Rcl цифровий вимірювач своїми руками. RLC та ESR метр, або прилад для вимірювання конденсаторів, індуктивностей та низькоомних резисторів

Вимірники ємності та індуктивності, описані в радіоаматорських журналах, досить складні схемотехнічно, часто мають певні недоліки (зокрема за межами виміру). Крім того, часті випадки, коли ці схеми вимірювачів виконані з помилками. Виходячи з цього, я вирішив повторити схему широкосмугового вимірника R, С, L, описаного в (все-таки книга з гарною назвою, і ціна цієї книги на ті часи не дуже маленька). Я вже думав, що даремно втратив час, виготовляючи вимірювач R, С, L, але потім, подумавши, створив свій вимірювач R, С, L, використавши ідею вимірювання R, С, L, викладену в .

Схема простого вимірювача RCL зображена на Рис. 1.Прилад дозволяє вимірювати опори резисторів від 1 Ом до 10 МОм у семи діапазонах (10; 100 Ом; 1; 10; 100 кОм; 1; 10 МОм), ємності конденсаторів від 100 пФ до 1000 мкФ (межі -10 0,1; 1; 10; 100; 1000 мкФ) та індуктивності котушок від 10 мГ до 1000 Г (межі -100 мГ; 0,1; 1; 10; 100; 1000 Г). Живлення вимірювача R, С, L здійснюється від вторинної обмотки трансформатора Т1. Напруга на цій обмотці приблизно 18 В. Провід вторинної обмотки трансформатора Т1 має бути розрахований на струм 1 А, первинної - на 0,1 А. Трансформатор Т1 має бути розрахований на потужність не менше 20 Вт.

Схема приладу є вимірювальний міст змінного струму. Індикатором балансу мосту служить вольтметр змінного струму Р1 з межею вимірювання не нижче 20 В (краще використовувати цифровий вольтметр, що вимірює десяті, а ще краще - соті частки Вольта), що підключається до клем ХЗ, Х4, або мікроамперметр (міліамперметр) постійного тока до вимірювальної діагоналі моста через резистор R12, що гасить (його опір підбирається експериментально - при напрузі 18 В стрілка мікроамперметра повинна відхилятися на всю шкалу) і діодний міст VD1 ...VD4.

Рід вимірів вибирається перемикачем SA3 на 3 положення: I (крайнє ліве положення - вимірювання опорів) - "R"; II - вимір ємностей - "С"; III – вимір індуктивностей – “L”. В окремих випадках при вимірюваннях 0 приладу Р1 (Р2) може зберігатися, скажімо, від позначки 4 шкали змінного резистора R11 до позначки 6. У цьому випадку величина параметра, що вимірюється, дорівнює 5. У режимі вимірювання опорів Rx = R1 (R2...R7) R11/R10. У режимі вимірювання ємності Сх = С1 R11/R1 (R2...R7). У режимі виміру індуктивності Lx = С1 R11 R1 (R2...R7).

Застосувати підключення резистора опором 1 Ом на перемикач SA1 збільшення діапазону вимірювань неможливо, т.к. на цьому резисторі буде порівняно мала напруга (приблизно 1) і врівноважити міст змінним резистором R11 опором 4,7 кОм практично неможливо.

Ємність конденсатора С1 застосована порівняно великий (2,5 мкФ) з подібної причини - якщо як конденсатор С1 застосувати конденсатор з меншою ємністю, його ємнісний опір буде порівняно великим на низькій частоті (50 Гц). Навіть при ємності конденсатора С1 - 2,5 мкФ, вимірювання індуктивностей в положенні 1 перемикача SA1 неможливо. Точність вимірювання індуктивності пропонованим вимірювачем R, С, L я не зміг визначити, тому що у мене немає зразкових котушок порівняно великої індуктивності, але не вірити наведеній вище формулі визначення індуктивності Lx підстав немає.

Будь будь сказано, при вимірюванні індуктивності 0 прилад не показує. При обертанні двигуна резистора R11 напруга на вимірювальній діагоналі моста зменшується, доходить до певного рівня, а потім починає збільшуватися. Те положення двигуна резистора R11, при якому прилад показує мінімальну напругу, є величиною індуктивності Lx.

На мою думку, вищенаведена обставина пояснюється тим, що для врівноваження мосту не враховано активний опір котушки індуктивності. Але, з іншого боку, це байдуже, т.к. активний опір котушки не впливає на її індуктивність та його спокійно можна виміряти звичайним омметром.

Похибка вимірювання пропонованого приладу безпосередньо залежить від конструктора. Ретельно підібравши зразкові резистори R1 ... R7, конденсатор С1 і правильно розкресливши шкалу змінного резистора R11, можна вільно досягти того, щоб похибка приладу не перевищувала 2%.

Змінний резистор R11 - дротяний, бажано відкритої конструкції, щоб можна було зачищати від пилу та забруднень резистивну поверхню. Я, наприклад, як резистор R11 застосував змінний дротяний резистор типу ППБ - ЗА. Конденсатор С1 складається з двох конденсаторів - ємністю 1 мкФ та 1,5 мкФ, включених паралельно.

Градуювання шкали змінного резистора R11 провадиться при включенні перемикача SA3 у положення "R", a SA1 - у положення "3". До затискачів Х1, Х2 по черзі підключають зразкові резистори опором 100, 200, 300 Ом ... 1 кОм і при кожному врівноваженні мосту на шкалі змінного резистора роблять відмітку. Проміжки між відмітками поділяють на 10 рівних частин.

Конденсатор С1 підбирають, встановивши: SA1 - положення "5", SA3 - в положення "С". До затискачів моста Х1, Х2 підключають зразковий конденсатор ємністю 0,01 мкФ, двигун змінного резистора R11 повинен бути встановлений на позначці "1" і при цьому міст повинен бути збалансований (0 на приладі). Калібрування мосту в режимі вимірювання індуктивності можна не робити. Для зручності роботи з вимірником R, С, L просто необхідно на лицьову панель наклеїти таблицю з діапазонами вимірювань R, С, L. Зовнішній вигляд лицьової панелі вимірювача R, С, L показаний на Рис. 2.

Література:[i]
1. Боровський В.П., Косенко В.І., Михайленко В.М., Партала О.М.
2. Довідник з схемотехніки для радіолюбителя. – Київ. Техніка. 1987 р.

Програма для вимірювання опору, індуктивності та місткості невідомих електронних компонентів.
Вимагає виготовлення найпростішого перехідника для підключення до звукової карти комп'ютера (два штеккери, резистор, дроти та щупи).

Download the single-frequency version - Завантажити програму v1.11(архів 175 кБ, одна робоча частота).
Download the double-frequency version - Завантажити програму v2.16(архів 174 кБ, дві робочі частоти).

Це ще один варіант, що поповнює і без того велику колекцію аналогічних програм. Тут не втілені усі задуми, робота над якими продовжується. Функціонування «основи» можна оцінити прямо зараз.

В основу закладено загальновідомий принцип визначення амплітудних і фазових співвідношень між сигналами з відомого (зразкового) компонента, і з компонента, параметри якого треба визначити. Як тестовий використовується сигнал синусоїдальної форми, що генерується звуковою картою. У першій версії програми використовувалася лише одна фіксована частота 11025 Гц, у наступній версії до неї додалася друга (у 10 разів менша). Це дозволило розширити верхні межі вимірів для ємностей та індуктивностей.

Вибір саме цієї частоти (чверть від частоти семлінгу) є головною «інновацією», що відрізняє цей проект від інших. На такій частоті алгоритм інтегрування Фур'є (не плутати з БПФ - швидким перетворенням Фур'є) максимально спрощується, а небажані побічні ефекти, що призводять до зростання шуму в вимірюваному параметрі, повністю пропадають. У результаті кардинально покращується швидкодія і знижується розкид показань (особливо яскраво виражений краях діапазонів). Це дозволяє розширити діапазони вимірювань та обійтися лише одним зразковим елементом (резистором).

Зібравши схему згідно з малюнком і встановивши регулятори рівня Windows в оптимальне положення, а також здійснивши початкове калібрування по закорочені між собою щупи («Cal.0»), можна відразу ж приступати до вимірювань. З таким калібруванням легко ловляться низькі опори, у тому числі ESR, близько 0,001 ом, а СКО (середньоквадратичне відхилення) результатів вимірювань у цьому випадку становить близько 0,0003 ом. Якщо зафіксувати положення проводів (щоб не змінювалася їхня індуктивність), то можна «ловити» індуктивності близько 5 нГн. Калібрування "Cal.0" бажано проводити після кожного старту програми, оскільки положення регуляторів рівня в середовищі Windows може бути, в загальному випадку, непередбачуваним.

Щоб розширити діапазон вимірювань в область великих R, L і малих C, потрібно враховувати опір вхідний звукової карти. Для цього служить кнопка «Cal.^», натискати на яку треба при розімкнених між собою щупах. Після такого калібрування можна досягти наступних діапазонів вимірювань (при нормуванні випадкової складової похибки на краях діапазонів на рівні 10%):

• по R - 0.01 ом... 3 Мом,
• по L - 100 нГн... 100 Гн,
• по C - 10 пФ... 10 000 мкФ (для версії з двома робочими частотами)

Мінімальна похибка виміру визначається допуском зразкового резистора. Якщо передбачається використання звичайного ширспоживовського резистора (і навіть із номіналом, відмінним від зазначеного), у програмі передбачена можливість його калібрування. Відповідна кнопка Cal.R стає активною при переході в режим Ref. Величина резистора, який використовуватиметься як еталонний, задається у файлі *.ini як значення параметра «CE_real». Після калібрування уточнені характеристики зразкового резистора запишуться у вигляді нових значень параметрів CR_real і CR_imag (у 2-х частотній версії параметри вимірюються на двох частотах).

З регуляторами рівня програма безпосередньо не працює – користуйтеся стандартним мікшером Windows або аналогічним. Шкала "Level" служить для налаштування оптимального положення регуляторів. Тут можна порекомендувати таку методику налаштування:

1. Визначити, який регулятор відповідають за рівень відтворення, а який рівень запису. Інші регулятори бажано заглушити для мінімізації внесених ними шумів. Регулятори балансу – у середнє положення.
2. Виключити навантаження після виходу. Для цього, встановивши регулятор запису в положення нижче за середнє, за допомогою регулятора відтворення знайти ту точку, де обмежується зростання стовпчика «Level», а потім трохи відступити назад. Швидше за все, перевантаження взагалі не буде, але для надійності регулятор краще не виводити на позначку «макс».
3. Виключити навантаження по входу - регулятором рівня запису зробити те щоб стовпчик «Level» не сягав кінця шкали (оптимальне становище - 70...90%) без вимірюваного компонента, тобто. при розімкнених щупах.
4. Замикання щупів між собою не повинно призводити до сильного просідання рівня. Якщо це так, то вихідні підсилювачі звукової карти занадто слабкі для цього завдання (іноді вирішується налаштування карти).

Вимоги до системи

• ОС сімейства Windows (тестувалась під Windows XP),
• підтримка звуку 44,1 ksps, 16 bit, stereo,
• наявність одного аудіо пристрою в системі (якщо виявиться кілька, то програма буде працювати з першим з них, і не факт, що веб-камера виявиться гнізда «Line In» і «Line Out»).

Особливості вимірювань, або щоб не потрапити в простір

Будь-який вимірювальний інструмент вимагає знання його можливостей та вміння правильно інтерпретувати результат. Наприклад, при використанні мультиметра варто задуматися, а яке змінне напруження він, власне, міряє (при відмінності форми від синусоїдальної)?

У 2-х частотній версії для виміру великих ємностей та індуктивностей використовується низька (1,1 кГц) частота. Кордон переходу відзначений зміною кольору шкали із зеленого на жовтий. Аналогічно змінюється і колір показань – із зеленого на жовтий при переході до вимірювань на низькій частоті.

Стереофонічний вхід звукової карти дозволяє організувати «чотирьохпровідну» схему підключення тільки для компонента, що вимірювається, схема ж підключення еталонного резистора залишається «двопровідною». За такого розкладу будь-яка нестабільність контакту роз'єму (у разі - земляного) може спотворити результат виміру. Ситуацію рятує відносно велика величина опору еталонного резистора порівняно з нестабільністю опору контакту - 100 ом проти часток ома.

І останнє. Якщо компонет, що вимірюється, - конденсатор, то він може виявитися зарядженим! Навіть розряджений електролітичний конденсатор з часом може «зібрати» заряд, що залишився. Схема не має захисту, тому ви ризикуєте вивести з ладу свою звукову карту, а в гіршому випадку - сам комп'ютер. Сказане відноситься і до тестування компонетів у пристрої, тим більше – не знеструмленому.

Величезна добірка схем, посібників, інструкцій та іншої документації на різні види вимірювальної техніки заводського виготовлення: мультиметри, осцилографи, аналізатори спектра, атенюатори, генератори, вимірники R-L-C, АЧХ, нелінійних спотворень, опорів, частотоміри, калібратори та багато іншого.

У процесі експлуатації всередині оксидних конденсаторів постійно відбуваються електрохімічні процеси, що руйнують місце з'єднання виведення з обкладинками. І через це з'являється перехідний опір, що досягає іноді десятків Ом. Струми Заряду та розряду викликають нагрівання цього місця, що ще більше прискорює процес руйнування. Ще однією частою причиною виходу з експлуатації електролітичних конденсаторів є "висихання", електроліту. Щоб вміти відбраковувати такі конденсатори, пропонуємо радіоаматорам зібрати цю нескладну схему.

Ідентифікація та перевірка стабілітронів виявляється дещо складнішою ніж перевірка діодів, тому для цього потрібен джерело напруги, що перевищує напругу стабілізації.

За допомогою цієї саморобної приставки ви зможете одночасно спостерігати на екрані однопроменевого осцилографа відразу за вісьмома низькочастотними або імпульсними процесами. Максимальна частота вхідних сигналів має перевищувати 1 МГц. По амплітуді сигнали повинні не сильно відрізнятися, принаймні не повинно бути більше 3-5-кратної відмінності.

Пристрій розрахований на перевірку багатьох вітчизняних цифрових інтегральних мікросхем. Їм можна перевірити мікросхеми серій К155, К158, К131, К133, К531, К533, К555, КР1531, КР1533, К176, К511, К561, К1109 та багато інших

Крім виміру ємності, цю приставку можна використовувати для виміру Uстаб у стабілітронів та перевірки напівпровідникових приладів, транзисторів, діодів. Крім того, можна перевіряти високовольтні конденсатори на струми витоку, що дуже допомогло мені при налагодженні силового інвертора до одного медичного приладу.

Ця приставка до частотоміру використовується для оцінки та виміру індуктивності в діапазоні від 0,2 мкГн до 4 Гн. А якщо зі схеми виключити конденсатор С1, то при підключенні на вхід приставки котушки з конденсатором, на виході буде резонансна частота. Крім того, завдяки малому значенню напруги на контурі можна оцінювати індуктивність котушки безпосередньо у схемі, без демонтажу, я думаю багато ремонтників оцінять цю можливість.

В інтернеті багато різних схем цифрових термометрів, але ми вибрали ті, що відрізняються своєю простотою, малою кількістю радіоелементів і надійністю, а лякатися того, що вона зібрана на мікроконтролері не варто, тому що його дуже легко запрограмувати.

Одну зі схем саморобного індикатора температури зі світлодіодним індикатором на датчику LM35 можна використовувати для візуальної індикації плюсових значень температури всередині холодильника та двигуна автомобіля, а також води в акваріумі чи басейні тощо. Індикація виконана на десяти звичайних світлодіодах підключених до спеціалізованої мікросхеми LM3914, яка використовується для включення індикаторів з лінійною шкалою, і всі внутрішні опори її дільника мають однакові номінали.

Якщо перед вами постає питання, як виміряти частоту обертання двигуна від пральної машини. Ми підкажемо просту відповідь. Звичайно можна зібрати простий стробоскоп, але існує і грамотніша ідея, наприклад використанням датчика Холла

Дві дуже прості схеми годинника на мікроконтроллері PIC і AVR. Основа першої схеми мікроконтролера AVR Attiny2313, а другий PIC16F628A

Отже, хочу сьогодні розглянути черговий проект на мікроконтролерах, але ще й дуже корисний у щоденних трудових буднях радіоаматора. Це цифровий вольтметр мікроконтролера. Схема його була запозичена з журналу радіо за 2010 рік і може бути легко перероблена під амперметр.

Ця конструкція описує простий вольтметр з індикаторами на дванадцяти світлодіодах. Даний вимірювальний пристрій дозволяє відображати напругу в діапазоні значень від 0 до 12 вольт з кроком в 1 вольт, причому похибка у вимірюванні дуже низька.

Розглянута схема вимірювача індуктивності котушок та ємності конденсаторів, виконана всього на п'яти транзисторах і, незважаючи на свою простоту та доступність, дозволяє у великому діапазоні визначати з прийнятною точністю ємність та індуктивність котушок. Є чотири піддіапазони для конденсаторів і цілих п'ять піддіапазонів котушок.

Думаю більшості зрозуміло, що звучання системи багато в чому визначається різним рівнем сигналу її окремих ділянках. Контролюючи ці місця, ми можемо оцінити динаміку роботи різних функціональних вузлів системи: отримати непрямі дані про коефіцієнт посилення, спотворення тощо. Крім того, результуючий сигнал просто не завжди можна прослухати, тому і застосовуються різноманітні індикатори рівня.

В електронних конструкціях та системах зустрічаються несправності, які виникають досить рідко та їх дуже складно вирахувати. Пропонований саморобний вимірювальний пристрій використовується для пошуку можливих контактних проблем, а також дає можливість перевіряти стан кабелів та окремих жил у них.

Основою цієї схеми є мікроконтролер AVR ATmega32. РК-дисплей з роздільною здатністю 128 х 64 пікселів. Схема осцилографа мікроконтролера гранично проста. Але є один істотний мінус - це досить низька частота сигналу, що вимірювається, всього лише 5 кГц.

Ця приставка здорово полегшить життя радіоаматора, якщо у нього з'явиться необхідність у намотуванні саморобної котушки індуктивності, або для визначення невідомих параметрів котушки в якійсь апаратурі.

Пропонуємо вам повторити електронну частину схеми ваг на мікроконтролері з тензодатчиком, прошивка та креслення друкованої плати до радіоаматорської розробки додається.

Саморобний вимірювальний тестер має наступні Функціональні можливості: вимірювання частоти в діапазоні від 0.1 до 15000000 Гц з можливістю зміни часу вимірювання та відображенням значення частоти та тривалості на цифровому екрані. Наявність опції генератора з можливістю регулювання частоти у всьому діапазоні від 1-100 Гц та виведенням результатів на дисплей. Наявність опції осцилограф з можливістю візуалізації форми сигналу та вимірювання його амплітудного значення. Функція вимірювання ємності, опору, а також напруги у режимі осцилографа.

Простим методом вимірювання струму в електричному ланцюзі є спосіб вимірювання падіння напруги на резисторі, послідовно з'єднаним з навантаженням. Але при протіканні струму через опір, на ньому генерується непотрібна потужність у вигляді тепла, тому його необхідно вибрати мінімально можливою величиною, що відчутно посилює корисний сигнал. Слід додати, що розглянуті нижче схеми дозволяють відмінно вимірювати як постійний, а й імпульсний струм, щоправда, з деяким спотворенням, який визначається смугою пропускання підсилювальних компонентів.

Пристрій використовується для вимірювання температури та відносної вологості повітря. Як первинний перетворювач взятий датчик вологості і температури DHT-11. Саморобний вимірювальний прилад можна використовувати в складських та житлових приміщеннях для моніторингу температури та вологості за умови, що не потрібна висока точність результатів вимірювань.

В основному для вимірювання температури використовуються температурні датчики. Вони мають різні параметри, вартість та форми виконання. Але в них є один великий мінус, що обмежує практику їх використання в деяких місцях з великою температурою середовища об'єкта вимірювання з температурою вище +125 градусів за Цельсієм. У цих випадках набагато вигідніше використовувати термопари.

Схема міжвиткового тестора і його робота задоволена проста і доступна для складання навіть електронниками-початківцями. Завдяки цьому приладу можна перевірити практично будь-які трансформатори, генератори, дроселі та котушки індуктивності номіналом від 200 мкГн до 2 Гн. Індикатор здатний визначити не тільки цілісність досліджуваної обмотки, але й добре виявляє міжвиткове замикання, а також їм можна перевірити p-n переходи у кремнієвих напівпровідникових діодів.

Для вимірювання такої електротехнічної величини як опір використовується вимірювальний прилад званий Омметр. Прилади, що вимірюють лише один опір, у радіоаматорській практиці використовуються досить рідко. Основна маса користується типовим мультиметром у режимі вимірювання опору. У рамках цієї теми розглянемо просту схему Омметра з журналу Радіо та ще простішу на платі Arduino.

Прилад дозволяє вимірювати опірвід 1 Ома до 10 МОм, ємністьвід 100 пФ до 1000 мкФ, індуктивністьвід 10 мГ до 1000 Г на семи діапазонах, що вибираються перемикачем SA1 відповідно до таблиці, зображеної на передній панелі.

Принцип роботи простого вимірника RCL, запропонованого Олександром Маньковським, ґрунтується на балансі мосту змінного струму. Балансують міст змінним резистором R11, орієнтуючись на мінімум показань мікроамперметра Р2 або зовнішнього вольтметра змінного струму, що підключається до клем Р1. Вимірюваний резистор, конденсатор або котушку індуктивності підключають до клем Х1, Х2, попередньо встановивши перемикач SA3 в положення R, С або L. Як R11 застосований дротяний резистор ППБ-ЗА.

Градуювання його шкали (див. ескіз передньої панелі приладу на рис.2) здійснюють наступним чином. SA3 переводять у положення "R", SA1 - "3", а до затискачів Х1, Х2 по черзі підключають зразкові резистори опором 100, 200, 300, ... 1000 Ом і при кожному балансі мосту ставлять відповідну позначку. Ємність конденсатора С1 підбирають по балансу моста (мінімуму відхилення стрілки Р2), встановивши SA3 в положення «З», SA1 - «5», R11 - на позначку «1», а до затискачів Х1, Х2 підключивши зразковий конденсатор ємністю 0,01 мкФ . Мережевий трансформатор Т1 повинен мати вторинну обмотку на 18 при струмі до 1 А.

Прилад дозволяє вимірювати опір від 1 Ома до 10 МОм, ємність від 100 пФ до 1000 мкФ, індуктивність від 10 до 1000 Г на семи діапазонах, що вибираються перемикачем SA1 відповідно до таблиці, зображеної на передній панелі рис.2

Радіоаматор №9/2010, с. 18, 19.

• 08.10.2014

  Стереофонічний регулятор гучності, балансу і тембру на ТСА5550 має наступні параметри: Малі нелінійні спотворення не більше 0,1% Напруга живлення 10-16В (12В номінальна) Струм споживання 15...30мА Діапазон регулювання тембру -14…+14дБ Діапазон регулювання балансу 3дБ Різниця між каналами 45дБ Відношення сигнал шум…

• 29.09.2014

  Принципова схема передавача показано на рис.1. Передавач (27МГц) видає потужність близько 0,5Вт. Як антена використовується провід 1 м завдовжки. Передавач складається з трьох каскадів - генератора (VT1), що задає, підсилювача потужності (VT2) і маніпулятора (VT3). Частота генератора, що задає, задається кв. резонатор Q1 на частоту 27 МГц. Навантажений генератор на контур.

• 28.09.2014

  Параметри підсилювача: Сумарний діапазон відтворюваних частот 12 ... 20000Гц Максимальна вихідна потужність СЧ-ВЧ каналів (Rн = 2,7 Ом, Uп = 14В) 2 * 12Вт ВЧ каналів при КНД 0,2% 2 * 8Вт Номінальна потужність НЧ каналу при КНД 0,2% 14Вт Максимальний струм споживання 8 А У даній схемі А1 - ВЧ-СЧ підсилювач, а …

• 30.09.2014

  УКХ-приймач працює у діапазоні 64-108МГц. Схема приймача заснована на 2-х мікросхемах: К174ХА34 і ВА5386, додатково в схемі присутні 17 конденсаторів і всього 2 резистора. Коливальний контур один, гетеродинний. На А1 виконаний супергетеродинний УКХ-ЧМ без УНЧ. Сигнал від антени надходить через С1 на вхід ПЧ мікросхеми А1 (висновок12). Налаштування на станцію здійснюється …