Милливольтметр переменного тока (узел Б) выполнен на транзисторе VT3 и микросхеме DA4. Каскад на полевом транзисторе, выполненный по схеме истокового повторителя, увеличивает входное сопротивление устройства до 100 МОм. Стрелочный измеритель РА1 включен на выходе усилителя в диагональ выпрямительного моста на диодах VD3, VD4 и резисторах R44, R45. Шкала милливольтметра линейна, погрешность измерений практически определяется классом применяемого стрелочного измерителя.
В конструкции прибора применен стрелочный измеритель типа М906 с током полного отклонения 50 мкА. Переключатели SA1 и SA2 галетные, типа ПГГ - 9П6Н и 3П1Н соответственно. Переключатель SA3 типа ТВ1-1.
В качестве калибровочных использованы резисторы С2-10, С-13, С2-14, остальные резисторы типа МЛТ или ОМЛТ. Конденсаторы КТ-1, КСО, МБМ, К73-17, К50-6, К50-20, возможно применение и других типов. Точность измерений прибора в определяющей мере зависит от подбора калибровочных конденсаторов, дополнительных и калибровочных резисторов, поэтому их необходимо подобрать с точностью не хуже ±0,5 %. Если же эти элементы использовать с точностью ±0,1...0,25%, то погрешность измерения практически сведется к точности используемой измерительной головки микроамперметра.
Операционные усилители К574УД1 и К140УД8 могут быть использованы с любыми буквенными индексами и возможна взаимная их замена без изменения рисунка печатной платы. Кроме того, вместо микросхемы К574УД1 можно применить К544УД2, а вместо К553УД2 микросхему К153УД2, но для каждого из этих случаев потребуется изменить рисунок токоведущих дорожек платы.
Кроме указанных на схеме типов диодов, можно использовать диоды Д311А, Д18, Д9. Транзистор КП103М можно заменить на любой транзистор из группы КП103, а КП303В на КП303Г или КП303Е. В качестве транзистора VT2 применим любой транзистор из групп КТ815 или КТ817.
Все калибровочные и дополнительные элементы подпаяны непосредственно к выводам переключателя SA1, а элементы генератора и милливольтметра размещены на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита с односторонней металлизацией. На плате генератора транзистор VT2 следует разместить на теплоотводящем радиаторе с площадью теплорассеивающей поверхности 50 см 2 . Плата милливольтметра закреплена непосредственно на выходных зажимах стрелочной измерительной головки.
Налаживание измерителя следует начать с регулировки генератора. При правильно выполненном монтаже и исправных элементах вращением движка подстроечного резистора R26 генератор устанавливают в устойчивый режим работы. Удобно наблюдать настройку генератора по экрану осциллографа, а частоту определять по электронно-счетному частотомеру.
Для установки генератора на частоту 159 Гц переключатель SA1 ставят в любое из семи верхних по схеме положений и с помощью подстросчных резисторов R21 и R22 регулируют значение частоты. Если пары конденсаторов С7, С10 и С8, С9 подобраны с точностью не хуже ±1%, то настройку на частоту 15,9 кГц производить не требуется, она обеспечивается автоматически. Следует отметить, что точная установка частот не обязательна, важно лишь, чтобы они отличались друг от друга в 100 раз. Влияние неточности установки частот легко компенсируется при калибровке прибора.
Налаживание милливольтметра сводится к установке подстроенным резистором R43 стрелки микроамперметра на последнее деление шкалы при подаче на вход милливольтметра напряжения 0,05 В частотой 159 Гц. Затем проверяют соответствие отклонения стрелки прибора при подаче на вход напряжения 0,05 В частотой 15,9 кГц. При исправных элементах схемы это обеспечивается автоматически, никаких подстроек не требуется.
Для удобства отсчета показаний шкалу микроамперметра следует выполнить на 100 делений или использовать готовую от аналогичного микроамперметра на 100 мкА, установив ее взамен шкалы 50 мкА.
Этот проект - простой LC-метр на основе популярного дешёвого микроконтроллера PIC16F682A. Он похож на другую, недавно опубликованную тут . Обычно такие функции трудно найти в дешевых коммерческих цифровых мультиметрах. И если некоторые ещё могут мерять ёмкость, то индуктивность точно нет. А значит придётся собрать такой приборчик своими руками, тем более ничего сложного в схеме нет. В нем используется PIC контроллер и все нужные файлы плат и HEX файлы для программирования микроконтроллера есть по ссылке .
Вот схема измерителя LC
Дроссель на 82uH. Общее потребление (с подсветкой) 30 мА. Резистор R11 ограничивает подсветку и должен быть рассчитан в соответствии с фактическим токопотреблением ЖК-модуля.
В измеритель нужно 9 В батарею питания. Поэтому тут использован стабилизатор напряжения 78L05. Также добавлен автоматический режим сна схемы. За время в режиме работы отвечает значение конденсатора C10 на 680nF. Это время в данном случае 10 минут. Полевой MOSFET Q2 может быть заменен на BS170.
В процессе настройки, следующей целью было сделать потребляемый ток максимально низким. С увеличением значения R11 до 1,2 ком, которые управляют подсветкой, общий ток устройства был снижен до 12 мА. Можно было уменьшить еще больше, но видимость очень страдает.
Результат работы собранного устройства
Эти фотографии показывают LC метр в действии. На первой конденсатор 1nF/1%, а на второй дроссель 22uH/10%. Прибор очень чувствителен - когда ставим щупы, то уже есть 3-5 пФ на дисплее, но это устраняется при калибровке кнопкой. Конечно можно купить готовый аналогичный по функциям измеритель, но конструкция его столь проста, что совсем не проблема спаять и самому.
Обсудить статью ИЗМЕРИТЕЛЬ LC
В Интернете много схем для изготовления дома LC метра (прибор для измерения емкости конденсаторов и индуктивности катушек). Также, почти в любом магазине электроники можно купить уже готовый измеритель. Но, первый вариант требует как минимум умения и возможность прошивать микроконтроллер, а второй вариант наличие 50 или более лишних долларов в кошельке. В моем городе оказалось проблематично купить готовый LC метр. Но мне повезло, я скачал с форума vrtp.ru архив с программой Zmeter и описанием.
С помощью пары резисторов и программы можно за час собрать измеритель комплексного сопротивления на базе ПК, к тому же программа достаточно точно показывает ESR электролитических конденсаторов. По-моему вещь нужная, а если сопоставить ее затрачиваемым ресурсам, то могу сказать – лучше схемы LC метра чем эта, я пока не видел. Собирается за час с травлением платы, настраивается за пару минут, затрат на комплектующие практически нету. Все подробности сборки и настройки программы лежат в архиве. У меня заработало сразу. Резистор на балласт 16 ом, Резистор референс 46 ом, звуковая карта Audigy SE, аудиокабель и два штекера TRS.
Ниже фотографии и скриншоты измерений.
Устройсво в сборке
конденсатор на 3300мкФ, старенький
конденсатор на 22мкФ
конденсатор на 10нФ. Для маленьких емкостей частотный диапазон надо сдвинуть как можно выше
конденсатор на 22 пика. Мелочь ниже 10 пикофарад уже неустойчиво измеряется.
индуктивность из телевизора
покупная индуктивность на 5uH
переменная индуктивность из радио.
Все что меньше 1uH можно соединить последовательно с индуктивностью на 10-20uH. Так думаю будет удобнее и надежнее измерять.
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. Практически все схемы LC метров с использованием микроконтроллеров представленные в интернете, выглядят одинаково. Идея заключается в расчете номинала неизвестных компонентов по формуле зависимости частоты от емкости и индуктивности. Для простоты своей конструкции решил использовать внутренний компаратор микроконтроллера в качестве генератора. Для отображения информации используется LCD от телефона Nokia 3310 либо ему подобный с контроллером PCD8544 и разрешением 84х48, например Nokia 5110 .
Схема lc метра на микроконтроллере
Настройка и функции
Сердцем устройства является микроконтроллер PIC18F2520 . Для стабильной работы генератора в качестве С3 и С4 лучше использовать неполярные конденсаторы либо танталовые. Реле можно использовать любое, соответствующее по напряжению (3-5 вольт), но желательно с минимально возможным сопротивлением контактов в замкнутом положении. Для звука используется буззер без встроенного генератора, или обычный пьезоэлемент.
При первом старте собранного устройства, программа автоматически запускает режим настройки контраста дисплея. Кнопками 2/4 необходимо установить приемлемый контраст и нажать кнопку OK (3). После выполнения данных действий устройство следует выключить и включить заново. Для некоторой настройки работы измерителя в меню есть раздел «Setup ». В подменю «Capacitor », необходимо указать точный номинал используемого калибровочного конденсатора (С_cal) в пФ. Точность указанного номинала напрямую влияет на точность измерения. Контролировать работу самого генератора можно с помощью частотомера в контрольной точке «B», однако лучше использовать уже встроенную систему контроля частоты в подменю «Oscillator ».
С помощью подбора L1 и С1, необходимо добиться стабильных показаний частоты в районе 500-800 кГц. Большая частота положительно влияет на точность измерения в тоже время с ростом частоты может ухудшаться стабильность генератора. Частоту и стабильность генератора, как я уже сказал выше, удобно мониторить в разделе меню «Oscillator ». При наличии внешнего калиброванного частотомера можно выполнить калибровку частотомера LC-метра. Для этого необходимо подключить внешний частотомер к контрольной точке «B» и с помощью кнопок +/- в меню «Oscillator » подобрать константу «K» таким образом, чтобы показания обоих частотомеров совпадали. Для корректной работы системы отображения состояния батареи питания, необходимо настроить резистивный делитель, построенный на резисторах R9, R10, после чего установить перемычку S1 и записать значения в поля раздела «Battery».
Порядок настройки
- - Измерить напряжение питания микроконтроллера (выводы 19 - 20). Это опорное напряжение “V.ref”
- - Измерить напряжение до резистивного делителя = U1
- - Измерить напряжение питания после делителя = U2
- - Рассчитать коэф. деления “С.div” = U1/U2
- - Внести полученные цифры в соответствующие разделы меню сохраняя их нажатием кнопки «ОК».
Также внести напряжения “V.max” - максимальное напряжение батареи питания (заполнены все сегменты отображаемой батарейки) и соответственно “V.min” - минимальное напряжение батареи питания (все сегменты батарейки погашены, прибор сигнализирует о необходимой смене или заряде батареи питания). Значения напряжения питания для отображения промежуточных сегментов на пиктограмме батарейки, будут рассчитаны автоматически после внесения информации о “V.max” и “V.min”.
Использование стабилизатора для питания схемы обязательно, так как опорное напряжение должно быть стабильным и не меняться при разряде батареи.
Работа с устройством
Ещё меню lc-метра содержит разделы Light , Sound , Memory . В разделе Light есть возможность включить либо отключить подсветку LCD. Раздел Sound , для вкл/откл звука. В разделе Memory можно посмотреть результаты последних 10 измерений, а также (для новичков) увидеть полученный результат в разных единицах измерения. Назначение кнопок описывают пиктограммы, размещенные в нижней части экрана.
- (F ) - “Function” переход в меню Setup
- (M ) - “Memory” сохранение результатов измерения в памяти
- (☼ ) - “Light” вкл/откл подсветки
- (C ) - “Calibration” калибровка
Главный экран содержит условную шкалу погрешности в измерениях, которую необходимо контролировать и в случае необходимости своевременно выполнять калибровку.
Измерение емкости
1. Переключить устройство в режим измерения емкости. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.
2. Подключить измеряемый конденсатор к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).
Измерение индуктивности
1. Переключить устройство в режим измерения индуктивности. Замкнуть клеммы. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.
2. Подключить измеряемую индуктивность к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).
Видео работы измерителя
В качестве корпуса задействовал геройски погибший при ремонте телевизора китайский тестер.
Все файлы - прошивки контроллера, платы в Lay и так далее можно или на форуме. Материал предоставил - Савва . Автор схемы R2-D2 .
Обсудить статью LC МЕТР
Цифровой LC-метр удобный для испытания оборудования, который вы можете сделать для себя для измерения индуктивности и емкости в широком диапазоне. Цифровой LC-метр основан на оригинальной методике измерений, обеспечивает удивительную точность и прост в сборке. Многие современные цифровые мультиметры имеют широкие диапазоны измерения емкости, особенно в дорогих моделях.
Это отличается от профессионалов, которые в течение последнего времени могли использовать цифровые измерители LCR. Они позволяют быстро и автоматически измерять практически любой пассивный компонент, часто измеряя не только их первичный параметр (например, индуктивность или емкость), но и один или несколько вторичных параметров. Тем не менее, многие из этих приборов имеют высокую цену, благодаря микроконтроллерной технологии эта ситуация несколько изменилась за последние несколько лет, и теперь стали гораздо более доступны цифровые приборы. К ним относятся как профессиональные, так и самодельные приборы, а также устройство, описанное здесь.
Основные особенности цифровой LC-метр
Как показано на рисунке в тексте, наш новый цифровой LC-метр очень компактен. Он прост в сборке, имеет жидкокристаллический дисплей и его можно разместить в небольшом корпусе. Себестоимость цифровой LC-метр не высока так что каждый желающий может это себе позволить. Несмотря на свою скромную цену, цифровой LC-метр предлагает автоматическое прямое цифровое измерение в широком диапазоне емкости (C) и индуктивности (L) с разрешением в 4 знака. Фактически, он измеряет емкость от 0,1 до 800нФ и индуктивность от 10 до 70мГн. Точность измерения также удивительно хорошая, лучше, чем ± 1% от показаний. Цифровой LC-метр работает от 9В до 12В постоянного тока, потребляя в среднем ток менее 20 мА. Это означает, что он может питаться от 9В батареи встроенной в корпус или от внешнего блока питания.
Как работает цифровой LC-метр
Впечатляющие характеристики цифровой LC-метр зависят от оригинальной методики измерений, разработанной около 12 лет назад Нилом Хехтом из штата Вашингтон в США. Он использует тестовый генератор широкого диапазона, частота которого изменяется путем подключения неизвестной индуктивности или конденсатора, которую вы измеряете.
Результирующее изменение частоты измеряется микроконтроллером, который затем вычисляет значение компонента и отображает его непосредственно на жидкокристаллическом дисплее. Так что в приборе в основном только две ключевые части: (1) сам тестовый генератор и (2) Микроконтроллер, который измеряет его частоту (с измеряемым компонентом и без него) и вычисляет значение компонента. Для достижения надежной генерации в широком частотном диапазоне тестовый генератор основан на аналоговом компараторе с положительной обратной связью смотрим на рисунке. Эта конфигурация имеет естественную склонность к генерации из-за очень высокого усиления между входом и выходом компаратора. При первом включении питания (+ 5 В) неинвертирующий (+) вход компаратора удерживается при половине напряжения питания (+2,5) V делителем смещения, образованным двумя резисторами сопротивлением 100к.
Однако напряжение на инвертирующем входе изначально равно нулю, поскольку конденсатору 10мФ на этом входе требуется время для зарядки через резистор обратной связи сопротивлением 47к. Таким образом, с неинвертирующим входом, намного более положительным, чем его инвертирующий вход, компаратор первоначально переключает свой выходной сигнал на высокий уровень (т. е. на + 5 В). Как только это происходит, конденсатор 10 мФ на инвертирующем входе начинает заряжаться через резистор 47к и таким образом, напряжение на этом входе возрастает экспоненциально. Как только оно поднимается немного выше уровня + 2,5 В, выход компаратора внезапно переключается на низкий уровень. Это низкое напряжение подается обратно на неинвертирующий вход компаратора через резистор обратной связи сопротивлением 100к. Он также подключен через входной конденсатор 10 мФ к настроенной цепи, образованной индуктивностью L1 и конденсатором C1. Это вызывает генерацию на своей резонансной частоте.
Как показано на рисунке, неизвестный компонент подключается через тестовые клеммы. Затем он подключается к настроенной цепи генератора через переключатель S1. При измерении неизвестного конденсатора S1 переключается в положение «C», так что конденсатор подключается параллельно C1. В качестве альтернативы для неизвестной индуктивности S1 переключается в положение «L», так что бы индуктивность соединялась последовательно с L1. В обоих случаях добавленные значения Cx или Lx снова вызывают изменение частоты генератора на новую частоту (F3). Как и в случае с F2, это всегда будет ниже, чем F1. Таким образом, измеряя F3, как и ранее, и отслеживая положение переключателя S1 (что осуществляется через соединение C / L на выводе 12 IC1), микроконтроллер может рассчитать значение неизвестного компонента, используя одно из уравнений, показанных в нижней части поля уравнений – т. е. раздел с надписью: «В режиме измерения».
Из этих уравнений вы можете видеть, что микроконтроллер имеет довольно максимальное «сжатие чисел», как в режиме калибровки, когда он вычисляет значения L1 и C1, так и в режиме измерения, когда он вычисляет значение Cx или Lx. Каждое из этих значений должно быть рассчитано с высокой степенью разрешения и точности. Для достижения этого в прошивке микроконтроллера необходимо использовать некоторые математические вычисления с 24-разрядными числами с плавающей запятой.
Так как эта оригинальная, но в то же время простая схема измерения используется для создания практичного прибора, видно из полной принципиальной схемы цифровой LC-метр высокой точности, показанной на рисунке. Это даже проще, чем вы могли бы ожидать, потому что нет отдельного компаратора, который сформировал бы ядро измерительного генератора. Вместо этого мы используем компаратор, встроенный в сам микроконтроллер (IC1). Как показано, микроконтроллер IC1 представляет собой PIC16F628A и фактически содержит два аналоговых компаратора, которые можно настраивать различными способами. Здесь мы используем компаратор 1 (CMP1) в качестве измерительного генератора. Компаратор 2 (CMP2) используется только для обеспечения некоторого дополнительного «возведения в квадрат» выхода CMP1, а затем его выход управляет внутренней схемой подсчета частоты. Схема генератора практически не отличается от схемы, показанной на рисунке.
Обратите внимание, что IC1 управляет реле RLY1 (которое переключает калибровочный конденсатор C2 в цепь и из нее) через линию RB7 его порта ввода / вывода B (контакт 13). Диод D1 служит для защиты внутренней схемы микроконтроллера от индуктивных всплесков, когда реле выключается. Во время работы IC1 определяет, в каком положении находится переключатель S1 в режиме использования RB6 (вывод 12). Он поднимается вверх, когда S1b находится в положении «C» и в низ, когда S1b находится в положении «L». Кварц X1 (4 МГц) устанавливает тактовую частоту микроконтроллера IC1, в то время как соответствующие конденсаторы 33 пФ обеспечивают правильное согласование для обеспечения надежного запуска тактового генератора. Результаты вычислений микроконтроллера IC1 выводятся на стандартный 2 × 16 ЖК-модуль. Это управляется непосредственно через контакты портов RB0-RB5. Потенциометр VR1 позволяет настроить оптимальную контрастность ЖК-дисплея.
Если вы видите частоту на дисплее в правильном диапазоне, запишите значение, затем выключите и переведите перемычку в положение LK1. Снова включите питание и убедитесь, что на ЖК-дисплее теперь отображается другое восьмизначное число после калибровки. Это будет F2 – т.е. частота генератора, когда конденсатор C2 подключается параллельно с C1. Поскольку оба конденсатора номинально имеют одинаковое значение, F2 должно быть очень близко к 71% от F1. Это потому, что удвоение емкости уменьшает частоту на коэффициент, равный квадратному корню из двух (т. Е. 1 / √2 = 0,707). Если ваши показания для F2 находятся далеко от 71% от F1, вам может потребоваться заменить C2 на другой конденсатор, значение которого ближе к C1. С другой стороны, если F2 точно такой же, как F1, это говорит о том, что реле RLY1 на самом деле не переключило С2 вообще. Это может быть связано с плохим паяным соединением на одном из контактов RLY1, или вы, возможно, неправильно установили его на плате. Как только вы получите сопоставимые показания для F1 и F2, ваш цифровой LC-метр будет готов для калибровки и использованию. Если у вас нет конденсатора с известным значением для выполнения собственной точной калибровки, вам придется полагаться на собственную авто калибровку прибора (которая в значительной степени зависит от точности конденсатора C2). В этом случае просто удалите все перемычки с LK1 на LK4 и установите плату прибора в корпус.
Точная настройка калибровка цифровой LC-метр
Если у вас есть конденсатор известного значения (потому что вы смогли измерить его с помощью высокоточного измерителя LCR), вы можете легко использовать его для точной настройки калибровки цифрового LC-метра. Сначала включите устройство и дайте ему поработать, а затем он проходит через последовательность «Калибровка» и «C = NN.N pF». После этого подождите минуту или две и нажмите кнопку обнуления (S2), убедившись, что на ЖК-дисплее отображается правильно обнуленное сообщение, т. е. «C = 0,0 пФ». Затем подключите конденсатор известного значения к тестовым клеммам и обратите внимание на индикатор. Он должен быть достаточно близок к значению конденсатора, но может быть несколько высоким или низким. Если показание слишком низкое, установите перемычку LK4 на задней панели и посмотрите на ЖК-дисплей. Каждые 200мс или около того показания будут увеличиваться по мере того, как микроконтроллер PIC регулирует коэффициент масштабирования измерителя в ответ на перемычку. Как только показание достигнет правильного значения, быстро снимите перемычку, чтобы завершить настройку калибровки.
И наоборот, если показания измерителя для известного конденсатора слишком высокие, выполните ту же процедуру, но с перемычкой в положении LK3. Это заставит микроконтроллер уменьшать масштабный коэффициент измерителя каждый раз, когда он делает измерение, и, как и прежде, идея состоит в том, чтобы убрать перемычку LK3, как только показание достигнет правильного значения. Если вы недостаточно быстро снимаете перемычку вовремя из этих процедур калибровки, микроконтроллер будет «перерегулировать». В этом случае вам просто нужно использовать противоположную процедуру, чтобы вернуть показания к правильному значению. На самом деле, вам может потребоваться несколько раз отрегулировать калибровку взад и вперед, пока вы не убедитесь, что она правильная. Как упоминалось ранее, микроконтроллер PIC сохраняет свой масштабный коэффициент в своей EEPROM после каждого измерения во время этих процедур калибровки. Это означает, что вам нужно выполнить калибровку только один раз. Также обратите внимание, что, когда вы калибруете прибор таким образом, используя конденсатор с известным значением, он также автоматически калибруется для измерений индуктивности. Прошивка для цифровой LC-метр.
