение по своей сути следует этой пропорциональности. Единственный способ, которым я могу это проверить, — построить несколько небольших LC-контуров и измерить их резонансную частоту — а я еще не дошел до этого.

С помощью небольшого, легко копируемого БЕСПЛАТНОГО программного обеспечения вы можете иметь свой собственный (возможно) точный измеритель индуктивности и емкости. При самом худшем наборе компонентов из коробки со старьем точность должна быть лучше 3%.Если вам повезет, точность обычно должна быть лучше 1%.

Теперь можно спроектировать настроенную схему, сконструировать ее и заставить ее каждый раз резонировать на нужной частоте с первого раза.

У вас еще остались вопросы по проекту?

Вот OAQ — ответы на часто задаваемые вопросы!

Пожалуйста, проверьте это, прежде чем писать мне по электронной почте. Это может просто ответить на ваш вопрос. Я буду размещать здесь больше ответов по мере их поступления (в ответ на вопросы, отправленные по электронной почте ;-).

  1. Первоначальная идея и генератор взяты с http://www.aade.com/lcmeter.htm
  2. Код измерения частоты взят с http://ironbark.bendigo.latrobe.edu.au/~rice
  3. также http://homepage.tinet.ie/~ei9gq/stab.html
  4. Веб-сайт Microchip предоставил код с плавающей запятой, необходимый для работы счетчика. См. http://www.microchip.com — поиск AN575

ps: Лори чинит электрический подогрев пола.

A Цифровой измеритель емкости | Журнал Nuts & Volts


За годы работы я накопил большой выбор воздушных переменных конденсаторов и триммеров.Раньше при запуске проекта, в котором использовалось одно из этих устройств, казалось, что для выбора правильного требуется Акт Конгресса, поскольку они имели неизвестные значения. Я, наконец, решил, что пришло время добавить измеритель емкости к моему испытательному стенду. Однако я не мог оправдать стоимость (100 долларов +), поэтому решил построить свой собственный.

Просматривая опубликованные конструкции измерителей емкости за последние 20 с лишним лет, я обнаружил, что большинство из них имеют недостатки, в том числе плохую линейность, низкую точность и нестабильные измерительные выводы (могут перегореть внутренние микросхемы при замыкании друг на друга).Некоторые схемы были превосходны по разрешению и низкочастотному диапазону, достигая фемтофарадной области. Однако их сложность не оправдывала их чрезвычайной точности, которая намного превышала потребности испытательного стенда.

Требования

В этот момент я решил с нуля разработать собственное устройство. Моими первоначальными предпосылками были бы:

  • Переключение минимального диапазона для адекватного диапазона измерений
  • Прецизионные компоненты не требуются
  • Минимальные настройки
  • Достойная точность и стабильность
  • Работа от батареи

Готовое устройство соответствует этим требованиям.Его точность настолько высока, насколько позволяет разрешение, и соответствует стандарту, на который он откалиброван. Перекрытие предусмотрено для всех диапазонов, кроме самого нижнего, чтобы решить эту проблему. По моему опыту, как только вы становитесь ниже 10 пФ (наихудшее разрешение здесь), физическая схема в значительной степени диктует необходимые значения. Обычно это случай добавления «немного больше или немного меньше» из значений центра дизайна. Учтите следующее: средний PN-переход имеет емкость 5 пФ и изменяется в зависимости от напряжения на нем, что затрудняет точное предсказание того, как он будет вести себя в готовой схеме.Печатные платы и компоновка могут добавить еще 1-5 пФ между узлами, которые еще сложнее предсказать. Именно по этой причине я решил не выходить за пределы разрешения десятых долей пикофарад.

Окончательный вариант проекта выглядел следующим образом:

  • Четыре диапазона:
        – 0–999 пФ
        – 0–99,9 нФ
        – 0–9,99 мкФ
        – 0–999 мкФ
  • Четыре корректировки калибровки
  • Одна «нулевая» регулировка
  • Прецизионные компоненты не используются
  • Работа от 9-вольтовой батареи
  • Точность значительно выше 1%

Теория работы

Перед тем, как я приступлю к строительству, я хочу дать подробную теорию работы, которая также будет полезна для устранения неполадок, если это необходимо.Сердцем этой конструкции является U1, компаратор LM311. Обычно выход U1-p7 высокий. Когда конденсатор вставляется в тестовые разъемы Cx, он начинает заряжаться до положительного напряжения p7 через свой резистор синхронизации диапазона (R8, R9, R10). Cx также подключен к отрицательному входу U1 (p3). Когда это напряжение превышает опорное напряжение на p2 (положительный вход), компаратор отключается, и U1-p7 переходит в низкий уровень.

Схема.


Теперь Cx начинает разряжаться через то же сопротивление времени до этого нового низкого напряжения.Положительный вход также сразу же упал до более низкого напряжения в это время из-за резистора обратной связи R6. U1-p2, опорное напряжение, теперь ниже, чем Cx (отрицательный вход U1-p3). Cx продолжает разряжаться до тех пор, пока его напряжение не упадет ниже опорного значения U1-p2. В этот момент компаратор срабатывает, на выходе становится высокий уровень, и весь процесс начинается сначала.

Резисторы

R5 и R6 обеспечивают большой гистерезис для быстрого переключения, стабильности и адекватного периода синхронизации.R1-R4 в сочетании с P1-P4 обеспечивают калибровку для каждого диапазона, устанавливая надлежащее опорное напряжение на U1-p2. Таким образом, в основном то, что мы сделали, это изменили физическую величину (емкость) на электрический синхронизирующий сигнал (период на выходе U1-p7).

Все значения компонентов, упомянутые до сих пор, были выбраны для обеспечения периода 10,0 мс на выходе U1-p7 для полномасштабного считывания на трехразрядном дисплее (999 > 000). Это соответствует 10 мкс на счет. Например, в нижнем диапазоне (0–999 пФ) 1 пФ = 1 мкс, а полная шкала равна 9.99 мс. Это справедливо для первых трех диапазонов. Четвертый диапазон (0-999 мФ) имеет гораздо более длительный период, как будет объяснено ниже.

Когда я впервые собрал этот блок, времязадающие резисторы R8-R10 были подключены напрямую к переключателю S1B двумя дюймовыми выводами от платы, и у меня были всевозможные проблемы с нестабильностью. Это было вызвано внутренними и внешними помехами на этих выводах. Удивительно, но эти точки были гораздо более подвержены шуму, чем отведения к Cx. По этой причине был добавлен U2 (аналоговый переключатель), обеспечивающий переключение прямо в месте расположения компонента, что полностью устранило эту проблему.R23,24 обеспечивают, чтобы их управляющие входы оставались на уровне земли, когда они не активированы. Диод D1 устраняет один полюс переключателя, заставляя S1A выполнять двойную функцию. Эта схема очень точна и линейна во всем своем диапазоне и имеет бесконечное разрешение, так как это в основном аналоговое устройство.

Однако за это приходится платить, и это шумовые помехи. Даже пара сотен микровольт шума на входах компаратора рядом с точками срабатывания могут вызвать ошибочные показания на цифровом дисплее (не будет проблемой с дисплеями счетчиков).Но я включил пару новых функций ниже по течению, чтобы почти полностью исключить ошибочные отображения.

Первой особенностью является U3 — ряд двойных декадных счетчиков, подключенных для выполнения функции деления на 100. Фактически это умножает период на 100 (помните, что период является обратной величиной частоты). Это выгодно в нескольких отношениях. Это значительно увеличивает период стробирования на его выходе, позволяя не только удерживать фиксированный счет дисплея дольше, но и более медленную и стабильную тактовую частоту (U4C).Но, прежде всего, он обеспечивает 100-периодное усреднение выходного сигнала U1, что значительно повышает точность и стабильность в шумных условиях.

Итак, до этого момента мы теперь имеем период 1,0 с на выходе U3 для полномасштабного вывода на первых трех диапазонах. Выход представляет собой идеальную прямоугольную волну, и положительная часть будет использоваться в качестве стробирующего импульса для часов. В четвертом диапазоне (0-999 мФ) этот делитель обойден, поскольку требуемая постоянная времени для этого диапазона настолько велика, что при правильном проектировании его стробирующий импульс может поступать непосредственно на S1C, который выбирает правильный стробирующий импульс для используемого диапазона.

Во всех случаях нам нужен положительный импульс длительностью 500 мс, представляющий полную шкалу для любого диапазона. Этот стробирующий импульс будет управлять двумя цепями из этой точки. Одним из них является схема Q1, Q2. Это схема с переменной задержкой для обнуления паразитной (паразитной) емкости. Положительный фронт стробирующего импульса интегрируется комбинацией резисторов R11, P5, C2 перед возбуждением тактового генератора U4A. Это задерживает запуск тактового генератора, что является второй новой функцией, как упоминалось ранее.Вместо того, чтобы просто стробировать свободно работающий тактовый генератор для счетных импульсов, входящий строб фактически запускает и останавливает генератор.

Когда входящий интегрированный импульс достигает достаточной амплитуды, он мгновенно запускает тактовый генератор и запускает его в течение этого времени. В этот момент нам может сойти с рук медленно нарастающий логический импульс из-за того, что эти логические элементы И-НЕ имеют встроенные в их входы триггеры Шмидта. Также тактовый генератор может быть однокаскадным устройством по той же причине.

Запуская часы таким образом, мы устраняем «прохождение часов» и раздражающее дрожание дисплея. «Прохождение часов» происходит, когда запуск ворот может произойти в любой момент автономного тактового цикла, тем самым создавая шаблон прохождения через них. С другой стороны, это влияет на LSB дисплея, вызывая «±1 цифру», обычно встречающуюся в спецификациях счетчика. Запирая их вместе, это устраняется. U4A — это тактовый генератор с частотой 2 кГц, производящий 1000 счетных импульсов с периодом стробирования 500 мс, что дает отображение 999 > 000 для полномасштабного чтения.Тактовые импульсы отсюда подаются на тактовый вход U5-p12 для работы этого устройства.

Теперь вернемся к схеме задержки Q1, Q2. Эта схема работает только в первом диапазоне (0-999 пФ). Нам это не нужно и не нужно на других диапазонах. Это достигается включением Q2 и заземлением C2. Q2 включается, когда переключатель диапазонов S1A находится в первом диапазоне, подачей +5 В на его базу через R13. Диод D1 изолирует эту схему от связанной с ней схемы калибровки.C1 обеспечивает небольшую остаточную задержку для других диапазонов. Q1 включается, когда импульс затвора становится отрицательным, тем самым давая характеристику резкого отключения затвора и очищая эту цепь на землю, настраивая ее на следующий входящий импульс затвора. Постоянная времени R11, P5, C2 определяет здесь уровень интеграции и, следовательно, величину задержки. P5 теперь по существу становится регулятором обнуления, блокируя паразитную емкость, которая в противном случае отображалась бы на дисплее. Этот регулятор имеет диапазон 0-50 пФ для обнуления как внутренней, так и внешней емкости.В этом блоке будет около 20 пФ внутренних паразитов для обнуления, оставив еще около 30 пФ для внешних паразитов. При желании P5 можно установить на переднюю панель, но для этого управления вам понадобится как минимум 10-оборотный потенциометр.

Возвращаясь к выходу затвора на S1C, когда этот импульс становится низким, U4A останавливается, и общий счет регистрируется в схеме счетчика U5. Отрицательная часть затвора, подаваемая на U4B, сильно различается постоянной времени C4, R16, создавая на своем выходе положительный импульс длительностью 20 мкс.Этот импульс подается на U5-p5 и фиксирует сохраненный счет на дисплее. В то же время отрицательный фронт этого импульса управляет U4C через C5, R17, и его работа идентична U4B. Опять же, имеется положительный импульс длительностью 20 мкс, но с задержкой на 20 мкс по сравнению с U4B. Этот импульс приводит в действие U5-p13 и сбрасывает схему счетчика на ноль, подготавливая эти ступени к следующему стробируемому циклу счета.

U5 — четырехразрядный счетчик с мультиплексированными выходными драйверами. Последняя цифра (MSB) не используется, так как у нас есть только трехзначный дисплей.Драйверы общего сегмента ограничены по току через RN1, DIP-пакет мощностью 330 Вт. Общие катоды дисплея управляются через U6, сильноточный семиблочный инвертор.

Одной раздражающей особенностью дисплея, который я использовал, является то, что десятичные точки также мультиплексируются. Единственный способ разделить их — использовать схему декодирования Q3, Q4. Если вы используете дисплей, где десятичные точки доступны индивидуально, вы можете исключить эту ерунду и запустить их напрямую на S1D через подходящие токоограничивающие резисторы (510 Вт).

У меня не было ни места, ни желания добавлять еще одну микросхему для схемы переполнения. Однако в U6 было три простаивающих инвертора, которые не приносили дохода. Я подключил их логически, чтобы найти потерю сегмента «а» в то же время, когда цифра «А» была активной. Наполовину испеченный? Да, но это работает для первого цикла переполнения и почти не занимает дополнительного места на плате. Это, по крайней мере, подтвердит, что когда на дисплее отображается «000», это либо полная шкала, либо вообще нет емкости!

Обратите также внимание на наличие двух источников питания +5 В.Один из них (аналоговый +5 В) зарезервирован исключительно для LM311 (U1), которому для правильной работы требуются очень тихие линии питания. Хотя я показываю один высокочастотный блокировочный конденсатор на линиях питания, на практике я всегда использую несколько — обычно по одному на каждые три-четыре микросхемы, а также в конце длинных (три дюйма или около того) линий питания.

Строительство

К этому моменту у вас должно быть хорошее представление о схеме и уверенность, чтобы построить ее, так что теперь я перейду к деталям конструкции.

Схема была построена на двух платах. Одна из них представляла собой перфорированную плату размером 1-1/4” x 3”, собранную вручную для дисплея, U6, RN1, Q3 и Q4. Другая была основной платой 2-3/4” x 3-7/8”. Плата дисплея откидывается и устанавливается на те же стойки с резьбой, что и основная плата, с соответствующими прокладками. Я использовал пластиковый корпус, общий для BUD и SERPAC.

После того, как переключение резистора времени (R8-R10) выполнено с помощью U2, больше не нужно выполнять критически важную проводку. Просто делайте входы U1 (p2, p3) короткими и максимально четкими.

Тактовый генератор 2 кГц (U4A) можно настроить на правильную частоту с помощью R15. Это не обязательно должно быть точным: плюс-минус 20 Гц достаточно. Здесь используйте два резистора. Одно из них будет настолько большим, насколько это возможно, не превышая целевую частоту, а другое — небольшим значением для точной настройки. Я использовал 51 кВт последовательно с 6,2 кВт и оказался в пределах 2 Гц от цели 2 кГц. Все резисторы изготовлены из 5% углеродной пленки. R9 (10 МВт) должен быть 1% металлической пленкой не для точности, а для стабильности.Углеродные резисторы с таким высоким значением могут иметь дикие и непредсказуемые температурные коэффициенты. Я использовал 5% углеродную пленку в этом устройстве, но заменю ее в следующий раз, когда у меня будет заказ. Их может быть трудно найти, но они есть у Newark Electronics .

Печатные платы.


Собран и открыт.


После сборки блока калибровка выполняется путем регулировки P1-P4 и P5.Приятной особенностью этих элементов управления калибровкой является то, что они компенсируют все допуски компонентов схемы от своих центров проектирования, включая ошибку тактовой частоты. Начните с грубой настройки верхнего предела каждого диапазона. Затем вернитесь к диапазону один (0-999 пФ) и отрегулируйте P5 (ноль), чтобы просто устранить любые паразитные показания на «000». Теперь отрегулируйте P1 в соответствии с любым стандартом, который вы используете. Затем отрегулируйте диапазоны со второго по четвертый до стандартного верхнего предела.

Теперь вы должны видеть «000» на всех диапазонах без емкости в Cx.Если диапазоны со второго по четвертый показывают какие-либо паразитные показания, C1 придется настроить где-то между 2000-5000 пФ. При выполнении этих тестов используйте, если возможно, небольшие тестовые розетки (A-29071-ND, которые подключены параллельно штыревым разъемам Cx). Они допускают диаметр выводов от 0,20 до 0,40 дюйма, что соответствует 90% протестированных конденсаторов. При необходимости используйте короткие выводы из штыревых разъемов и вычтите любые остаточные показания, которые они добавляют (2-10 пФ), перед подключением испытательного конденсатора.

Для калибровки используйте наилучшие стандарты, которые вы можете раздобыть и которые находятся ближе к верхнему пределу каждого диапазона.Мне посчастливилось иметь коробку для замены десятичных конденсаторов на 1%, но вы можете приобрести конденсаторы на 1%, которые будут калибровать два наиболее важных диапазона (один и два). Это 1000 пФ и 100 нФ.

Калибровка, тестирование, использование

При возможности вы можете перекалибровать с лучшими стандартами на диапазонах три и четыре. Точность этого устройства ограничена только точностью стандартов, с которыми вы его калибруете. В моем случае это был 1%, что вполне достаточно для тестового стенда.

Хотя дисплей достаточно стабилен, будут случаи, когда значение Cx настолько близко к следующему целому разряду (т. е. 99%), что это может вызвать мерцание LSB. Если это произойдет, просто поднесите свободную руку к конденсатору в Cx (2-3 дюйма), читая показания дисплея. Это добавит последнюю долю пикофарад и стабилизирует LSB до следующей целой цифры, к которой он уже так близок.

Среднее потребление тока этим устройством составляет около 35 мА, что является довольно большой нагрузкой для девятивольтовой батареи.Я провел ускоренные тесты на срок службы, предполагая, что 1000 тестов в год по пять секунд на тест, и оказалось, что батарея будет работать почти столько же, сколько срок ее хранения. Для передней панели я попробовал кое-что новое. Я нарисовал это из одной из моих схематических программ САПР вместе с текстом. Затем я распечатал это на глянцевой фотобумаге и приклеил к корпусу аэрозольным клеем. Выглядит красиво, но не знаю, насколько прочным он будет. Время покажет, я думаю. Я построил это устройство менее чем за 30 долларов и очень им доволен.Первые тесты, которые я провел, заключались в количественной оценке и маркировке всех этих воздушных переменных конденсаторов и триммеров. Это был ветерок и радость. НВ


ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

РЕЗИСТОРЫ ЗНАЧЕНИЕ    
Р1 22К    
Р2 33К    
Р3 6.8К    
Р4 27К    
R5, 14, 18, 19, 20, 21, 23, 24 10К    
Р6 39К    
Р7    
Р8 100К    
Р9 10М    
Р10 1.5К    
Р11, Р12 5.6К    
Р13 4.7К    
Р15 57К*    
Р16, Р17 47К    
Р22 510    
РН1 330 х 7    
ОБОРУДОВАНИЕ      
С1 Шесть полюсов-четыре поз.    
С2 С.Б. №    
Штифтовые домкраты      
Миниатюрные испытательные домкраты      
КОНДЕНСАТОРЫ      
С1 0,003 мкФ    
С2, С9 0,22 мкФ    
С3 0.01 мкФ    
С4, С5 470 пФ    
С6 22 мкФ    
С7 0,1 мкФ    
С8 0,47 мкФ    
ПОТЕНЦИОМЕТРЫ      
П1-П4 10К/15Т    
Р5 100К/15Т    
ПОЛУПРОВОДНИКИ      
Д1, Д2 1N914    
Д3 Светодиод пять миллиампер    
Q1 2N3906    
Q2-Q4 2N3904    
У1 ЛМ311    
У2 CD4066    
У3 74HC390    
У4 74HC132    
У5 74C926    
У6 УЛН2003    
Дисплей Трехзначный MX Цифровой ключ 160-1545-5-НД

Измерительные конденсаторы — журнал DIYODE

Измерьте неизвестные конденсаторы или проверьте неисправные, используя различные методы и инструменты.

В прошлом месяце мы коснулись конденсаторов, рассматривая катушки индуктивности и способы их измерения. Нам нужно было это объяснение, чтобы помочь понять, что происходит с цепями индукторов, но у нас не хватило места, чтобы обсудить, как измерять сами конденсаторы. Это оказалось хорошо, потому что сказать можно гораздо больше, чем мы изначально планировали.

Несмотря на то, что на многих конденсаторах указаны номиналы, все же бывают ситуации, когда это значение необходимо измерить.Иногда можно заподозрить неисправность, и сравнение измеренного значения с обозначенным значением даст ответы. В других случаях допуск может быть проблемой, когда общедоступные диапазоны конденсаторов часто в лучшем случае имеют допуск 10%. Это нормально для фильтра шины питания, но не для настроенной схемы. Кроме того, все больше и больше систем маркировки используются, поскольку китайские производители идут своим путем. Иногда значение просто непонятно. Кроме того, вам может понадобиться найти емкость цепи или группы компонентов.

Для краткого обзора теории самих конденсаторов вы можете посетить классную комнату прошлого месяца (выпуск 44), посвященную конструкции и эксплуатации конденсаторов. Тем не менее, очень краткое резюме в порядке.

Конденсатор состоит из двух проводящих пластин, разделенных изолятором, называемым диэлектриком. Если к пластинам приложена разность потенциалов, заряд накапливается. Заряд в кулонах (Q) равен емкости в фарадах (Кл), умноженной на разность потенциалов в вольтах (В): Q=CV

Основное свойство, которое нас интересует для целей тестирования, — это Постоянная времени.Это представлено греческой буквой Тау, появляющейся как «Т». Постоянная времени — это время, за которое конденсатор заряжается через последовательное сопротивление, чтобы достичь 63,2% приложенного постоянного напряжения. Также можно принять за время разрядки от приложенного напряжения до 36,8%. Так уж получилось, что T = RC, где T — время в секундах, R — сопротивление в Омах, а C — емкость в Фарадах.

Очень полезной особенностью постоянных времени в RC-сетях является то, что кривая зарядки общеизвестна.И так уж получилось, что конденсатор заряжается на 63,2% за одну постоянную времени, потом график мельчает по мере замедления зарядки. Это становится очень полезным позже, так как эти 63,2% приходятся на точку пять восьмерок. Многие доступные производителям осциллографы имеют восемь или десять градуировок по вертикали.

Технически понятие постоянной времени применимо к любому конденсатору без резистора, включенного последовательно, поскольку все конденсаторы имеют некоторое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Однако часто СОЭ трудно определить или она слишком мала, чтобы быть полезной.Как правило, инструменты для измерения емкости, будь то автономные или мультиметры, используют известное внутреннее сопротивление и прямоугольную волну. Затраченное время и напряжение на конденсаторе измеряются и используются для расчета емкости.

Ни один компонент, изготовленный людьми, не является чистым или совершенным. Уроки теории часто предполагают идеальные компоненты при изучении концепций, и это правильный подход. Бесполезно объяснять усложняющие или посторонние факторы тому, кто все еще пытается понять основную концепцию.То же самое и с конденсаторами. Как правило, у каждого конденсатора есть элемент сопротивления и индуктивности. Мы не очень часто сосредотачиваемся на одной индуктивности в этой настройке, потому что она в основном академическая и редко, если вообще когда-либо, приводит к какому-либо эффекту. Эквивалентное последовательное сопротивление отличается, и в нем учитывается влияние индуктивности.

ESR является свойством всех резисторов, но сильно различается в зависимости от материала и типа конструкции. В некоторых меньших конденсаторах или некоторых конструкциях этим можно пренебречь.В других это серьезная проблема. Это особенно относится к алюминиевым электролитическим конденсаторам. Поскольку ESR влияет на скорость заряда и разряда, он влияет на максимальный ток, который может выдержать конденсатор. Поскольку большие электролиты часто используются для подачи большого тока при фильтрации источника питания или в подобных ситуациях, необходимо соблюдать осторожность при выборе правильного конденсатора. Большинство качественных электролитов имеют достаточно низкое ESR, чтобы выполнять поставленные перед ними задачи, но некоторые очень дешевые электролиты представляют собой проблему.

Просмотр многих каталогов поставщиков электроники показывает, что также производятся электролиты с низким ESR.Они специально сконструированы так, чтобы иметь меньше ESR, чем их аналоги, и особенно полезны для высокочастотных цепей. Помните, что если ESR влияет на время, в течение которого конденсатор может заряжаться и разряжаться, то он влияет и на максимальную частоту, на которой может использоваться конденсатор. Это связано с тем, что чем выше частота, тем короче время цикла зарядки/разрядки.

Существуют разные стандарты для измерения СОЭ. Фактически, один из источников, упомянутых в этой статье, отметил, что СОЭ «легче определить, чем указать».Одна из причин этого в том, что СОЭ непостоянна. Поскольку он состоит из случайной индуктивности в материалах и выводах конденсатора, а также сопротивления, создаваемого ими, на ESR влияют температура, частота и возраст. Многие материалы изменяются или деградируют с течением времени, и электролиты являются здесь серьезной проблемой. При очень высоких частотах или температурах они могут высохнуть и стать неактуальными.

Мы обычно беспокоимся только об ESR в электролитических конденсаторах. Другие типы, как правило, лучше герметизированы, изготовлены из более стабильных материалов и менее чувствительны к температуре и частоте.Однако большинство других типов обычно используются только для значений ниже 1 мкФ. После этого основным вариантом являются либо алюминиевые, либо танталовые электролиты. Для линейных источников питания стандарты ESR обычно устанавливаются на частоте 120 Гц, тогда как компоненты импульсного источника питания должны быть сертифицированы на частоте 100 кГц или выше. Другие приложения обычно рассматривают ESR на собственной резонансной частоте компонента или предполагаемой рабочей частоте.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Убедитесь, что все конденсаторы безопасно разряжены до и после любых испытаний.Чтобы избежать слишком высоких разрядных токов, используйте сопротивление не менее 1 кОм, что подходит для напряжения в безопасном для производителя диапазоне ниже 50 В.

Исправный конденсатор покажет «обрыв цепи» на обычном мультиметре, настроенном на сопротивление постоянному току, потому что даже путь тока, который существует в неисправном компоненте, имеет более высокое сопротивление, чем может работать большинство мультиметров. Многие мультиметры останавливаются на сопротивлении 10 МОм. Наш цифровой мультиметр имеет диапазон 40 МОм, а протестированное нами электрическое напряжение 1000 мкФ 16 В показало 39 МОм.

Если измерение сопротивления электролитического конденсатора показывает, что сопротивление высокое, но все же ниже 1 МОм (другими словами, если вы вообще видите показание на большинстве измерительных приборов), конденсатор, вероятно, имеет очень большую утечку и выходит из строя. Просто для сравнения мы протестировали 10 мкФ 16 В и 1 мкФ 63 В и получили показания O/L (вне диапазона) на обоих.

В некоторых случаях показания будут действительно низкими. Любой конденсатор, показания мультиметра которого меньше шести цифр, можно считать коротким замыканием, хотя есть несколько необычных исключений и предостережений.Еще менее вероятно, что неэлектролиты дадут показания в диапазоне измерителя.

Из-за вышеперечисленных факторов СОЭ трудно проверить. Хотя существует множество способов сделать это, они даже более сложны, чем те, которые мы собираемся подробно описать для поиска неизвестных конденсаторов. Для большинства производителей, которым необходимо знать значение ESR конденсаторов, приобретение специального измерителя ESR является лучшим вариантом. Если вы регулярно работаете с источниками питания, высокочастотными или звуковыми цепями, то измеритель ESR значительно облегчит вам жизнь.

Измеритель ESR не только позволяет получить данные для некоторых сложных расчетов, связанных с этими цепями (намного выше возможностей Classroom), но и значительно упрощает поиск неисправностей. Имеются данные об ожидаемом ESR большинства типов конденсаторов, поэтому сравнение их с измеренным значением может помочь определить неисправный элемент.

Недавно мы приобрели себе измеритель ESR у наших друзей в Element 14. Мы купили модель Peak Electronic Design Atlas ESR70. Преимущество этого заключается в том, что он является испытательным измерителем для определения значения малых сопротивлений, а также для определения значения измеренного конденсатора.Он тестируется на стандартной частоте 100 кГц. Он включает в себя функцию автоматического разряда, но любой конденсатор, заряженный до опасного напряжения или значительного тока, все равно должен быть сначала разряжен. Мы протестировали наш на стандартном алюминиевом электролитическом конденсаторе 1000 мкФ 16 В с допуском 10%.

Одна из причин, по которой нам так нравится этот прибор, заключается в простоте его использования:

ШАГ 1: Подсоедините компонент к проводам.

ШАГ 2: Нажмите кнопку «Тест».

ШАГ 3: Подождите.

ШАГ 4: Считайте значение с экрана.

Просто для тщательности мы подключили тот же конденсатор, предварительно разряженный, к нашему недавно рассмотренному Peak Atlas LCR40. Этот прибор более точен в определении фактической емкости, так как измеритель ESR выполняет эту функцию только как второстепенную функцию на частоте 100 кГц. LCR40 выполняет тест постоянным током и измеряет время зарядки и время разрядки после отключения тока.В то время как измеритель ESR показал емкость 1116 мкФ, LCR40 показал 1088 мкФ. Это довольно близко для конденсатора такого размера в таких разных условиях испытаний.

Конечно, в этой части Classroom мы действительно намеревались продемонстрировать несколько методов определения емкости неизвестных конденсаторов. Это могут быть немаркированные конденсаторы или конденсаторы, маркировка которых повреждена, но гораздо чаще эти методы используются для определения того, имеет ли конденсатор номинал, который он должен иметь.Мы рассмотрим несколько вариантов, в которых используется тестовое оборудование или специальные схемы, прежде чем поделиться проектом, который мы модифицировали и скомпилировали из нескольких различных онлайн-проектов с использованием Arduino для создания базового измерителя емкости.

Мультиметры

становятся все более и более доступными, а примеры с возможностью измерения емкости теперь можно найти менее чем за 50 долларов. На самом деле, мы нашли образцы менее чем за 20 долларов, но они были не от уважаемых продавцов и, похоже, не обладали качеством сборки или дизайна.

Проблема с этими счетчиками — точность. Хотя многие заявляют 5% или даже меньше, наш опыт не вселил в нас уверенности в истинности этих утверждений, даже среди единиц от крупных розничных продавцов. Если они действительно точны до 5% или меньше, то этого достаточно, чтобы определить, неисправен ли ваш конденсатор или нет. Однако этого недостаточно для построения, скажем, настроенной схемы, если только она не будет спроектирована с достаточным диапазоном регулировки.

Кроме того, могут возникать проблемы с верхним и нижним пределами диапазона.Часто конденсаторы с низким пикофарадом не могут быть измерены должным образом. Функция емкости нашего мультиметра имеет самый низкий диапазон 4 нФ, но мы обнаружили, что значения 500 пФ или меньше начинают показывать результаты, подразумевающие отсутствие точности. Кроме того, заявлен верхний диапазон 100 мкФ, и, конечно же, конденсатор на 1000 мкФ, подключенный к пробникам, показывает O/L.

Несмотря на это, если ваши наиболее распространенные потребности в конденсаторах попадают в указанные диапазоны, этот вариант по-прежнему привлекателен.

Для использования мультиметра, измеряющего емкость, может потребоваться выбрать специальную позицию на диске режимов или групповую позицию на диске режимов и использовать кнопку функции или режима для выбора емкости.Будьте осторожны, потому что в последнем варианте действительно легко забыть о шаге кнопки режима и сильно запутаться в чтении. Если показание, скажем, в омах, вы поймете. Если показание просто O/L (вне диапазона), вы можете не понять и списать конденсатор как неисправный.

Лучший совет — внимательно прочитать руководство к измерителю и ознакомиться с его функциями, методами и ограничениями, прежде чем пытаться проверить конденсатор. Таким образом, вы с большей вероятностью получите нужный результат.

Одним из старейших методов определения неизвестной емкости является мостовая схема. Мостовые схемы могут быть созданы для определения неизвестного значения многих различных компонентов и работают, уравновешивая известное значение неизвестным значением и измеряя разницу. Все они являются вариациями или производными Венского моста.

В своей простой форме мост состоит из двух резисторов и двух конденсаторов, нулевого детектора и источника переменного напряжения. Один конденсатор известен, а другой нет.Резистор, включенный последовательно с неизвестным конденсатором, должен быть переменным. Посередине установлен «нулевой детектор», который представляет собой чувствительный вольтметр, способный считывать напряжение переменного тока и имеющий центральную нулевую точку. Переменный резистор регулируется до тех пор, пока вольтметр не покажет 0 В, что представляет собой симметричную цепь. В этом случае необходимо измерить сопротивление переменного резистора и выполнить следующее уравнение:

Где C X — неизвестная емкость в фарадах, RV — значение приведенного сопротивления в омах, RF — значение фиксированного сопротивления в омах, а C S — значение известного конденсатора в фарадах.Известный конденсатор называется «стандартным» конденсатором и часто относится к высокоточному типу, предназначенному для испытаний, отсюда и обозначение «s».

Тем не менее, простые схемы емкостного моста, часто встречающиеся в Интернете и в учебных пособиях, имеют одну серьезную проблему: они действительно работают только с почти идеальными конденсаторами, то есть конденсаторами с воздушным зазором, качественными слюдяными конденсаторами или некоторыми пленочными и керамическими конденсаторами. Во всем остальном пути паразитного напряжения вызывают проблемы. Однако, когда дело доходит до определения неисправных крышек, это, вероятно, поможет вам довольно близко.Это может быть даже достаточно для некоторых схем фильтров, если не требуется абсолютная точность, и это, безусловно, будет хорошим упражнением для тех, кто так склонен сравнивать результаты с другими методами.

Альтернативой является емкостной мост с последовательным сопротивлением. Схема построена из последовательного резистора и известного слюдяного конденсатора (выбранного из-за их превосходной стабильности и постоянства), а другим сопротивлением является ESR целевого конденсатора. С этой схемой связано слишком много проблем, чтобы объяснять ее: математика выходит далеко за рамки Classroom благодаря множеству других факторов, а необходимые слюдяные конденсаторы трудно достать.

Этот конкретный метод является грубым, довольно неточным, но очень доступным. Используя резистор большого номинала для создания RC-цепи, мы можем замедлить время зарядки настолько, чтобы использовать мультиметр и секундомер. В то время как у немногих из нас есть секундомер, почти у всех из нас он есть в приложении часов на наших смартфонах. Единственная необходимая вещь — это мультиметр для измерения напряжения и, возможно, калькулятор, чтобы вычислить, что составляет 63,2% приложенного напряжения, если вы не хотите использовать бумагу, ручку или голову.Опять же, это в вашем телефоне.

Начните с измерения напряжения питания. Это даст точное число для расчета 63,2%, а не номинальное значение блока питания. Затем отключите питание и с помощью зажимов подключите его и щупы мультиметра к сети RC. Убедитесь, что резистор находится на положительной стороне конденсатора (этот метод действительно работает только со значениями, достаточно большими, чтобы быть недоступным для чего-либо, кроме электролитов), и коснитесь им земли, чтобы убедиться, что вы начинаете с разряженным конденсатором.

Теперь приготовьте секундомер. Включите питание и запустите секундомер в тот же момент. Наблюдайте за дисплеем мультиметра, и когда напряжение приблизится к расчетному значению, составляющему 63,2% от напряжения питания, приготовьтесь нажать кнопку остановки на секундомере. Это время в секундах, включая десятичные дроби, является значением для ваших вычислений. Из-за неточностей, присущих этому методу, вы можете повторить его несколько раз и найти среднее значение времени.

Если T = RC, то C = T ÷ R, с емкостью C в фарадах, временем T в секундах и сопротивлением R в омах.

Гораздо более точным способом проведения предыдущего теста является использование осциллографа. Поскольку почти все современные осциллографы являются цифровыми запоминающими осциллографами (DSO), их можно построить в виде графика сигнала и сохранить изображение. Используя градуировку на экране, можно получить более точное измерение времени, чем при использовании метода секундомера.

Значение используемого здесь резистора может и должно быть намного меньше, хотя точное значение зависит от номинала конденсатора.Для конденсаторов в пикофарадном диапазоне может подойти резистор в десятки Ом. Для конденсатора в миллифарадном диапазоне резистор в несколько тысяч Ом может быть лучше. Фактические значения могут зависеть от выбранного вами генератора сигналов, и в некоторых случаях выход 50 Ом подойдет. Если это не так, не забудьте добавить его к номиналу резистора в своих расчетах.

Необходимые элементы: DSO, функциональный генератор с возможностью генерировать выходной сигнал прямоугольной формы, тестовый конденсатор и известный резистор.Вы также можете использовать мультиметр для измерения точного значения резистора. Как правило, здесь лучше всего работает DSO с двумя каналами и генератором функций с двумя выходами. Вы поймете почему, когда мы запустим настройку.

Подключите первый канал функционального генератора к первому каналу DSO. Это лучше всего сделать с помощью кабеля BNC-BNC, но при необходимости можно выполнить с помощью кабеля BNC-крокодил и зонда DSO. Этот канал является опорным для регулировки частоты тестового сигнала.Настройте генератор на отображение прямоугольной волны номинальной частоты, которая может сильно различаться. Смотри ниже. Теперь подключите BNC к проводу типа «крокодил» от второго канала функционального генератора к сети RC. Закрепите зонд DSO на другой стороне и подключите его ко второму каналу DSO. Соблюдайте полярность; то есть заземление обоих выводов вместе и с отрицательным выводом конденсатора, если он поляризован.

Поскольку первая постоянная времени достигается, когда конденсатор наполовину заряжен, измерение с помощью экрана DSO становится намного проще.Отрегулируйте разрешение по вертикали, пока эталонный сигнал не займет восемь делений. Выключите второй канал, если это упростит задачу. Теперь включите второй канал и регулируйте частоту генератора сигналов до тех пор, пока конденсатор не завершит зарядку очень близко к концу высокого периода сигнала прямоугольной формы. Если частота слишком низкая, конденсатор заканчивает зарядку слишком рано, а если слишком высокая, конденсатор не зарядится до конца.

Когда у вас есть формы сигналов, какими они должны быть, отрегулируйте горизонтальные элементы управления DSO, чтобы распределить сигнал и позволить использовать большую часть оси x для расчета времени.Это делает измерение более точным. Время может быть в миллисекундах или микросекундах, поэтому обязательно конвертируйте обратно в секунды для расчета.

Теперь вы можете выполнить тот же расчет, что и в версии с мультиметром, но мы повторим его здесь, чтобы вам не приходилось перелистывать или прокручивать страницы.

Если T = RC, то C = T ÷ R, с емкостью C в фарадах, временем T в секундах и сопротивлением R в омах.

Вот и все, вы измерили номинал неизвестного или подозрительного конденсатора.Мы рекомендуем сначала попробовать его на нескольких хороших конденсаторах, чтобы получить правильную технику, прежде чем пробовать подозрительный.

Последний метод проверки для обнаружения неизвестного конденсатора заключается в подключении его к измерителю LCR. Как и в случае с катушками индуктивности в прошлом месяце, этот метод немного проще, чем любой из описанных выше. Устройство покажет, какие параметры оно использовало для выполнения теста, но обычно емкость проверяется с помощью сигнала постоянного тока.

ШАГ 1: Подсоедините компонент к проводам.

ШАГ 2: Нажмите кнопку «Тест».

ШАГ 3: Подождите.

ШАГ 4: Считайте значение с экрана, включая параметры.

Хотя эта сборка может и не превратиться в серьезное испытательное оборудование, она все же может быть удобной для почти достаточного количества измерений. Это также немного весело.

В сборке снова используется принцип постоянной времени.Основная предпосылка состоит в том, чтобы Arduino подавал напряжение на тестовый конденсатор и запускал таймер в тот же момент. Он использует аналого-цифровой преобразователь для отслеживания возрастающего напряжения и времени между пуском и достижением напряжения 63,2% от общего значения. Для большей точности мы включили раздел кода для ссылки на напряжение питания перед выполнением теста, чтобы исключить ошибки из-за разницы между номинальным и фактическим напряжением питания.

Сборка настолько проста, что мы не чувствуем необходимости в пошаговых инструкциях.Фрицинга и схемы должно быть достаточно. Однако есть некоторые особенности, на которые стоит обратить внимание. Arduino может потреблять 6 мА или 9 мА в зависимости от версии, поэтому мы выбрали максимум 6 мА. При 5 В для этого требуется резистор 830 Ом. Мы выбрали 1 кОм, чтобы быть безопасным и простым. Когда Arduino разряжает конденсатор, он будет использовать тот же контакт, который использовался для его зарядки.

Мы включили в код некоторые математические операции для возврата значения в микрофарадах, нанофарадах или пикофарадах. Вы должны выбрать, какой, однако.Вы можете сделать это, удалив разделители // комментариев перед соответствующим разделом кода. Мы также настроили систему для измерения времени зарядки от 0% до 63,2% и времени разрядки от 100% до 36,8%, а затем усреднили их для получения более точного результата.

Последнее, что следует отметить, это то, что 63,2% и 36,8% сигнала АЦП 1024 не являются целыми битами, поэтому мы перешли к ближайшему биту. И в обоих случаях он был очень близок. 63,2% равняется 646,168 (помните, что мы начинаем с 0 и считаем до 1023 для 1024-битного числа, то есть 1024 x 63.2% на самом деле 647,168), поэтому мы выбрали 646. 36,8% равно 375,832, поэтому мы выбрали 376. Вывод идет на последовательный монитор, поэтому он должен оставаться подключенным к компьютеру, на котором он размещен. Нажатие кнопки запускает тест.

Все остальное будет объяснено с комментариями в коде, чтобы мы могли обновлять и изменять его, не делая эту статью устаревшей, по мере того, как мы находим проблемы или лучшие способы делать что-то.

Требуемые детали:

1 х
1 x паярный макет
1 х пакет макета проволоки
5 x Bucl-plug jumper Leads
1 х Arduino Uno или совместимый Доска
1 x 1kω Резисторы * R1
1 х 10 кОм резисторов * R2
1 x 100NF конденсатор C1
1 x Tactile pushbutton * SW1
1 х
1 х

PB8820
1 x Pack из макета проволоки PB8850
5 X X Plug-Plug Jumber Leads WC6027
1 х Arduino UNO или совместимый Board XC4410
1 x 1kω Резисторы * RR0573
1 х 10 кО Ом резисторы * RR0596
1 x 100NF Конденсатор RM7125
1 x Tactile pushbutton * SP0608
1 х
1 X 9002 P1002
P1014A
5 x Buck-Plug Jumper Leads P1017
1 х Arduino Uno или совместимый Доска Z6240
1 х 1kω резисторы * R7558
1 х 10 кОм резисторов * R7582
1 x 100NF конденсатор R3025B
1 х тактильный pushbutton * S1135

* Количество указано, возможна продажа упаковками.

Вы можете изменить код, чтобы выполнить тест несколько раз и взять среднее значение, чтобы получить более точный результат, или сравнить его и посмотреть, есть ли разница. Другое важное изменение, которое мы можем придумать, — это встроить в код ЖК-дисплей или какой-либо другой дисплей и сделать всю схему автономной. Если вы действительно любите приключения, вы можете вычислить ожидаемое время зарядки различных конденсаторов и учесть это в результате синхронизации, чтобы автоматически указать значение в пико, нано или микрофарадах в зависимости от того, в какой диапазон попадает время.Математика для этого потребует убедиться, что базовый расчет остается в фарадах, чтобы результат можно было сравнить с диапазоном ожидаемых значений до выполнения преобразования.

Измеритель индуктивности – блог Dan’s Workshop

Незадолго до того, как я получил лицензию радиолюбителя, я был в гостях у друзей, которые показали мне измеритель индуктивности LC, собранный из комплекта. Он был основан на PIC16C22A, и мне, безусловно, нравятся микроконтроллеры PIC, но я решил заняться переделкой своего собственного, использующего чип Atmel AVR, Atmega168.Это было путешествие. Кроме того, я бесплатно раздаю схемы, прошивку и исходный код как открытый исходный код под лицензией GPL. ОБНОВЛЕНИЕ: исходный код теперь размещен на github.com.

Индуктивность, емкость, LC-метр

На изображении выше показан первый «прототип» LC-метра, показанный для тестирования конденсатора 0,47 мкФ. Показания немного занижены, но в пределах +/- 10% от предела. Мне все еще нужно сделать более точную калибровку, но измеритель абсолютно точен с точки зрения тестов на воспроизводимость.

Еще одна вещь, которую мне нужно сделать, чтобы повысить точность, — это дать ему более точно регулируемый источник питания, обычно стабилизатор напряжения 7805 и батарею 9 В, вместо того, чтобы работать в нерегулируемом режиме на двух батареях CR2032 3 В.

 

Казалось, что CR2023 довольно быстро разряжается, несмотря на то, что схема потребляет всего около 25 мА. Немного понизив частоту, должно помочь — наиболее удобными в то время были кристаллы с частотой 16 МГц, что является излишеством, вероятно, с такой же точностью он мог бы работать и на частоте 4 МГц.

 

Я построил устройство так, чтобы оно помещалось в банку для устриц с крышкой из плексигласа, так как я начал есть

устриц, а вокруг валяются красивые округлые банки. Результатом этих усилий стало очень компактное устройство.

 

У этого LC-метра есть одна функция, которую я не видел ни у каких других (на сегодняшний день), она показывает частоту, на которой работает тестовый генератор.

 

Это важно учитывать, так как многие катушки индуктивности (и, возможно, конденсаторы) немного изменяют значение на разных частотах, и важно учитывать частоту при проведении измерений.

 Снимок экрана от Eagle PCB Designer

.

Вот схема. Щелкните для просмотра в полном размере. Это было нарисовано в Eagle 5.7.0 из CadSoft Online. Я еще не готов выпустить файл проекта Eagle, поэтому, пожалуйста, не спрашивайте. Этот проект все еще находится в стадии бета-тестирования, и я построил прототип, изображенный выше, на какой-то самодельной «протоплате», поэтому у меня еще нет доступного шаблона трассировки печатной платы.

Эта схема не совсем соответствует представленному на фото прототипу, поскольку на ней показана микросхема MAX232, которую я не включил на плату, а реализовал на отдельной плате для интерфейса отладки с последовательным портом моего ПК.

 

Вы также можете загрузить исходный код и шестнадцатеричный файл и использовать их любым удобным для вас способом, включая коммерческое использование, в рамках лицензии открытого исходного кода GPL.

 

Исходный код, файлы проекта, включая файл .hex, lc_meter.zip

Я использовал AVR Studio 4 в качестве среды разработки и PonyProg для загрузки шестнадцатеричного файла в микроконтроллер.

 

Я написал прошивку на C и использовал библиотеки AVR GCC и C WinAVR (avr-libc) и AVRlib от Procyon Engineering при разработке двоичного шестнадцатеричного файла для измерителя LC, которые также находятся под лицензией GPL.

 

 

 

Вот фотографии передней и задней части платы.

Черный объект в левом нижнем углу — это 1/8-дюймовый разъем для стереонаушников, который служит для выхода из последовательного интерфейса UART чипа AVR. Я использовал последовательный интерфейс для многих отладок во время разработки и надеюсь сохранить его и для расширенных функций (таких как калибровка).

 

В конструкцию также входит 6-контактный разъем ICSP, облегчающий загрузку новых прошивок.

 

Обратите внимание, что устройство изображено здесь с Atmega8, но позже я переключился на Atmega168, и исходный код скомпилирован для Atmega168, а тестовый снимок выше показан работающим с Atmega168.

 

Причина этого в том, что у Atmega8 не было достаточно памяти для хранения всего кода для драйвера ЖК-дисплея (совместимого с HD44780), последовательного драйвера и т. д.

 

Мне также пришлось значительно изменить файл AVRlib Procyon, lcd.c, чтобы использовать младшие 4 бита порта C, а не верхние, так как мне нужно было использовать порт C, а Atmega8 не выводит весь ввод-вывод из порта C, только младшие 7 бит.

 

Желтый индуктор — это T37-6, насколько я могу судить. Он вышел из компактной платы с люминесцентной лампой. Потребовалось всего девять оборотов, чтобы получить 68 мкГн, необходимые для стабильной генерации.

 

 

Передняя часть основной платы измерителя LC

В этой схеме используется очень популярная схема генератора LM311, которая используется во многих других самодельных LC-метрах.Я припаял все 5 резисторов для поверхностного монтажа в пределах площади основания 8-контактного DIP-разъема LM311, получив очень компактную и стабильную конструкцию. Главный конденсатор и дроссель тоже недалеко.

16-мегагерцовый резонатор изначально был установлен в виде сквозного отверстия, и я переместил его, думая, что это влияет на стабильность схемы LC-генератора (а это не так), и поэтому его можно было переместить обратно на переднюю часть платы.

 

Как я упоминал ранее, это находится на стадии бета-тестирования, и мне нужно внести много улучшений, включая трассировку печатной платы, поэтому, пожалуйста, наберитесь терпения.

 

Нажмите на любое изображение на этой странице, чтобы увеличить его.

 

LC-метр

— Руководство пользователя LC100x

Инженерам, занимающимся разработкой электроники, часто необходимо измерять катушки индуктивности и конденсаторы, однако измерители катушек индуктивности и емкости продаются на рынке дорого, и при измерении небольших катушек индуктивности и небольших конденсаторов возникают большие погрешности. Этот измеритель LC100x основан на резонансном принципе LC и добавляет высокоскоростное точное измерение микроконтроллера, рассчитанное для измерения индуктивности менее 1 мкГн и конденсаторов менее 1 пФ.Он прост в использовании, и давайте посмотрим. Вы можете получить его в магазине .

1. Розетка питания 5 В: Используется адаптер постоянного тока 5 В для источника питания

2. Гнездо Mini USB: Используется miniUSB для питания

3. 1602 LCD: 16×2 LCM для дисплея

4. Выключатель питания: включение/выключение питания

5. Кнопка резервирования: зарезервировано для будущего

6. Тестовая сторона

7. Красная кнопка E-Lock: кнопка с автоматической блокировкой для очистки дисплея и данных измерений, нажатие на «1» и отпускание на «0», детали как на рисунке 1

8. Белая кнопка E-Lock: кнопка автоматически блокируется для выбора большой (высокой) емкости, нажмите «1» и отпустите «0», подробности как на рисунке 1

9 . Синяя кнопка E-Lock: кнопка автоматически E-lock для выбора большой (высокой) индуктивности, нажмите «1» и отпустите ее «0», детали как на рисунке 1

10 .Желтая кнопка E-Lock: кнопка автоматически E-lock для выбора индуктивности или емкости, нажмите «1» и отпустите «0», детали как на рисунке 1

 

Рисунок 1

Руководство по эксплуатации

1. Подключите к адаптеру miniUSB или 5V для источника питания и включите питание.

2. Обрыв цепи,от ЖК-дисплея

0.00pF Hi L Дисплей блокировки         MEASURE Hi.L      OVER RANGE Hi C Диаграмма блокировки       MEASURE Hi.C      0,00 мкФ При коротком замыкании на тестовой стороне дисплей будет выглядеть следующим образом: Hi L Дисплей блокировки                          0.000UH C STALL Дисплей Измерить CX в диапазоне, если у вас короткое замыкание, но STALL LOAL не является ноль дисплея, или открыть цепь C The C Shall не отображать ноль, то должен нажать вниз «Очистить кнопку», вариант деталей, как показано ниже: ).C Режим остановки Сохранение разомкнутой цепи и нажмите первую красную кнопку сброса — « Zero », появится сообщение «РАСЧЕТ…», пожалуйста, удерживайте более 2 секунд. пока не отобразится «РАСЧЕТ…ОК». Продолжайте удерживать, пока не появится « ДАННЫЕ СОХРАНЕНЫ ». Это означает, что процесс завершен, ЖК-дисплей показывает 0,00 пФ, затем вы можете подключить тестируемый конденсатор. b). L режим остановки, сохраняющий короткое замыкание, и нажмите первую красную кнопку очистки — « Zero », появится сообщение «РАСЧЕТ…», пожалуйста, удерживайте более 2 с. пока не отобразится «РАСЧЕТ…ОК».Продолжайте удерживать, пока не появится ‘ DATA SAVED ‘. Это означает завершение процесса, ЖК-дисплей показывает 0,000 мкГн или 0,000 мГн, затем вы можете подключить тестируемый конденсатор.

3 . Примечание: При измерении небольшой емкости и индуктивности линия испытания на удар может «ноль» исключить. Вы можете держать устройство в том же положении, что и вы, чтобы максимально устранить ошибку, вызванную тестовой линией.

4 . Когда результаты измерения будут отображены, нажмите черные функциональные клавиши (кнопка резервирования), чтобы отобразить текущую тестовую частоту.

5 . В стойлах Hi C перед тестированием убедитесь, что конденсатор полностью разряжен. Красный тестовый зажим для положительного конденсатора, черный тестовый зажим для отрицательного конденсатора. Если конденсатор более 10 мФ, время тестирования может превышать 1 с, конденсатор более 100 мФ, время тестирования может превышать 7-8 с.

Физические испытания

1. Сначала мы использовали LC100-A для тестирования большого конденсатора. Параллельно подключено шесть конденсаторов емкостью 4700 мкФ, а измерения составляют 28,7 мФ. Эквивалент каждого конденсатора равен 4.78 мФ. Я думаю, это хорошие результаты теста.

2. Далее мы проверяем небольшой конденсатор и катушку индуктивности.

а). Проверьте небольшой конденсатор, как показано на рисунке, разрешение 0,01 пФ. Обратите внимание, что тестовый клип сбрасывается на ноль после измерения и сохраняет местоположение тестового клипа таким же, как и следующие компоненты.

b). Испытайте маленькую катушку индуктивности с проводом вокруг катушки с полым кольцом 4, результаты испытаний 0,058 мкГн, этот результат эквивалентен 58 нГн.

в). Мера безопасности конденсатор 0.22 мкФ.

г). При измерении индуктора, если вы хотите посмотреть частоту, нажмите черную кнопку — «Кнопка резерва»

Примечание :

1. При измерении частоты индуктивности или емкости нажмите черную кнопку, как показано на рисунке

2. Перед проверкой емкости или индуктивности, пожалуйста, сбросьте на ноль, иначе это может повредить плату.

3. Если результат на ЖК-дисплее нестабилен, это нормально из-за низкого качества аккредитива.

4. Запрещенный конденсатор не полностью разряжается для проверки или может привести к повреждению прибора

5. Hi C останавливает измерительный конденсатор, обратите внимание на полярность красного цвета и отрицательную полярность черного.

6. Не сбрасывать «ноль» при подключении тестовых компонентов.

цент

цент Бесплатный Многоцелевой Отзывчивый Лендинг 2019 Купить сейчас

01

О Pcoint

d, чтобы убедиться, что в середине текста не скрыто ничего неловкого.Все генераторы Lorem Ipsum

Сборка с лучшим

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut Labore et dolore magna

500 ГБ

Карта Micro SD

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod t dolor in reprehenderit in voluptate velit

100 ГБ

Внутренняя оперативная память

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod t dolor in reprehenderit in voluptate velit

100%

Высокое качество

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed do eiusmod t dolor in reprehenderit in voluptate velit

15% Ежедневно

Доступно множество вариаций отрывков из Lorem Ipsum, но большинство из них претерпело изменения в той или иной форме, путем введения юмора или случайных слов, которые не выглядят даже немного правдоподобно

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.