Вимірювання lc. Компактний багатофункціональний прилад - вимірник L, C, ESR, пробник-генератор сигналів

Зробив як то собі цей вкрай корисний і не замінний прилад, через гостру необхідність у вимірі ємності й індуктивності. Володіє напрочуд дуже хорошою точністю вимірювання при цьому схема досить проста базовим компонентом якої є мікроконтролер PIC16F628A.

схема:

Як видно, основні компоненти схеми це PIC16F628A, знакосінтезірующіх дисплей (можна використовувати 3 типу дисплея 16х01 16х02 08х02), лінійний стабілізатор LM7805, кварцовий резонатор на 4 МГц, реле на 5В в DIP корпусі, двох секційний перемикач (для перемикання режимів вимірювання L або C ).

Прошивки для мікроконтролерів:

Друкована плата:

файл друкованої плати в форматі sprint layout:

Вихідна плата розлучена під реле в DIP корпусі.

У мене такого не знайшлося і я використав що було, старе компактне якраз відповідний за розмірами реле. Як танталових конденсаторів використовував совкові танталові. Перемикач режиму вимірювання, вимикач харчування і кнопку калібрування використовував, зняті коли то зі старих совкових осцилографів.

Провід вимірювальні:

Повинні бути якомога коротше.

Під час складання та налаштування керувався ось цією інструкцією:

Зберіть плату, встановіть 7 перемичок. Встановіть в першу чергу перемички під PIC і під реле і дві перемички поруч з контактами для дисплея.

Використовуйте танталові конденсатори (в генераторі) - 2 шт.
10мкФ.
Два конденсатора 1000пФ повинні бути поліестерові або краще (прим. Допуск не більше 1%).

Рекомендується використовувати дисплей з підсвічуванням (прим. Обмежувальний резистор 50-100Ом на схемі не вказано контакти 15, 16).
Встановіть плату в корпус. З'єднання між плату і дисплей за вашим бажанням можна припаяти, або зробити використовуючи роз'єм. Провід навколо перемикача L / C зробіть якомога короткими і жорсткими (прим. Для зменшення «наведень» і для правильної компенсації вимірювань особливо для заземленого кінця L).

Кварц слід використовувати 4.000MHz, не можна використовувати 4.1, 4.3 і т.п.

Перевірка і калібрування:

1. Перевірте установку деталей на платі.
2. Перевірте установку всіх перемичок на платі.
3. Перевірте правильність установки PIC, діодів і 7805.
4. Не забудьте - «прошити» PIC до установки в LC - метр.
5. Обережно увімкніть живлення. Якщо є можливість, використовуйте регульований джерело живлення в перший раз. Вимірювати струм при збільшенні напруги. Струм повинен бути не більше 20 мА. Зразок споживав ток 8мА. Якщо нічого не видно на дисплеї покрутіть змінний резистор регулювання контрасту. На дисплеї повинно бути написано « Calibrating», Потім C \u003d 0.0pF (або С \u003d +/- 10пФ).
6. Зачекайте кілька хвилин ( «warm-up»), потім натисніть кнопку «zero» (Reset) для повторного калібрування. На дисплеї повинно бути написано C \u003d 0.0pF.
7. Підключіть «калібрувальний» конденсатор. На дисплеї LC - метра побачите свідчення (з +/- 10% помилкою).
8. Для збільшення показань ємності замкніть перемичку «4» см. Картинку нижче (прим. 7 ніжка PIC). Для зменшення показань ємності, замкніть перемичку «3» (прим. 6 ніжка PIC) см. Картинку нижче. Коли значення ємності буде збігатися з «калібрувальним» видаліть перемичку. PIC запам'ятає калібрування. Ви можете повторювати калібрування безліч разів (до 10,000,000).
9. Якщо є проблеми з вимірами, ви можете за допомогою перемичок «1» і «2» перевірити частоту генератора. Підключіть перемичку «2» (прим. 8 ніжка PIC) перевірте частоту «F1» генератора. Повинно бути 00050000 +/- 10%. Якщо показання будуть занадто великі (near 00065535), прилад виходить в режим «переповнення» і показує помилку «overflow». Якщо показання занадто низькі (нижче 00040000), ви втратите точність вимірювання. Підключіть перемичку «1» (прим. 9 ніжка PIC) для перевірки калібрування частоти «F2». Повинно бути близько 71% +/- 5% від «F1» які ви отримали під'єднуючи перемичку «2».
10. Для отримання максимально точних показань можна регулювати L до отримання F1 близько 00060000. Краще встановлювати «L» \u003d 82 мкГн на схемі 100мкГн (ви можете не купити 82мкГн;)).
11. Якщо на дисплеї 00000000 для F1 або F2, перевірте монтаж близько перемикача L / C - це означає, що генератор не працює.
12. Функція калібрування індуктивності автоматично калібрується, коли відбувається калібрування ємності. (Прим. Калібрування відбуваються в момент спрацьовування реле коли замикаються L Иc в приладі).

тестовіперемички

1. Перевірка F2
2. Перевірка F1
3. зменшення C
4. збільшення C

Як проводити вимірювання:

Режим вимірювання ємності:

1. Переводимо перемикач вибору режиму вимірювання в положення «C»
2. Натискаємо кнопку «Zero»
3. З'являється напис «Setting! .tunngu. » чекаємо поки не з'явиться «C \u003d 0.00pF»

Режим вимірювання індуктивності:

1. Включаємо прилад, чекаємо поки завантажиться
2. Переводимо перемикач вибору режиму вимірювання в положення «L»
3. Замикаємо вимірювальні дроти
4. Натискаємо кнопку «Zero»
5. З'являється напис «Setting! .tunngu. » чекаємо поки не з'явиться «L \u003d 0.00uH»

Ну ніби все, питання і зауваження залишайте в коментарях під статтею.

Я впевнений, що цей проект не є новим, але це власна розробка і хочу, щоб цей проект так, же був відомий і корисний.

схема LC метра на ATmega8 досить проста. Осцилятори є класичним і виконаний на операційному підсилювачі LM311. Основна мета, яку я переслідував при створенні даного LC метра - зробити його не дорогим і доступним для збірки кожним радіоаматором.

Принципова схема вимірювача ємності і індукції

Характеристики LC-метра:

• Вимірювання ємності конденсаторів: 1пФ - 0,3мкФ.
• Вимірювання індуктивності котушок: 1мкГн-0,5мГн.
• Висновок інформації на ЖК індикатор 1 × 6 або 2 × 16 символів в залежності від обраного програмного забезпечення

Для даного приладу я розробив програмне забезпечення, Що дозволяє використовувати той індикатор, який є в розпорядженні у радіоаматора або 1х16 символьний ЖК-дисплей, або 2х 16 символів.

Тести з обох дисплеїв, дали відмінні результати. При використанні дисплея 2х16 символів в верхньому рядку відображається режим вимірювання (Cap - ємність, Ind -) і частота генератора, в нижній же рядку результат вимірювання. На дисплеї 1х16 символів зліва відображається результат вимірювання, а праворуч частота роботи генератора.

Однак, щоб помістити на один рядок символів виміряне значення і частоту, я скоротив дозвіл дисплея. Це ніяк не позначається на точність вимірювання, тільки чисто візуально.

Як і в інших відомих варіантах, які засновані на тій же універсальною схемою, я додав в LC-метр кнопку калібрування. Калібрування проводиться за допомогою еталонного конденсатора ємністю 1000пФ з відхиленням 1%.

При натисканні кнопки калібрування відображається наступне:

Вимірювання, проведені за допомогою даного приладу на подив точні, і точність багато в чому залежить від точності стандартного конденсатора, який вставляється в ланцюг, коли ви натискаєте кнопку калібрування. Метод калібрування пристрою полягає всього лише в вимірі ємності еталонного конденсатора і автоматичного запису його значення в пам'ять мікроконтролера.

Якщо ви не знаєте точне значення, можете відкалібрувати прилад, змінюючи значення вимірювань крок за кроком до отримання найбільш точного значення конденсатора. Для подібної калібрування є дві кнопки, зверніть увагу, на схемі вони позначені як «UP» і «DOWN». Натискаючи їх можна домогтися коригування ємності каліброваного конденсатора. потім дане значення автоматично записується в пам'ять.

Перед кожним вимірюванням ємності необхідно скинути попередні свідчення. Скидання на нуль відбувається при натисканні «CAL».

Для скидання в режимі індуктивності, необхідно спочатку замкнути висновки входу, а потім натиснути «CAL».

Весь монтаж розроблений з урахуванням вільної доступності радіодеталей і з метою досягнення компактності пристрою. Розмір плати не перевищують розмірів ЖК-дисплея. Я використовував як дискретні компоненти, так і компоненти поверхневого монтажу. Реле з робочою напругою 5В. Кварцовий резонатор - 8MHz.

Розглянуто схему вимірювача ємності конденсаторів і індуктивності котушок, виконана всього на п'яти транзисторах і, незважаючи на свою простоту і доступність, дозволяє у великому діапазоні визначати з прийнятною точністю ємність і індуктивність котушок. Є чотири піддіапазони для конденсаторів і цілих п'ять піддіапазонів котушок. Після досить простої процедури калібрування, із застосуванням двох підлаштування опорів, максимальна похибка буде близько 3%, що погодьтеся, для радіоаматорського саморобки зовсім не погано.

Пропоную спаяти своїми руками цю просту схему LC-метра. Основою радіоаматорського саморобки служить генератор, виконаний на VT1, VT2 і радіокомпонентів обв'язки. Його робоча частота визначається параметрами LC коливального контуру, Який складається з невідомої ємності конденсатора Cx і паралельно підключеного котушки L1, в режимі визначення невідомої ємності - контакти X1 і X2 повинні бути замкнуті, а в режимі вимірювання індуктивності Lx, вона підключається послідовно з котушкою L1 і паралельно сполученого конденсатору C1.

З підключенням до LC-метру невідомого елемента, починає працювати генератор на якийсь частоті, яка фіксується дуже простим частотоміром, Зібраним на транзисторах VT3 і VT4. Потім значення частоти перетвориться в постійний струм, який відхиляє стрілку мікроамперметра.

Вимірювач індуктивності збірка схеми. З'єднувальні дроти рекомендується робити по можливості максимально короткими для підключення невідомих елементів. Після закінчення процесу загального складання необхідно відкалібрувати конструкцію у всіх діапазонах.

Калібрування здійснюється за допомогою підбору опорів підлаштування резисторів R12 і R15 при підключенні до вимірювальних висновків радіоелементів з заздалегідь відомими номіналами. Так як в одному діапазоні номінал підлаштування резисторів буде один, а в іншому він буде інший, то необхідно визначити щось середнє для всіх діапазонів, при цьому похибка вимірювання не повинна вийти за 3%.

Цей досить точний LC метр зібраний на мікроконтролері PIC16F628A. В основі конструкції LC метра лежить частотомер з LC осциллятором, частота якого змінюється в залежності від вимірюваних величин індуктивності або ємності, і в результаті обчислюється. Точність частоти доходить до 1 Гц.

Реле RL1 необхідно для вибору L або C режиму вимірювання. Лічильник працює на основі математичних рівнянь. Для обох невідомих L і C, Рівняння 1 і 2 є загальними.

калібрування

При включенні харчування здійснюється автоматичне калібрування приладу. Початковий робочий режим - індуктивність. Зачекайте пару хвилин для прогріву ланцюгів пристрою, потім натисніть тумблер "zero", для повторного калібрування. Дисплей повинен вивести значення ind \u003d 0.00. Тепер підключіть тестовий номінал індуктивності, наприклад 10uH або 100uH. LC-метр повинен вивести на екран точне значення. Для настройки лічильника є перемички Jp1 ~ Jp4.

Представлений нижче проект вимірювача індуктивності дуже простий для повторення складається з мінімуму радиокомпонентов. Діапазони вимірювання індуктивності: - 10нг - 1000нГ; 1мкг - 1000мкг; 1 мг - 100мг. Діапазони вимірювання ємності: - 0.1пФ - 1000пФ - 1нФ - 900нФ

Вимірювальний пристрій підтримує Автокалібровка при включенні харчування, що виключає ймовірність людського фактора при ручному калібрування. Абсолютно, в будь-який момент можна заново відкалібрувати вимірювач, просто натиснувши кнопку скидання. У приладі є автоматичний вибір діапазону вимірювань.

В конструкції пристрою немає необхідності використання будь-яких прецизійних і дорогих радіо компонентів. Єдине, потрібно мати одну "зовнішню" ємність, номінал якої відомий з великою точністю. Два конденсатора ємністю в 1000 пФ повинні бути нормальногно якості, бажано використовувати полістирольні, а дві ємності по 10 мкФ повинні бути танталовими.

Кварц потрібно взяти точно на 4.000 МГц. Кожен 1% невідповідності частоти, призведе до 2% помилку вимірювання. Реле з малим струмом котушки, тому що мікроконтролер не здатний забезпечити струм вище 30 мА. Не забудьте паралельно котушці реле для придушення зворотного струму і виключення брязкоту поставити діод.

Друкована плата і прошивка мікроконтролера за посиланням вище.

Буквою C. Ось звідси і пішла назва приладу. Або іншими словами, LC-метр - це прилад для вимірювання значень індуктивності і ємності.

На фото він виглядає приблизно ось так:

LC-метр на вигляд нагадує. Він також має два щупа для вимірювання значень котушки індуктивності і ємності. Висновки конденсаторів можна пхати або в отвори для конденсаторів, там де написано Cx, а можна і безпосередньо до щупам. Простіше і швидше все-таки приєднувати до щупам. Індуктивність і ємність вимірюються дуже просто, виставляємо межу вимірювання, покрутивши крутилку, і дивимося позначення на дисплеї LC-метра. Як то кажуть, навіть маленька дитина без праці освоїть цю "іграшку".

Як виміряти ємність LC-метром

Ось у нас чотири випробовуваних конденсатора. Троє з них - неполярні, а один - полярний (чорний з сірою смугою)

погнали

Давайте розберемося з позначеннями на конденсаторі. 0,022 мкФ - це його ємність, тобто 0,022 микрофарад. Далі + -5% - це його похибка. Тобто вимірюється значення може бути на плюс або мінус 5% більше або менше. Якщо більше або менше 5% - значить конденсатор у нас поганий, і його бажано не використовувати. П'ять відсотків від 0,022 - це 0,001. Отже, конденсатор можна вважати цілком робочим, якщо його вимірювана ємність буде знаходиться в діапазоні від 0,021 до 0,023. У нас значення 0,025. Якщо навіть врахувати похибка вимірювання приладу - це не є добре. Викидаємо його куди подалі. Ах да, зверніть увагу на вольти, які пишуться після відсотків. Там написано 200 Вольт - це значить, що він розрахований на напругу до 200 Вольт. Якщо у нього в схемі буде на висновках напруга більше 200 Вольт, то він, швидше за все, вийде з ладу.

Якщо, наприклад, на конденсаторі вказано 220 В, то це - максимальне значення напруги. З урахуванням того, що в мережах змінного струму вказуються, то такий конденсатор не підійде для застосування при напрузі мережі 220 В, так як максимальне значення напруги в цій мережі \u003d 220 В х 1,4 (тобто корінь з 2) \u003d 310 В. Конденсатор треба вибрати такий, щоб він був розрахований на напругу набагато перевищує 310 Вольт.

Наступний радянський конденсатор

0,47 микрофарад. Похибка + -10%. Це означає 0,047 в ту і іншу сторону. Його можна вважати нормальним в діапазоні 0,423-0,517мікроФарад. На LC-метрі 0,489 - отже, він цілком працездатний.

Наступний імпортний конденсатор

На ньому написано, 22 - це означає 0,22 микрофарад. 160 - це межа напруги. Цілком нормальний конденсатор.

І наступний електролітичний або, як його називають радіоаматори, електроліт. 2,2 мікрофарад на 50 Вольт.

Все ОК!

Як виміряти індуктивність LC-метром

Давайте заміряємо індуктивність котушки індуктивності. Беремо котушку і чіпляємося до її висновків. 0,029 міллігенрі або 29 мікрогенрі.

Таким же чином можна перевірити інші котушки індуктивності.

Де купити LC-метр

В даний час прогрес дійшов до того, що можна купити універсальний R / L / C / Transistor-metr, який вміє заміряти майже всі параметри радіоелектронних компонентів

Ну для естетів все таки є нормальні LC-метри, які в один клік можна придбати з Китаю в інтернет-магазині Аліекспресс ;-)

ось сторінка на LC-метри.

висновок

Котушки індуктивності і конденсатори - незамінна річ в електроніці та електротехніці. Дуже важливо знати їх параметри, тому що найменше відхилення параметра від значення написаного на них може сильно змінити роботу схеми, особливо це стосується приймально-передавальної апаратури. Виміряйте, вимірюйте і ще раз виміряйте!

Представлений нижче проект вимірювача ємності й індуктивності дуже простий для повторення і містить мінімум деталей. Проте, діапазон виміру лежить в досить широких межах.

Діапазони вимірювання індуктивності:
- 10нг - 1000нГ
- 1мкг - 1000мкг
- 1 мг - 100мг

Діапазони вимірювання ємності:
- 0.1пФ - 1000пФ
- 1нФ - 900нФ

У приладі підтримується автокалібровка при включенні харчування, що виключає можливість людської помилки при ручному калібрування. Однак, в будь-який момент часу можна заново відкалібрувати вимірювач, натиснувши кнопку скидання. У приладі передбачено автоматичний вибір діапазону вимірювань.

У схемі пристрою не потрібно застосування будь-яких прецизійних електронних компонентів. Єдине, потрібно мати один "зовнішній" конденсатор, номінал якого ви знаєте з великою точністю.
Два конденсатора номіналом 1000 пФ повинні бути хорошої якості, Переважно полістирольними. Також підійдуть конденсатори МКТ серії. Керамічні не підійдуть.
Два конденсатора на 10 мкФ повинні бути танталовими.

Кварцовий резонатор повинен бути точно 4.000 МГц. Кожен 1% невідповідності частоти резонатора, призведе до 2% помилку індикації виміряної величини.

Реле підберіть з малим струмом котушки, тому що мікроконтролер не може забезпечити струм більше 30 мА. Не забудьте паралельно котушці реле поставити діод.

список радіоелементів

позначення	Тип	Номінал	кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
	МК PIC 8-біт	PIC16F628A	1			В блокнот
	лінійний регулятор	LM7805	1			В блокнот
	випрямний діод	1N4148	1			В блокнот
	випрямний діод	1N4007	1			В блокнот
		10 мкФ	1			В блокнот
	танталовий конденсатор	10 мкФ	2			В блокнот
	електролітичний конденсатор	1 мкФ	1			В блокнот
	полістирольний конденсатор	1000 пФ	2	Полістирольні або МКТ		В блокнот
	конденсатор	33 пФ	2			В блокнот
	резистор	1 кОм	4			В блокнот
	резистор	4.7 кОм	1			В блокнот
	резистор	47 кому	1			В блокнот
	резистор	100 кОм	3			В блокнот
	резистор	?	1			В блокнот
R5	підлаштування резистор	10 кОм	1	Contrast		В блокнот
	кварц	4 МГц	1	Точно 4.000 МГц		В блокнот
	дросель	100 мкГн	1			В блокнот
	реле	5 У	1	1 замикає група		В блокнот
Reset	кнопка	замикає	1			В блокнот
L-C	перемикач	2 контактні групи	1			В блокнот
	перемикач	1 контактна група	1	ВКЛ викл		В блокнот
J1-J4	роз'єм	PLS-2	4	перемички