На, казалось бы, морально устаревшем контроллере 2051, мы не раз задумывались о том, чтобы собрать похожий измеритель, но на более современном контроллере, чтобы снабдить его дополнительными возможностями. Критерий поисков, в основном, был только один - это широкие диапазоны измерения. Однако, все аналогичные схемы, найденные в интернете, имели даже программное ограничение диапазонов, причём довольно значительное. Для справедливости стоит заметить, что вышеназванный прибор на 2051 вообще не имел ограничений (они были лишь аппаратными), а программно в нём даже были заложены возможности измерения - мега и -гига значений!

Как-то, изучая в очередной раз схемы, мы обнаружили полезнейший прибор - LCM3, обладающий приличным функционалом при небольшом количестве деталей. Прибор умеет в широчайших пределах измерять индуктивность, ёмкость неполярных конденсаторов, ёмкость электролитических конденсаторов, ESR, сопротивления (в том числе - сверхмалые), оценивать качество электролитических конденсаторов. Работает прибор на известном принципе измерения частоты, однако интересен тем, что генератор собран на встроенном в микроконтроллер PIC16F690 компараторе. Возможно, параметры этого компаратора не хуже, чем у LM311, ведь заявленные диапазоны измерений таковы:

• ёмкость 1пФ - 1нФ с разрешением 0,1пФ и точностью 1%
• ёмкость 1нФ - 100нФ с разрешением 1пФ и точностью 1%
• ёмкость 100нФ - 1мкФ с разрешением 1нФ и точностью 2,5%
• ёмкость электролитических конденсаторов 100нФ - 0,1Ф с разрешением 1нФ и точностью 5%
• индуктивность 10нГн - 20Гн с разрешением 10нГн и точностью 5%
• сопротивление 1мОм - 30Ом с разрешением 1мОм и точностью 5%

Более подробно ознакомиться с описанием прибора на венгерском можно на странице:

Применённые в измерителе решения нам понравились, и мы решили не собирать новый прибор на атмеловском контроллере, а применить PIC. От этого венгерского измерителя была взята частично (а затем - и полностью) схема. Затем была декомпилирована прошивка, и на её основе написана новая, под собственные нужды. Однако, авторская прошивка настолько хороша, что с ней прибор, наверное, не имеет аналогов.

Нажмите для увеличения
Особенности измерителя LCM3:

• при включении прибор должен находиться в режиме измерения ёмкости (если же он находится в режиме измерения индуктивности, то соответствующей надписью на экране попросит перевести с другой режим)
• танталовые конденсаторы должны быть с возможно меньшим ESR (менее 0,5 Ом). ESR конденсатора CX1 33нФ также должен быть низким. суммарный импеданс этого конденсатора, индуктивности и кнопки переключения режимов не должен превышать 2,2 Ом. Качество этого конденсатора вцелом должно быть очень хорошим, он должен иметь малый ток утечки, поэтому стоит выбирать из высоковольтных (например, на 630 вольт) - полипропилен (MKP), стирофлекс-полистирол (KS, FKS, MKS, MKY ?). Конденсаторы C9 и C10, как написано на схеме, - полистирол , слюда, полипропилен. Резистор сопротивлением 180 Ом должен иметь точность 1%, резистор 47 Ом также должен быть 1%.
• прибор оценивает "качество" конденсатора. точной информации, какие именно параметры рассчитываются, нет. вероятно, это - утечка, тангенс угла потерь диэлектрика, ESR. "качество" отображается в виде закрашенного стаканчика: чем меньше он заполнен, тем лучше конденсатор. у неисправного конденсатора стаканчик закрашен полностью. однако, такой конденсатор можно применять в фильтре линейного стабилизатора.
• дроссель, используемый в приборе, должен быть достаточно габаритным (выдерживать ток не менее 2А без насыщения) - в виде "гантельки" или на броневом сердечнике.
• иногда при включении прибор выдаёт на экране "Low Batt". при этом нужно отключить и снова включить питание (вероятно, глюк).
• имеется несколько версий прошивки данного прибора: 1.2-1.35, причём последняя, по словам авторов, оптимизирована для дросселя на броневом сердечнике. однако, на дросселе в виде гантельки она также работает и только в этой версии оценивается качество электролитических конденсаторов.
• к прибору возможно подключить небольшую приставку для внутрисхемного (без выпаивания) измерения ESR электролитических конденсаторов. Она понижает напряжение, прилагаемое к проверяемому конденсатору, до 30мВ, при котором полупроводники не открываются и не влияют на измерение. Схему можно найти на авторском сайте.
• Режим измерения ESR включается автоматически перетыканием щупов в соответствующее гнездо. Если при этом вместо электролитического конденсатора будет подключен резистор (до 30 Ом), то прибор автоматически переключится в режим измерения малых сопротивлений.

Калибровка в режиме измерения ёмкости:

• нажать кнопку калибровки
• отпустить кнопку калибровки

Калибровка в режиме измерения индуктивности:

• замкнуть щупы прибора
• нажать кнопку калибровки
• дождаться появления сообщения R=....Ом
• отпустить кнопку калибровки
• дождаться сообщения об окончании калибровки

Калибровка в режиме измерения ESR:

• замкнуть щупы прибора
• нажать кнопку калибровки, на экране будут отображены напряжение, прилагаемое к измеряемому конденсатору (рекомендуемые значения - 130...150 мВ, завитит от дросселя, который нужно размещать подальше от металлических поверхностей) и частота измерения ESR
• дождаться сообщения R=....Ом
• отпустить кнопку калибровки
• показания сопротивления на экране должны стать нулевыми

Реализована также возможность указать ёмкость калибровочного конденсатора вручную. Для этого собирается следующая схема и подключается к разъёму программирования (схему можно и не собирать, а просто замыкать нужные контакты):

Затем:

• подключить схему (либо замкнуть vpp и gnd)
• включить прибор и нажать кнопку калибровки, при этом на экране появится значение калибровочной ёмкости
• кнопками DN и UP скорректировать значения (возможно, в разных версиях прошивки для ускоренной корректировки работают основные кнопки calibrate и mode)
• в зависимости от версии прошивки, возможен и другой вариант: после нажатия кнопки калибровки, на экране появляется значения калибровочной ёмкости, которое начинает расти. Когда доходит до нужного значения, нужно остановить рост кнопкой mode и разомкнуть vpp и gnd. Если же не успели вовремя остановить и перескочили нужное значение, то кнопкой калибровки можно его уменьшить
• отключить схему (либо разомкнуть vpp и gnd)

Авторская прошивка v1.35: lcm3_v135.hex

Печатная плата: lcm3.lay (один из вариантов с форума vrtp).

На прилагаемой печатной плате контрастность дисплея 16*2 задаётся делителем напряжения на резисторах сопротивлением 18к и 1к. При необходимости нужно подобрать сопротивление последнего. FB - ферритовый цилиндрик, вместо него можно поставить дроссель. Для большей точности вместо резистора 180 Ом используются два по 360 в параллель. Перед установкой кнопки калибровки и переключателя режимов измерения, обязательно проверьте тестером их распиновку: часто встречается такая, которая не подходит.

Корпус для прибора, следуя традиции (раз , два), сделан из пластмассы и окрашен краской "чёрный металлик". Изначально прибор питался от зарядного устройства для мобильного телефона 5В 500мА через гнездо mini-USB. Это - не лучший вариант, так как питание подключалось к плате измерителя уже после стабилизатора, а насколько оно стабильно в зарядке от телефона - неизвестно. Затем внешнее питание было заменено на литиевый аккумулятор с модулем зарядки и повышающим преобразователем , возможные помехи от которого прекрасно убираются обычным LDO стабилизатором , присутствующим на схеме.

В заключение хочется добавить, что автор вложил в этот измеритель максимум возможностей, сделав его незаменимым для радиолюбителя.

Этот проект - простой LC-метр на основе популярного дешёвого микроконтроллера PIC16F682A. Он похож на другую, недавно опубликованную тут конструкцию . 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.

Я уверен, что этот проект не является новым, но это собственная разработка и хочу, чтобы этот проект так, же был известен и полезен.

Схема LC метра на ATmega8 достаточно проста. Осциллятор является классическим и выполнен на операционном усилителе LM311. Основная цель, которую я преследовал при создании данного LC метра - сделать его не дорогим и доступным для сборки каждым радиолюбителем.

Этот проект доступен в Интернете на нескольких языках. В это время математика казалась слишком сложной. Тогда общая точность будет ограничена поведением осциллятора и одним «калибровочным конденсатором». Надеюсь, это следует за «хорошо известной формулой резонансной частоты». Ошибка составила 3% для конденсаторов 22 мкФ. «Гринкап» был бы подходящей заменой, но керамический конденсатор не может быть хорошим выбором. Некоторые из них могут иметь большие потери.

У меня нет причин подозревать какие-либо странные нелинейности в показаниях для низкоценных компонентов. Малые значения компонентов, теоретически, прямо пропорциональны разности частот. Программное обеспечение по своей сути следует этой пропорциональности.

Характеристики LC-метра:

• Измерение емкости конденсаторов: 1пФ - 0,3мкФ.
• Измерение индуктивности катушек: 1мкГн-0,5мГн.
• Вывод информации на ЖК индикатор 1×6 или 2×16 символов в зависимости от выбранного программного обеспечения

Для данного прибора я разработал программное обеспечение , позволяющее использовать тот индикатор, который есть в распоряжении у радиолюбителя либо 1х16 символьный ЖК-дисплей, либо 2х 16 символов.

Еще вопрос о проекте?

Теперь можно спроектировать настроенную схему, построить ее и дать ей резонировать на правильной частоте в первый раз, каждый раз. Пожалуйста, проверьте это, прежде чем отправлять мне по электронной почте . Это может просто ответить на ваш вопрос. Вам нужно измерить индуктивность, но у вас нет никакого мультиметра, чтобы сделать это или даже осцилоскоп, чтобы наблюдать сигнал.

Ну, независимо от частоты или того, как сильно ударит колокол, он будет звонить на его резонансную частоту. Теперь микроконтроллеры ужасны при анализе аналоговых сигналов. В этом случае это будет 5 вольт от ардуино. Мы заряжаем схему в течение некоторого времени. Затем мы меняем напряжение от 5 вольт непосредственно до того, что этот импульс заставит цепь резонировать, создавая смягченный синусоидальный сигнал, осциллирующий при резонансной частоте. Нам нужно измерить эту частоту, а затем использовать формулы, получившие значение индуктивности.

Тесты с обоих дисплеев, дали отличные результаты. При использовании дисплея 2х16 символов в верхней строке отображается режим измерения (Cap – емкость, Ind –) и частота генератора, в нижней же строке результат измерения. На дисплее 1х16 символов слева отображается результат измерения, а справа частота работы генератора.

Принципиальная схема измерителя емкости и индукции

Резонансная частота связана со следующей ситуацией.

Поскольку наша волна является истинной синусоидальной волной, она проводит равное время выше нуля вольт и ниже нуля вольт. Затем это измерение можно удвоить, чтобы получить период, а инверсный период - это частота.

Диапазоны измерения емкости

Поскольку схема резонирует, эта частота является резонансной частотой. Решение для индуктивности приведет к уравнению моряка. После этого мы останавливаем импульс, и цепь резонирует. Компаратор будет выдавать квадратный сигнал с той же частотой, которую ардуино будет измерять с помощью функции импульсов, измеряющей время между каждым импульсом прямоугольной волны.

Однако, чтобы поместить на одну строку символов измеренное значение и частоту, я сократил разрешение дисплея. Это ни как не сказывается на точность измерения, только чисто визуально.

Как и в других известных вариантах, которые основаны на той же универсальной схеме, я добавил в LC-метр кнопку калибровки. Калибровка проводится при помощи эталонного конденсатора емкостью 1000пФ с отклонением 1%.

Постройте следующую схему и загрузите код и начните измерять индуктивность. Удалите эту строку после этой емкости =. Конденсаторы и индукторы могут быть объединены для создания резонансных схем, которые имеют ярко выраженные частотные характеристики. Количество емкостей и индуктивность этих устройств определяют как резонансную частоту, так и резкость кривой отклика, которую эти схемы проявляют.

Если емкость и индуктивность параллельны, они имеют тенденцию пропускать электрическую энергию, которая осциллирует на резонансной частоте и блоке, то есть представляет собой более высокий импеданс для других частей частотного спектра. Если они находятся в последовательной конфигурации, они имеют тенденцию блокировать электрическую энергию, которая колеблется на резонансной частоте и пропускать другие части спектра частот.

При нажатии кнопки калибровки отображается следующее:

Измерения, проведенные с помощью данного прибора на удивление точны, и точность во многом зависит от точности стандартного конденсатора, который вставляется в цепь, когда вы нажимаете кнопку калибровки. Метод калибровки устройства заключается всего лишь в измерении емкости эталонного конденсатора и автоматической записи его значения в память микроконтроллера.

Существует множество приложений для резонансных схем, включая выборочную настройку в радиопередатчиках и приемниках и подавление нежелательных гармоник. Индуктор и конденсатор в параллельной конфигурации известны как контур резервуара. Условие резонанса происходит в цепи, когда.

Проверка и калибровка

Это может произойти только с определенной частотой. Уравнение можно упростить до. Из этой информации можно, зная емкостные и индуктивные параметры схемы, найти резонансную частоту. В общем случае осциллятор в электронной схеме преобразует напряжение питания постоянного тока в выход переменного тока, который может состоять из множества сигналов, частот, амплитуд и рабочих циклов. Или выход может быть основной синусоидальной волной без какого-либо другого гармонического контента.

Хочу представить схему измерителя емкости и индуктивности небольших величин, прибор, часто просто необходимый в радиолюбительской практике. Измеритель выполнен в виде usb-приставки к компьютеру, индикация показаний происходит в специальной программе на экране монитора.

Характеристики:

Диапазон измерения C : 0.1pF - ~1µF. Переключение диапазонов автоматическое: 0.1-999.9pF , 1nF-99.99nF , 0.1µF-0.99µF .

Целью построения усилителя является проектирование схемы, которая не будет входить в колебания. В усилителе, не предназначенном для работы в качестве генератора, ограниченное количество положительной обратной связи можно использовать для увеличения коэффициента усиления. Переменное сопротивление может быть размещено последовательно с обратной связью, чтобы предотвратить колебание схемы. Расстояние между микрофоном и громкоговорителем ведет себя как сопротивление для аудиочастотных волн.

Они аналогичны электромеханическим резонаторам, таким как кварцевые кварцевые генераторы. Связь между генератором и генератором должна быть ослабленной. Мы настраиваем схему генератора, чтобы увидеть максимальное напряжение в зондовом зонде, подключенном к цепи резервуара.

Диапазон измерения L : 0.01µH - ~100mH. Переключение диапазонов автоматическое: 0.01-999.99µH , 1mH-99.99mH .

Преимущества:

Устройство не требует драйвера.

Программа не требует установки.

Не требует настройки (За исключением процедуры калибровки, которая, к слову, не требует доступа к схеме).

Не нужно подбирать точные номиналы калибровочных емкости и индуктивности (допустим разброс до ±25%! от указанных).

Вот схема измерителя LC

Теперь схема находится в резонансе, эта частота представляет собой резонансную частоту схемы. Затем измеряем напряжение цепи генератора на резонансной частоте. Мы меняем частоту генератора немного выше и ниже резонанса и определяем две частоты: напряжение на цепи в 707 раз превышает значение при резонансе. Напряжение в резонансе 707 раз составляет -3 дБ.

Полоса пропускания генератора представляет собой разницу между частотами, соответствующими этим двум 707 точкам. Выход генератора сигналов подключается к катушке связи, имеющей около 50 оборотов. Для частот в мегагерцевом диапазоне мы размещаем катушку связи примерно на 20 см от контура генератора. Расстояние в 20 см должно обеспечивать свободную связь между катушкой и осциллятором.

Органов управления на схеме нет, все управление (переключение режимов измерения, L или С, а так же калибровка прибора) происходит из управляющей программы. Пользователю доступны лишь две клеммы, для установки в них измеряемой детали, usb разъем и светодиод, который горит при запущенной управляющей программе и мигает в противном случае.

Затем мы соединяем зонд с контуром генератора. Подключение заземления зонда должно подключаться к корпусу тюнерного конденсатора. Зонд подключается к осциллографу. Из-за 100-кратного затухания в датчике выход генератора сигнала обычно должен быть достаточно высоким.

Теперь трассировка области пробегает слева направо, а левая сторона - начальная частота, а правая сторона - частота останова. Хорошее место для начала - частота развертки, составляющая около 10 герц. Мы можем повернуть конденсатор тюнера и получить кривую осциллятора на экране осциллографа. Регулятор амплитуды генератора развертки регулирует высоту пика кривой. Большим преимуществом этого метода является то, что изменения резонансной частоты схемы осциллятора могут быть непосредственно видны на экране.

Сердцем прибора является LC генератор на компараторе LM311. Для успешного вычисления величины измеряемой емкости/индуктивности нам должны быть точно известны значения установленных refC и refL, а так же частота генератора. За счет использования мощности компьютера в процессе калибровки прибора будут перебираться все возможные значения refC±25% и refL±25%. Затем из массива полученных данных в несколько этапов будут выбираться наиболее подходящие, об алгоритме ниже. За счет этого алгоритма не нужно с точностью подбирать значения емкости и индуктивности для применения в приборе, можно ставить просто, что есть и не заботится о точности номиналов. Тем более значения refC и refL могут в широком диапазоне отличаться от указанных на схеме.

Осциллятор Армстронга изначально использовался в вакуумных трубчатых передатчиках. Катушка может быть отрегулирована так, чтобы колебание цепи колебалось. Это на самом деле делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов. Активное устройство, усилитель, может быть биполярным переходным транзистором, полевым транзистором, операционным усилителем или вакуумной трубкой.

Это вместо настройки одного из конденсаторов или путем введения отдельного переменного конденсатора последовательно с индуктором. Разница заключается в том, что вместо емкости с центральным касанием в сочетании с индуктором он использует индуктивность с центральным касанием в сочетании с конденсатором. Сигнал обратной связи поступает от индуктора с центральным ответвлением или последовательного соединения между двумя катушками индуктивности.

Микроконтроллер с помощью библиотеки V-USB , организовывает связь с компьютером а так же производит подсчет частоты с генератора. Впрочем, расчетом частоты тоже занимается управляющая программа, микроконтроллер лишь отправляет необработанные данные с таймеров.

Микроконтроллер - Atmega48, но возможно так же применить Atmega8 и Atmega88, прошивки для трех разных микроконтроллеров прилагаю.

Эти индуктивности не обязательно должны быть взаимно соединены, поэтому они могут состоять из двух отдельных последовательно соединенных катушек, а не одного устройства с центральным касанием. В варианте, имеющем катушку с центральным ударом, индуктивность больше, потому что два сегмента связаны магнитной связью.

В генераторе Хартли частоту можно легко регулировать с помощью переменного конденсатора. Схема относительно простая, с низким количеством компонентов. Высокочастотный стабилизированный генератор может быть построен путем замены кварцевого резонатора на конденсатор.

Реле K1 - миниатюрное с двумя группами на переключение. Я применил РЭС80, загнув ножки пинцетом как у РЭС80-1 для поверхностного монтажа, с током срабатывания 40мА. Если нет возможности найти реле способное сработать от 3.3v с небольшим током, можно применить любое реле на 5v, заменив соответственно R11, K1 каскадом, нарисованным пунктиром.

Это улучшение по сравнению с осциллятором Колпитта, при котором колебания могут не возникать на определенных частотах, делающих пробелы в спектре. Как и другие осцилляторы, цель состоит в том, чтобы обеспечить комбинированное усиление, большее единицы, на резонансной частоте, чтобы поддерживать колебания. Один транзистор может быть сконфигурирован как общий базовый усилитель, а другой - как эмиттерный повторитель. Выход последователя эмиттера, подключенного обратно к входу базового транзистора, поддерживает колебания в цепи Пельца.

Варактор представляет собой обратный диод. В частности, величина обратного смещения определяет толщину зоны истощения в полупроводнике. Толщина зоны истощения пропорциональна квадратному корню напряжения, который обращает смещение диода, и емкость обратно пропорциональна этой толщине, и поэтому она обратно пропорциональна квадратному корню от приложенного напряжения.

Кварц на 12MHz я тоже применил миниатюрный, размером даже чуть меньше часового.

Управляющая программа.

Управляющая программа написана в среде Embarcadero RAD Studio XE на языке С++. Главное и основное окно, в котором происходит отображение измеряемого параметра выглядит так:

Из элементов управления на главной форме видны всего три кнопки. - Выбор режима измерения, C - измерение емкости и L - измерение индуктивности. Выбрать режим можно также нажатием клавиш C или L на клавиатуре. - Кнопка установки нуля, но пользоваться ей, надо сказать, придется не часто. Каждый раз при запуске программы и переключении в режим С, ноль устанавливается автоматически. Для установки нуля в режиме измерения L надо установить перемычку в клеммы прибора, если в этот момент на экране покажется ноль, значит установка прошла автоматически, если же на экране показания больше нуля, надо нажать кнопку установки нуля и показания обнулятся.

Соответственно, выход простого источника питания постоянного тока может переключаться через диапазон резисторов или переменное сопротивление для настройки генератора. Варакторы предназначены для эффективного использования этого свойства. Твердое тело с любой степенью эластичности будет вибрировать до некоторой степени при приложении механической энергии. Примером может служить гонг, пораженный молотком. Если его можно заставить непрерывно звонить, он может работать как резонансный контур в электронном генераторе.

Кварцевый кристалл неизбежно подходит для этой роли, поскольку он очень устойчив по отношению к его резонансной частоте. Резонансная частота зависит от размера и формы кристалла. Кристалл кварца как резонатор обладает удивительной добродетелью обратного электричества. Это означает, что при правильном разрезе, заземлении, монтаже и оборудовании клеммами он реагирует на приложенное напряжение, слегка меняя форму. Когда напряжение будет удалено, оно вернется к исходной пространственной конфигурации, создавая напряжение, которое может быть измерено на клеммах.

Процесс калибровки прибора очень прост. Для этого нам понадобится конденсатор с известной емкостью и перемычка - кусочек провода минимальной длины. Емкость может быть любой, но от точности примененного для калибровки конденсатора будет зависеть точность прибора. Я применил конденсатор K71-1 , емкостью 0,0295µF, точностью ±0,5%.

Для начала калибровки нужно ввести значения установленных refC и refL (Только при первой калибровки, впоследствии эти значения сохранятся в памяти устройства, впрочем их всегда можно изменить). Напомню, что значения могут на порядок отличатся от указанных на схеме, а так же совершенно не важна их точность. Далее следует ввести значение калибровочного конденсатора и нажать кнопку "Start Calibration". После появления сообщения "Insert the calibration capatitor" установите калибровочный конденсатор (у меня 0,0295µF) в клеммы прибора и ждите несколько секунд до появления сообщения "Insert the jumper". Извлеките конденсатор из клемм и установите в клеммы перемычку, подождите несколько секунд до появления сообщения "Calibration completed" на зеленом фоне, извлеките перемычку. При возникновении ошибки в процессе калибровки (например, слишком рано извлекли калибровочный конденсатор) будет выведено сообщение об ошибке на красном фоне, в таком случае просто повторите процедуру калибровки сначала. Всю последовательность калибровки в виде анимации можно видеть на скриншоте слева.

По завершению калибровки все калибровочные данные, а так же значения установленных refC и refL будут записаны в энергонезависимую память микроконтроллера. Таким образом в памяти конкретного прибора хранятся установки, конкретно для него.

Алгоритм работы программы

Подсчет частоты выполнен с использованием двух таймеров микроконтроллера. 8-битный таймер работает в режиме подсчета импульсов на входе T0 и генерирует прерывание через каждые 256 импульсов, в обработчике которого инкрементируется значение переменной-счетчика (COUNT). 16-битный таймер работает в режиме очистки по совпадению и генерирует прерывание раз в 0.36 секунд, в обработчике которого сохраняется значение переменной-счетчика (COUNT) а так же остаточное значение счетчика 8-битного таймера (TCNT0) для последующей передачи на компьютер. Дальнейшим расчетом частоты занимается уже управляющая программа. Имея два параметра (COUNT и TCNT0) частота генератора (f) рассчитывается по формуле:

Зная частоту генератора, а так же значения установленных refC и refL можно определить номинал подключенной для измерения емкости/индуктивности.

Калибровка, со стороны программы, происходит в три этапа. Я приведу наиболее интересную часть кода программы - функции, ответственные за калибровку.

1) Первый этап. Сбор в массив всех значений из диапазона refC±25% и refL±25%, при которых вычисленные L и C очень близки к нулю, при этом в клеммы прибора не должно быть ничего установлено.

//Допустимый разброс нуля при калибровке pF, nH

bool allowC0range(double a) { if (a>= 0 && a

bool allowL0range(double a) { if (a>= 0 && a

bool all_zero_values(int f, int c, int l) { //f- частота, c и l - установленные refC и refL

int refC_min = c- c/(100 / 25);

int refC_max = c+ c/(100 / 25);

int refL_min = l- l/(100 / 25);

int refL_max = l+ l/(100 / 25);

for (int a= refC_min; a//Перебор С с шагом 1pF

for (int b= refL_min; b//Перебор L с шагом 0.01µH

if (allowC0range(GetCapacitance(f, a, b)) && allowL0range(GetInductance(f, a, b))) {

//Если при данном значении refC и refL вычисленные значения С и L близки к нулю

//кладем данные значения refC и refL в массив

values_temp. push_back(a);

values_temp. push_back(b);

Обычно после этой функции в массиве накапливается от сотни до нескольких сотен пар значений.

2) Второй этап. Замер установленной в клеммы калибровочной емкости по очереди со всеми значениями в качестве refC и refL из предыдущего массива и сравнение с известным значением калибровочного конденсатора. В конечном итоге из вышеуказанного массива выбирается одна пара значений refC и refL, при которых разница между измеренным и известным значением калибровочного конденсатора будет минимальной.

Вот еще один образец лабораторного оборудования — LC метр. Данный режим измерения, особенно замер L практически невозможно найти в дешевых заводских мультиметрах.

Схема данного LС метра на микроконтроллере была взята с сайта www.sites.google.com/site/vk3bhr/home/index2-html. Прибор построен на PIC микроконтроллере 16F628A, и так как я недавно приобрел программатор PIC, я решил испытать его это с помощью этого проекта.

Я убрал регулятор 7805, так как решил использовать зарядное устройство на 5 вольт от сотового телефона.

В схеме подстроичный резистор на 5 кОм, но на самом деле я поставил 10 кОм, согласно datasheet на приобретенный LCD модуль.
Все три конденсаторы 10 мкФ танталовые. Необходимо заметить что конденсатор C7 – 100мкФ на самом деле 1000мкФ.
Два конденсатора по 1000пФ конденсаторы styroflex с допустимым отклонением в 1%, индуктивная катушка 82мкГн.

Общий ток потребления с подсветкой составляет около 30мА.
Резистор R11 ограничивает ток подсветки и должен быть рассчитан в соответствии с фактически используемым LCD-модулем.

Я использовал оригинальный рисунок печатной платы в качестве отправной точки и изменил его под имеющиеся у меня компоненты.
Вот результат:

Последние две фотографии показывают LC метр в действии. На первом из них измерение емкости конденсатора 1нФ с отклонением 1%, а на втором — индуктивность 22мкГн с отклонением в 10%. Устройство очень чувствительно – то есть, с неподключенным конденсатором он показывает емкость порядка 3-5 пФ, но это устраняется путем калибровки.

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

Схема:

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

Прошивки для микроконтроллера:

Печатная плата:

Файл печатной платы в формате sprint layout:

Исходная плата разведена под реле в DIP корпусе.

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

Провода измерительные:

Должны быть как можно короче.

Во время сборки и настройки руководствовался вот этой инструкцией:

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

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

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

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

Проверка и калибровка:

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

Тестовые перемычки

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

Как проводить измерения:

Режим измерения емкости:

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

Режим измерения индуктивности:

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

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