L метр своими руками

Осциллятор является классическим и выполнен на операционном усилителе LM Тесты с обоих дисплеев, дали отличные результаты. При использовании дисплея 2х16 символов в верхней строке отображается режим измерения Cap — емкость, Ind — катушка индуктивности и частота генератора, в нижней же строке результат измерения. На дисплее 1х16 символов слева отображается результат измерения, а справа частота работы генератора.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Измеритель lc своими руками
• Набор для сборки продвинутого LCR-метра XJW01
• Измеритель индуктивности и емкости на Arduino
• LC-метр — схема и инструкция
• LC Метр Прибор для измерения емкости и индуктивности на PIC16F628A
• LC метр своими руками
• LC метр на ATmega8 – измеритель индуктивности и емкости
• Приставка для измерения индуктивности
• :: ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ::
• Измеритель индуктивности и емкости

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Самодельный измеритель емкости и индуктивности на микроконтроллере PIC 16F628A / PIC16F84

Измеритель lc своими руками

By Yrec24 , January 15, in Измерительная техника. Встретилась мне схема этого LC-метр,прочитал хорошие отзывы про него. Спаял,запустился с первого раза,удивило точное измерение. Кому нужен такой прибор то соберайте,особенно он нужен для настройки IB металлоискателей. В приборе можно применить ЖК диспеи 8х2 , 16х1 , 16х2. К каждому дисплею своя прошивка. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. Конденсаторы Panasonic. Часть 4. Полимеры — номенклатура.

Главной конструктивной особенностью таких конденсаторов является полимерный материал, используемый в качестве проводящего слоя. Полимер обеспечивает конденсаторам высокую электрическую проводимость и пониженное эквивалентное сопротивление ESR. Номинальная емкость и ESR отличается в данном случае высокой стабильностью во всем рабочем диапазоне температур. А повышенная емкость при низком ESR идеальна для решения задач шумоподавления и ограничения токовых паразитных импульсов в широком частотном диапазоне.

Читать статью. Нашёл про него что индуктивность до Мкг и конденсаторы до 0. STM32G0 — средства противодействия угрозам безопасности. Результатом выполнения требований безопасности всегда является усложнение разрабатываемой системы. Особенно чувствительными эти расходы стали теперь, в процессе массового внедрения IoT. Обладая мощным набором инструментов информационной безопасности, микроконтроллеры STM32G0 производства STMicroelectronics, объединив в себе невысокую цену, энергоэффективность и расширенный арсенал встроенных аппаратных инструментов, способны обеспечить полную безопасность разрабатываемого устройства.

Вот тоже хотелось бы узнать по поводу программатора. Может кто возьмется? Проверенная схема, ПП, необходимое ПО и конечно желание вести эту тему и отвечать на вопросы.

Жду предложений. До 48 слоев. Быстрое прототипирование плат. Монтаж плат под ключ. Если кому нужно,могу выложить полную информацию. Юрий, Создавай тему. Чем подробней будет первый пост, тем меньше будет вопросов. Спасибо за согласие. Друзья, вы забываетесь что у нас в ветке нет ни одного металлоискателя на Пике. Зачем тема? Посмотрите в других разделах нашего же форума — там есть и программаторы и все что хочется.

Я тоже пользуюсь экстра пик и программой IC-Prog. При этом корректно прошить их не удается. Я понимаю что об этом много писалось, но возможно кому и пригодиться Для нормальной прошивки сначала надо считать МК, потом посмотреть последнюю строку программы, там будет чиловой или буквенно-числовой код. Это постоянная этого контроллера. Ее надо записать на бумагу. И открыв прошивку записать ее в последнюю ячейку, причем записывается она в 16тиричном разряде.

Для перевода цифр и букв я пользуюсь родным калькулятором виндовса. Там есть режим «инженерный» в нем и перевожу. Можно завести тему МД на Пике. Причем есть готовая печатка разработанная мной, проверенна сборкой.

Я пользуюсь для прошивки программой WinPic Всё хорошо прошивается,она лучше чем C-Prog. И открыв прошивку записать ее в последнюю ячейку Предположим, что человек не считал МК, а сразу прошил.

Что ему дальше делать — константу затёр и не знает Так вроде константа нужна для пиков, которые используются в схемах без кварца, а если программатор с кварцем, то им можно шить пики с утерянной константой. Измеряемые конденсаторы пф и 5,1 пф и дроссель Довольно хорошие параметры показал этот прибор. В принципе ее и от руки любую забить можно А можно считать с нового контроллера и записать на всякий случай для остальных Но вроде восстановились когда туда воткнул.

По поводу программатора. Использовал PonyProg Ну если кому нужен мой вариант,могу поделиться. А не то понял. Плату использовал эту,на снимке это какое-то реле,но я такого не нашёл. Там нужно применить любое маломощное реле не меньше ом и 5 вольт. Я у себя нашёл реле на герконе,то есть катушка намотана на оправе а внутри геркон. Подпаял проводки к соответствующим выводам,получилось реле навесным монтажом,правда я его приклеил к корпусу прибора в нутри. Всё хорошо работает. Вот пожалуйста,два архива.

В одном печатная плата,фотки готового программатора. Программатор ЭкстраПик. Интересный вот сдесь замутили. А это еще лучше , да и не сложен , наверное возьмусь его собирать , да и хотел уже давно.

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account. Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Restore formatting. Only 75 emoji are allowed. Display as a link instead. Clear editor. Upload or insert images from URL. Измерительная техника Search In. Recommended Posts. Posted January 15, Share this post Link to post Share on other sites. Студенческое спонсорство. Posted January 15, edited. Какие пределы измерения?

Если можно фото готового изделия. Edited January 15, by Yrec Posted January 16, edited. А каким программатором вы прошиваете PIC контроллеры? Edited January 16, by Kenart.

STM32G0 — средства противодействия угрозам безопасности Результатом выполнения требований безопасности всегда является усложнение разрабатываемой системы. Posted January 16, Производство печатных плат До 48 слоев.

Вот нормальный програматор для PIC. Yrec24 , а что за странный элемент на фотках D31A? Да нет, я имел ввиду на плате из архива. Плату использовали ту же, что и в архиве из 1-го поста? Posted January 22,

Набор для сборки продвинутого LCR-метра XJW01

By Yrec24 , January 15, in Измерительная техника. Встретилась мне схема этого LC-метр,прочитал хорошие отзывы про него. Спаял,запустился с первого раза,удивило точное измерение. Кому нужен такой прибор то соберайте,особенно он нужен для настройки IB металлоискателей. В приборе можно применить ЖК диспеи 8х2 , 16х1 , 16х2. К каждому дисплею своя прошивка.

Сделал как то себе этот крайне полезный и не заменимый прибор, из-за острой необходимости в измерении емкости и индуктивности.

Измеритель индуктивности и емкости на Arduino

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Перейти в магазин. Проделываем все то же самое с остальными резисторами, благо их осталось мало. С конденсаторами аналогичная ситуация, сначала запаиваем конденсаторы 10нФ , так как их больше всего. Затем номиналы 0.

LC-метр — схема и инструкция

Представляем оригинальную конструкцию lc-метра от нашего коллеги R2-D2. Далее слово автору схемы: В радиолюбительском деле, особенно при ремонтах, необходимо иметь под рукой прибор для измерения емкости и индуктивности — так называемый lc метр. На сегодняшний день для повторения в интернете можно найти много схем подобных устройств, сложных и не очень. Но решил создать свой вариант устройства.

Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей.

LC Метр Прибор для измерения емкости и индуктивности на PIC16F628A

Следует ли говорить, что он должен охватывать как можно большие диапазоны измерений. Для конденсаторов — это от пикофарада до, как минимум, единиц микрофарад. Прежде всего, это необходимо для измерения ёмкости smd-конденсаторов. Измерение индуктивности должно быть также в максимально возможных пределах. Обязательной должна быть возможности калибровки измерителя для учёта погрешности щупов, ёмкости монтажа и т. Всем этим требованиям удовлетворяет прибор, схема которого показана ниже.

LC метр своими руками

Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах Конструируем роботов. Руководство для начинающих Компьютер в лаборатории радиолюбителя Радиоконструктор 3 и 4 Шпионские штучки и защита от них. Сборник 19 книг Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель Радиоконструктор 1 Обновления Подавитель сотовой связи большой мощности. Перед тем как создавать тему на форуме, воспользуйтесь поиском! Пользователь создавший тему, которая уже была, будет немедленно забанен!

У данного измерителя емкостей конденсаторов и индуктивности катушек (L/ C тестера) вилка измерения емкости конденсаторов – от.

LC метр на ATmega8 – измеритель индуктивности и емкости

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 PIC16FA. Файл печатной платы в формате sprint layout: скачать.

Приставка для измерения индуктивности

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Радиолюбительские приборы своими руками, RLC

Наверное каждый кто когда-нибудь паял smd конденсаторы, столкнулся с одной проблемой. Проблема эта в том, что на них вообще нет маркировки. Поэтому существует специальный прибор под названием LC метр. Он предназначен не только для измерения емкости конденсаторов, а также для измерения индуктивности. Данный прибор будет очень полезен в домашней мастерской. Поэтому советую вам его купить или собрать своими руками.

Практически все радиолюбители знакомы с таким устройством как мультиметр, который отлично подходит для измерения напряжения, тока, сопротивления и т.

:: ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ ::

Как вы помните, в электронике индуктивность обозначается буквой L, а емкость буквой C. Вот отсюда и пошло название прибора. Или иными словами, LC-метр — это прибор для измерения значений индуктивности и емкости. На фото он выглядит примерно вот так:. Он также имеет два щупа для измерения значений катушки индуктивности и емкости. Индуктивность и емкость измеряются очень просто, выставляем предел измерения, покрутив крутилку, и смотрим обозначение на дисплее LC-метра.

Измеритель индуктивности и емкости

Этот измеритель емкости и индуктивности позволит вам измерять емкость на микроконтроллере в диапазоне измерений от 0. Данные отобразятся на дисплее 16х2, а главным рабочим компонентом будут Ардуино Уно и дисплей.

На этом шаге нужно сконцентрироваться на том, что мы собираемся сделать. Этот шаг проекта очень важен, так как нам нужно понять, как соединить каждый компонент своими руками, чтобы всё функционировало правильно.

Измеритель индуктивности своими руками — контроллер PIC16F1936

Содержание

1. Измеритель индуктивности своими руками — высокой точности
2. Микроконтроллер Microchip PIC16F1936
3. Жидко-Кристаллический индикатор
4. Недостатки технического описания
5. Корпус прибора

Измеритель индуктивности своими руками — на портале РадиоЛоцман публиковалась статья [1]с описанием простой конструкции цифрового прибора для измерения индуктивности, в основе которого была плата Arduino Uno. Этот вариант прибора, по отзывам пользователей, хорошо зарекомендовал себя в работе, но для повседневного использования, возможно, вы хотели бы иметь, нечто похожее на мультиметр.

Поэтому было решено разработать новую версию прибора, которая питается от 9-вольтовой батареи и помещена в пластиковый корпус, напечатанный на 3D принтере (Рисунок 1). В статье мы рассмотрим конструкцию автономного измерителя индуктивности. Принцип измерения индуктивности остался прежним. Все проектные файлы доступны для скачивания в конце статьи.

Микроконтроллер Microchip PIC16F1936

Прибор выполнен на микроконтроллере(МК) Microchip PIC16F1936. Этот выбор не связан с какими-то особенностями данной модели, просто такие МК остались у автора от прошлых проектов. Измеритель индуктивности своими руками, при его разработке была даже мысль использовать ATmega328 — тот самый МК, который установлен на плате Arduino Uno.

Но для измерения частоты и управления ЖК-индикатором ATmega328 слишком избыточен. Кроме того, он несколько дороже микро-контроллера PIC. Поэтому, несмотря на то, что переход к совершенно другому МК означает написание программного кода с нуля, было принято решение использовать PIC16F1936. Схема измерителя индуктивности показана ниже.

Как видите, входная часть прибора (LC-генератор, преобразователь синусоидального сигнала в прямоугольный, делитель частоты), а также схема управления, включая цепь подавления дребезжания контактов кнопки, идентичны версии измерителя на Arduino, поэтому для понимания работы схемы и ее характеристик рекомендуется обратиться к статье [1]. Измеритель индуктивности своими руками, а именно питание, то в схему варианта на МК PIC введен дополнительный регулятор напряжения 5 В серии LM2931-5.0. Сигнал на выходе SLOW_FREG с делителя частоты подается в микроконтроллер (порт RB0).

Жидко-Кристаллический индикатор

Теперь о ЖК-индикаторе. В данном случае применен Midas MCCOG21605B6W-BNMLW — достаточно компактный символьный ЖК-индикатор, синий с белой подсветкой, имеющий две строки по 16 символов. Он управляется по интерфейсу l²C (порты МК RC3, RC4), но еще дополнительно используется входсброса RST (порт RC2). С точки зрения высокоуровневого программирования, программный код очень похож на скетч для версии прибора на Arduino. Но если взглянуть поближе, вы увидите несколько отличий, связанных с изменением аппаратной части:

• Используется совершенно другой МК: PIC16F1936 вместо Atmega328.
• Код написан на Си в компиляторе mikroC для микроконтроллеров PIC компании mikroElektronika, а не в стиле Arduino Си++.
• Дисплей, используемый в этой версии прибора, имеет интерфейс I²C, а не обычный параллельный интерфейс контроллера Hitachi. При написании кода, как и ожидалось, много времени ушло на реализацию управления ЖК индикатором, а точнее, его контроллером. Похоже, что интерфейс I²C реализован в нем как надстройка для основного Hitachi-совместимого контроллера.

Чтобы собрать измеритель индуктивности своими руками, то сама по себе такая концепция была бы неплоха, если бы не одно «но» — техническое описание дисплея. И если бы не предыдущий опыт работы с другими графическими дисплеями Midas, совместимыми с Hitachi, автору пришлось бы отказаться от его использования в устройстве. Вот примеры недостатков технического описания, из-за которых возникли проблемы при написании части кода для управления ЖК-индикатором:

Недостатки технического описания

• В документе нет нумерации страниц. Да, это незначительный недостаток, но вы когда-нибудь видели техническое описание с непронумерованными страницами?
• Имеется вход сброса. Аналогично многим сигналам сброса различных контроллеров, активный уровень сигнала низкий. В техническом описании об этом не сказано ничего.
• Очень подробно рассмотрены некоторые функции контроллера Hitachi, но ни слова о том, что эти функции недоступны через интерфейс I²С.
• Как и всем дисплеями с контроллерами, совместимыми с Hitachi, ЖК-индикатору Midas требуется время на запуск и инициализацию.

В противном случае вы просто не сможете с ним работать. Но прочитать об этом, опять же, вы не сможете. Но, в конце концов, все заработало прекрасно. Для этого измерителя у МК более чем достаточно ОЗУ, Flash-памяти и вычислительной мощности, поэтому не стоит ожидать, что код будет каким-либо образом оптимизирован. Этого просто не нужно. Большую часть математических операций он выполняет с плавающей точкой, что «раздувает» размер скомпилированного кода и очень тормозит его выполнение, но для нашей задачи этого вполне хватает и оставляет неиспользуемым порядка половины доступного объема Flash и ОЗУ.

Корпус прибора

Корпус прибора был спроектирован в среде FreeCAD (Рисунок 3). Это, как следует из названия, бесплатный инструмент с открытым кодом, простой и понятный 8 изучении. Двусторонняя печатная плата проектировалась в Eagle под микроконтроллер в корпусе SOIC (Рисунок4).

Проектные файлы также доступны для загрузки. Скачать: Проектные файлы

Сборка LC-метра — Подвал

Прочитав о проекте реставрации старого LC-метра Tektronix, Чарльз понял, что устройство представляет собой блестящую конструкцию, учитывая ограничения эпохи. Это вдохновило его на аналогичный дизайн, но с использованием современных методов и технологий.

Как измерить емкость или индуктивность? Для этого доступны многочисленные инструменты, простейшим из которых является измерение «С» на многих цифровых мультиметрах. Этот и другие подобные инструменты обычно не дают точных измерений ниже 1000 пФ. Выполняя некоторые работы с ВЧ, мне нужно было измерить конденсаторы чипов примерно до 10 пФ, и ни один из недорогих мультиметров, доступных на eBay и в других местах, не мог точно выполнить эту работу.

Австралийский журнал Silicon Chip недавно опубликовал статью, состоящую из двух частей, о восстановлении LC-метра Tektronix T130, разработанного в 1950-х годах [1]. Это был впечатляющий инженерный подвиг того времени. Все это было сделано с помощью аналоговых технологий. В конструкции Tektronix был опорный генератор на 140 кГц, F _REF . Измерительный генератор был настроен на ту же частоту, первоначально F _TEST . Затем, поместив конденсатор через настроенную цепь или катушку индуктивности последовательно с катушкой индуктивности в генераторе, частота тестового генератора снизилась.

Путем умножения F _REF на F _TEST мы получаем F _REF + F _TEST и F _REF – F _TEST . Выбрав последний с помощью фильтра нижних частот, разработчики Tektronix затем использовали хитрые аналоговые методы для преобразования его в показания конденсатора или катушки индуктивности на измерителе с подвижной катушкой. Их конструкция обеспечивала точные измерения от 1 пФ до 300 пФ или от 1 мкГн до 300 мкГн. Это был абсолютно блестящий дизайн, учитывая ограничения того, что было доступно в то время.

Я так вдохновился, что решил сделать подобный дизайн, используя современные технологии. То, что изначально выглядело как простая конструкция, оказалось, однако, с некоторыми интересными проблемами. Но, как всегда, «дьявол кроется в деталях».

На рис. 1 показана схема обновленного измерителя LC. У меня есть генератор, работающий на частоте 220 кГц, и переключатель на входе, который выбирает либо неизвестное значение конденсатора, подключенного параллельно, либо неизвестное значение катушки индуктивности, подключенное последовательно. Это усиливается и применяется к триггеру Шмитта для создания прямоугольной волны. Микроконтроллер Microchip Technology ATtiny4313 (MCU) [2] недостаточно быстр для подсчета такой высокой частоты, поэтому у меня есть счетчик деления на 2, следующий за генератором в счетчике 74HC161. Я считаю количество импульсов за 0,5 секунды, что дает два показания в секунду. Это, в сочетании со счетчиком деления на 2, дает показания 1/10 частоты. В то время как в конструкции Tektronix частота сравнивается с опорным генератором, в этой конструкции частота измеряется напрямую. Отсчет представляет собой ЖК-модуль 16×2 со светодиодной подсветкой, который является наиболее популярным размером для многих проектов.

Рисунок 1
Схема LC-метра

КОНСТРУКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА

Я использовал вариант схемы Колпитца для генератора. J310 или 2N5484 JFET существуют уже несколько десятилетий, но все еще доступны и являются отличным выбором для этого генератора. Он по своей природе стабилен и дает чистую синусоиду на выходе, как показано на

рис. 2 и рис. 3 . Диоды от затвора до земли J-FET ограничивают выходное напряжение чуть более 1 В от пика до пика в широком диапазоне частот. Два конденсатора по 1000 пФ должны быть диэлектриками из полистирола для лучшей стабильности, но полиэстер хорошего качества, по-видимому, работает хорошо. Не используйте керамику.

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

Катушка индуктивности генератора состоит из семи отдельных катушек. Это позволяет установить фактическую индуктивность на значение, близкое к 1000 мкГн. Короткие ссылки на каждом используются для корректировки общей стоимости. При первоначальных измерениях партии катушек индуктивности я обнаружил, что номинальные 1000 мкГн были как минимум на 5% меньше, поэтому необходимо добавить дополнительные последовательно. Это объясняется в процедуре калибровки. Эффективная емкость на катушке состоит из двух конденсаторов по 1000 пФ, включенных последовательно и параллельно с настроечными конденсаторами и паразитными.

Сколько переменных конденсаторов вы можете легко купить? Когда-то они были легко доступны во многих размерах, и если вы обыскиваете eBay и другие места, некоторые из них все еще доступны по смехотворно высоким ценам. У меня есть несколько таких (показаны на Рисунок 4 ), и хотя они прекрасно сделаны и могут быть полезны для одноразового дизайна, их, конечно же, нельзя использовать для нового дизайна. На самом деле, теперь они действительно предметы коллекционирования! Возможно, можно использовать варикапы, но я не хотел их использовать, потому что их емкость заметно менялась бы в зависимости от размаха напряжения на настроенной цепи, что могло привести к нежелательным результатам.

К счастью, в транзисторных радиоприемниках используется легко доступный тип переменного конденсатора ( Рисунок 5 ). Он имеет две секции, от 6 пФ до 60 пФ и от 6 пФ до 160 пФ, доступен из нескольких источников eBay и имеет разумную цену. Я использовал два из них, один с обеими секциями, включенными параллельно для грубой настройки, что дало диапазон от 12 пФ до 220 пФ. Точная настройка выполняется конденсатором 22 пФ, подключенным к секции 66 пФ другого переменного конденсатора, что дает диапазон от 5 до 16 пФ.

• Рисунок 2
• Рисунок 3
• Рисунок 4
• Рисунок 5

Рисунок 2. Форма волны генератора J310 JFET
. Рисунок 3. Спектр генератора J310 JFET
. составляет около 700 мВ от пика до пика. Это подается на операционный усилитель с коэффициентом усиления 6 для получения синусоиды 4,2 В _PP  в триггер Шмитта 74HC14. Подходят различные операционные усилители. Они должны иметь выход rail-to-rail с одним источником питания 5 В и иметь полосу пропускания не менее 5 МГц. Подходящими являются Analog Devices AD8606 или Texas Instruments (TI) LMV722. Выход 74HC14 представляет собой прямоугольную волну, подаваемую на тактовый вход счетчика 74HC161. На ранних этапах проектирования я не был уверен, какую частоту генератора я буду использовать и какое деление потребуется, поэтому был выбран 74HC161. Как оказалось, использовалось только деление на 2.

Усиление другой половины операционного усилителя установлено на коэффициент усиления около 1,7, так что выходной сигнал близко соответствует размаху 1 В колебательного контура. Это эквивалентно защитному напряжению конструкции Tektronix. Это было полезно при измерении межэлектродной емкости электронных ламп. Я включил его для полноты картины, но на самом деле он имеет ограниченное применение и может быть безопасно опущен. Однако это удобная контрольная точка для измерения частоты генератора и формы волны.

MCU и дисплей:  AVR ATtiny4313 был выбран, потому что у него достаточно контактов и памяти для работы. ЖК-модуль, вероятно, самый популярный тип, используемый с дисплеем 16×2 и подсветкой. Для отладки включен упрощенный интерфейс RS232, для которого заданы значения 38400, n, 8, 1.

Источник питания : Это классический простой дизайн, использующий почтенный регулятор 7805. Входное напряжение подается от регулируемого штепсельного блока на 9 В или 12 В. Последовательный диод включен для защиты от полярности. Потребляемый ток около 70мА. С выключателем питания не заморачивался.

ИЗМЕРЕНИЕ L OR C

Счетчик деления на 2 означает, что для добавления нуля L или C отрегулируйте конденсаторы грубой и тонкой очистки так, чтобы максимальная частота 110 кГц подавалась на MCU. В верхней строке дисплея будет отображаться Offset = 0 при обнулении. Если добавить конденсатор параллельно цепи бака или катушку индуктивности последовательно, оба приведут к более низкой частоте.

C= 1/ω ² L и L= 1/ω ² C
где ω = 2πf

— РЕКЛАМА —

— Реклама здесь —

Для опорной частоты 220 кГц и (номинальной) катушки индуктивности 1000 мкГн емкость конденсатора настроенной цепи составляет 523 пФ. Отсюда может показаться, что если мы измерим частоту и будем знать эти значения, то значение L или C может быть легко вычислено. Это было то, что я сначала сделал, только чтобы обнаружить, что показания были прискорбно неточными. Почему? Расчет предполагает, что эталонное значение индуктивности является постоянным. Однако ферриты имеют проницаемость, которая существенно зависит от частоты, и, следовательно, паршивые результаты. В таблице 1 показаны измерения, которые я сделал на ферритовом индукторе с номинальным сопротивлением 1000 мкГн с помощью Q-метра.

Таблица 1
Здесь показаны измерения, которые я сделал на ферритовом индукторе номиналом 1000 мкГн с помощью Q-метра.

Добротность удовлетворительная во всем диапазоне; однако расчетная индуктивность существенно различается. Использование индуктора с воздушным сердечником дало бы постоянную индуктивность во всем диапазоне частот, но его размер был бы чрезмерно большим.

Моя первоначальная идея состояла в том, чтобы изменить расчеты в соответствии с измеренной индуктивностью, но я выбрал другой подход. Измерив частоту для ряда известных значений конденсаторов и построив график зависимости емкости от частоты, я мог бы использовать это для вычисления неизвестного значения. Я купил набор 1% конденсаторов Vishay. Затем, используя Excel, я построил эту кривую со смещением от 220 кГц и использовал полиномиальную функцию в Excel, которая была близкой аппроксимацией к кривой ( Рисунок 6 ). Оказывается, полином второго порядка был неточным, а полином третьего порядка точно представлял кривую. На рис. 6 показано вычисление в Excel, которое дает уравнение:

Рис. 6
Используя Excel, я построил кривую зависимости емкости от смещения частоты от 220 кГц и использовал полиномиальную функцию в Excel, которая была близкой аппроксимацией к кривой.

СКРЫТАЯ МАТЕМАТИКА

Вычисления выглядят довольно устрашающе, и может быть возможна двойная точность с плавающей запятой, но я хотел использовать 32-битную целочисленную арифметику. Δf в МГц пришлось умножить, чтобы избавиться от десятичной точки. Потому что это может привести к астрономическим числам, выходящим далеко за пределы 32-битного предела 4,29. 4 967 296, для поддержания точности требовалась хитрая арифметика.

Открыл полусекундное окно для подсчета импульсов частоты. Ссылаясь на рисунок 1, измеренная частота подается на счетчик, и используется выход деления на 2. Это означает, что выход счетчика фактически составляет четверть частоты. Затем измеренное значение умножается на 4 и делится на 25. Это означает, что число теперь составляет 1/100 фактической частоты. Вы можете подумать, что это уменьшит разрешение, но эффект будет минимальным. Удаление последних двух нулей из 220 000 все равно даст разрешение 1 из 2 200.

Теперь измеренное значение вычитается из 2200, чтобы получить смещение. Это число, которое находится в верхней строке ЖК-дисплея. Без внешнего конденсатора настройте его на ноль. При установленном конденсаторе частота падает. Давайте выберем для примера значение смещения 325. Глядя на первый член, вычисление дает значение, намного превышающее 32 бита. Поэтому мы используем последовательность умножения и деления. Листинг 1  – это раздел кода BASCOM, который выполняет расчет емкости и показывает, как избежать переполнения.

   Список 1
В этом разделе кода BASCOM выполняется расчет емкости и показано, как избежать переполнения.  
‘Сначала вычислить положительные члены
 Емкость = 84048 ‘это последний член, умноженный на 10
                                         ‘ чтобы дать разрешение 0,1 пФ
 Temp_1 = Частота * 428985 ‘умножить и разделить последовательно
 Temp_1 = Temp_1 / 1000 ‘, чтобы избежать переполнения 32 бит
 Temp_1 = Temp_1 * Частота
 Темп_1 = Темп_1 / 10000
 Емкость = Емкость + Темп_1 ' добавить второй член
 Temp_1 = Частота * 640754 ‘ Теперь рассчитаем первый член
 Темп_1 = Темп_1 / 1000
 Temp_1 = Temp_1 * Частота
 Темп_1 = Темп_1 / 10000
 Temp_1 = Temp_1 * Частота
 Темп_1 = Темп_1 / 10000
 Емкость = Емкость - Temp_1 'вычесть первый член
 Temp_1 = Частота * 101573 ‘ Рассчитать третий член
 Темп_1 = Темп_1 / 1000
 Емкость = Емкость - Temp_1 'вычесть третий член
 Целые числа = емкость / 10 'получить целочисленное значение
 Фракция = Емкость Mod 10
 Если целые числа > 500, то Lcd «C = «; целые числа; " пф       "
 Если Целые числа =< 500, то Lcd “C = “ ; целые числа; “. ” ; Дробная часть ; «пФ» 

Это может показаться довольно запутанным со всеми умножениями и делениями, но если вы проработаете код, окончательное число, которое получится, даст вам значение емкости 217,7 пФ, что вы получите с номинальным конденсатором 220 пФ. . Нет особого смысла поддерживать разрешение 0,1 пФ для больших значений. Точности нет, поэтому все, что превышает 500 пФ, усекается до целочисленного значения. Расчеты индуктивности не столь точны, и достаточно полинома второго порядка.

КОНСТРУКЦИЯ

Счетчик LC имеет многослойную конструкцию ( Рисунок 7 ). Передняя панель представляет собой печатную плату со всеми необходимыми отверстиями ( Рисунок 8 ). Средняя часть содержит всю схему, а ЖК-модуль крепится винтами M2,5×12 с прокладками 6 мм. Сторона компонентов средней секции показана на рис. 9 . Нижняя пластина может быть выполнена из алюминия толщиной 1,6 мм или из пустой печатной платы того же размера, что и передняя панель. Вся сборка скрепляется винтами М3 и прокладками.

Ручка, поставляемая с настроечными конденсаторами, не подходит. Я заменил его проставкой диаметром 6,2 мм (1/4″) и длиной 25 мм, прикрепленной к ротору винтом M2,5×30. Затем можно использовать любую подходящую ручку, как показано на рис. 8.

Чтобы свести к минимуму связь между настроечными индукторами, их поочередно размещают на противоположных сторонах печатной платы. Нижняя сторона платы в основном представляет собой заземляющий слой, который дополнительно защищает катушки индуктивности друг от друга. Несколько конденсаторов также размещены на нижней стороне платы.

Разъем BNC на передней панели неудобен для подключения неизвестных значений L и C. Я спроектировал небольшую печатную плату, как показано на  Рисунок 10 . Он подключается коротким кабелем SMA-BNC к измерителю LC. Он имеет площадки для размещения SMD-модулей типоразмера 0805 или 1206 (устройства для поверхностного монтажа). Осторожно удерживая их неметаллическим стилусом, можно измерить значение. Это немного неудобно, но работает.

• Рисунок 7
• Рисунок 8
• Рисунок 9
• Рисунок 10

Рисунок 7
Счетчик LC имеет многослойную конструкцию. Вся сборка скрепляется винтами M3 и прокладками. Рисунок 8
Передняя панель представляет собой печатную плату со всеми необходимыми отверстиями. Показаны показания для конденсатора 180 пФ. Рис. 9
Средняя секция содержит все схемы, а ЖК-модуль крепится винтами M2,5×12 с прокладками 6 мм. Здесь показана часть средней секции со стороны компонентов. Рис. 10
Я разработал эту небольшую печатную плату, которая соединяется коротким кабелем SMA-BNC с измерителем LC.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Прошивка написана на BASCOM, а исходный код доступен на странице Circuit Cellar  код статьи и страница загрузки файлов для читателей, которые могут захотеть изменить его. Верхняя строка ЖК-дисплея всегда показывает отклонение от исходной частоты 220 кГц. Нижняя строка показывает значение L или C.

Ниже 500 пФ показывает десятичное значение, например, 46,7 пФ. Для более высоких значений будет отображаться только целое число. Конденсаторы можно считывать примерно до 1500 пФ, а катушки индуктивности примерно до 1000 мкГн. Более высокие значения останавливают работу генератора.

Для измерения емкости установите тумблер в положение «С». Подсоедините измерительное приспособление и отрегулируйте грубую и точную настройку так, чтобы в верхней строке отображалось «Смещение = 0». Подключите неизвестное, и нижняя строка покажет значение.

Для измерения индуктивности сначала установите переключатель в положение «C» и установите его на 0, как указано выше. Затем установите переключатель в положение «L» и подключите неизвестную индуктивность. Нижняя строка покажет индуктивность, но точность не такая высокая, как для емкости, и показано только целое число. Кроме того, значения ниже 3 мкГн не могут быть измерены с какой-либо точностью. В этих случаях в нижней строке будет отображаться «Слишком низко».

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

ПРОЦЕДУРА КАЛИБРОВКИ

Из-за допусков используемых катушек индуктивности необходимо выполнить калибровку на известное значение емкости. Имеются конденсаторы с допуском 1%, а марку Vishay можно купить на сайте element14 (www.farnell.com) [3]. Я купил конденсаторы с несколькими различными значениями, включая 100 пФ, 220 пФ, 470 пФ и 2200 пФ.

Начните с закорачивания всех катушек индуктивности L2-L7, используя перемычки в JP1, оставив только номинальную катушку 1000 мкГн, L1. Измерьте конденсатор 470 пФ, который покажет меньшее значение. Удаляйте перемычки одну за другой и повторно измеряйте емкость конденсатора, пока она не станет близкой к 470 пФ. Для достижения правильного значения могут потребоваться некоторые пробы и ошибки. К счастью, для индуктивности не требуется дополнительной калибровки. Тестирование счетчика с эталонными конденсаторами дало результаты, указанные в 9. 0031 Таблица 2 .

Таблица 2
Здесь показаны результаты тестирования измерителя с эталонными конденсаторами.

Измерение катушек индуктивности проблематично. И, как упоминалось ранее, индуктивность ферритов существенно зависит от частоты. Я также использовал Q-метр для расчета индуктивностей, хотя и не на тех же частотах. В обоих случаях измеренные значения сильно отклонялись от номинального значения ( Таблица 3 ). Например, 470 мкГн резонировали с 670 пФ на частоте 320 кГц, что дало расчетное значение 369.мкГн, тогда как измеренное значение составило 397 мкГн!

Таблица 3
Q-метр использовался для расчета индуктивностей, хотя и на разных частотах. Измеренные значения были далеко от номинального значения.

В заключение, этот проект измерителя LC был очень интересным примером использования той же философии, которая была применена к конструкции Tektronix 1950-х годов. По крайней мере, этот опыт показывает, насколько хорош был первоначальный дизайн.

РЕСУРСЫ

Каталожные номера:
[1] Алан Хэмпел, Vintage Workbench: LC Meter Tektronix Type 130, части 1 и 2. Кремниевый чип, июнь 2020 г. и июль 2020 г. https://www.siliconchip.com.au/Issue/2020/ Июнь/Vintage+Workbench
https://www.siliconchip.com.au/Issue/2020/July/Vintage+Workbench
[2] ATtiny4313 www.microchip.com/en-us/product/ATtiny4313
[3] Vishay конденсаторы https://www.newark.com/c/passive-components/capacitors?brand=vishay

Analog Devices | www.analog.com
Farnell, компания Avent | www.farnell.com
Технология микрочипов | www.microchip.com
Tektronix | www.tek.com
Texas Instruments | www.ti.com
Вишай | www.vishay.com

ПУБЛИКУЕТСЯ В ЖУРНАЛЕ CIRCUIT CELLAR • НОЯБРЬ 2021 г. № 376 – получите номер в формате PDF

Будьте в курсе наших БЕСПЛАТНЫХ еженедельных информационных бюллетеней!	Не пропустите новые выпуски Circuit Cellar. Подписаться на журнал Circuit Cellar Примечание. Мы сделали выпуск Circuit Cellar за май 2020 г. бесплатным образцом. В нем вы найдете большое разнообразие статей и информации, иллюстрирующих типичный номер текущего журнала.
Хотите написать для Circuit Cellar ? Мы всегда принимаем статьи/сообщения от технического сообщества. Свяжитесь с нами и давайте обсудим ваши идеи.

Спонсор статьи

Цепь измерителя LC с использованием таймера 555

 

 

Цепь измерителя LC используется для измерения значения реактивного элемента, такого как конденсатор или катушка индуктивности. В этой статье описывается конструкция и работа простой схемы с использованием таймера 555 и микроконтроллера. Преимуществом этой схемы является ее простота и точность.

[adsense1]

Схема

Схема LC-метра Принцип работы:

Схема LC-метра основана на основном принципе измерения емкости (индуктивности) с использованием соотношения между емкостью (индуктивностью) и напряжением. Делитель потенциала устроен с использованием резистора и конденсатора (индуктора) таким образом, что входное переменное напряжение на делителе приводит к выходному напряжению на конденсаторе (индукторе). Это напряжение подается на управляющий контакт 555 ИС таймера в нестабильном режиме такая частота выходного сигнала пропорциональна управляющему напряжению. Этот сигнал в виде импульсов подается на микроконтроллер, который вычисляет частоту, а затем вычисляет значение конденсатора (индуктора).

Схема схемы LC-метра: Схема цепи LC-метра

[adsense2]

Схема схемы LC-метра:

Это простая схема, которая не требует большой сложности в проектировании. Первый этап проектирования включает разработку схемы таймера 555. Схема делителя потенциала разработана с использованием резистора и конденсатора (индуктивности), так что напряжение на конденсаторе (катушке индуктивности) равно половине входного пикового напряжения 8 В. Это напряжение подается в качестве управляющего напряжения на таймер 555. Поскольку связь между выходной частотой и управляющим напряжением требует члена ln(1-(Vcontrol/(Vcc-Vcontrol)) (согласно уравнению Спехро Пефхани), управляющее напряжение должно быть меньше, чем напряжение питания для таймера 555 (которое составляет 5 В). ). Предполагая период времени рабочего цикла 60% и выходной сигнал 1 мс, значение времени высокого уровня составляет 0,6 мс. Значение сигнала времени низкого уровня составляет около 0,4 мс. Поскольку это значение равно R ₃ C ₁ , выбрав значение 1 кОм для резистора, значение конденсатора C ₁ составляет около 0,6 мкФ. Примите выбранные значения и подставьте необходимые значения в данное уравнение: —

T _h = C ₁ (R ₂ +R ₃ )ln(1-(Vcontrol/(2V _cc -Vcontrol ))

Получаем R ₂ около 0,9 МОм

Поскольку для схемы делителя напряжения напряжение на реактивном сопротивлении составляет половину входного напряжения, значение резистора равно реактивному сопротивлению. наш выбор резистора R _1, мы можем определить диапазон емкости (индуктивности). Здесь мы выбираем банк 100k; Диапазон емкости может быть до 3,18 нФ, диапазон индуктивности до 3,18 Гн.

Второй шаг включает разработку схемы микроконтроллера. Здесь мы используем микроконтроллер 89C51. Он включает в себя разработку схемы сброса и схемы генератора. Поскольку пороговое значение напряжения на выводе сброса должно составлять 1,2 В, а длительность импульса сброса должна быть около 100 мс, мы выбираем значения резистора и конденсатора таким образом, чтобы RC >= 100 мс. Здесь мы выбираем резистор 10K и электролитический конденсатор 10uF. Разработка схемы генератора включает в себя выбор кварцевого генератора, обеспечивающего тактовый сигнал частотой 24 МГц. Два керамических конденсатора по 30 пФ каждый подключены к двум концам конденсатора для обеспечения бесперебойной работы. Кристалл подключен к контактам 18 и 19.микроконтроллера. Помимо разработки схемы сброса, другая часть проектирования схемы микроконтроллера включает в себя разработку схемы сопряжения. Для этого используется одноразрядный 7-сегментный дисплей, подключенный к порту P2.

Знаете ли вы, как разработать схему цифрового вольтметра с использованием микроконтроллера 8051?

Как работает схема измерителя LC?

Работу схемы лучше всего можно объяснить двумя фазами. На первом этапе входное переменное напряжение с пиковым значением 8 В создаст напряжение 4 В на измеряемом реактивном элементе. Это напряжение подается на управляющий контакт таймера 555. Это обеспечивает подачу управляющего напряжения на инвертирующий вывод верхнего компаратора. Когда конденсатор заряжается через резисторы R2 и R3, на конденсаторе возникает напряжение. Как только напряжение на конденсаторе превышает управляющее напряжение, на выходе верхнего компаратора появляется высокий логический уровень, что приводит к сбросу триггера. Это приводит к тому, что на выходе 555 будет высокий уровень сигнала. Когда транзистор, соединенный внутри с разрядным штифтом, насыщается, конденсатор начинает разряжаться. Как только это напряжение становится меньше 1/3 В пост. тока, нижний выход компаратора представляет собой сигнал высокого логического уровня. Это приводит к установке триггера и низкому уровню выходного сигнала таймера 555. Таким образом, на выходе возникает колебательный сигнал. Поскольку чем раньше напряжение на конденсаторе достигает управляющего напряжения, тем раньше достигается высокий логический уровень на выходе таймера, ширина выходного импульса зависит от управляющего напряжения.

Другими словами, генерируется выходной сигнал, частота которого зависит от управляющего напряжения. Этот сигнал подается на микроконтроллер.

Второй этап работы связан с функционированием микроконтроллера. Как только на устройство подается питание, компилятор сканирует контакт порта P1.0. По программе компилятор проверяет время, в течение которого выходной сигнал высокий. Это время высокого значения сигнала. Поскольку это значение зависит от управляющего напряжения, компилятор вычисляет управляющее напряжение.