LC Meter Un dispozitiv pentru măsurarea capacității și inductanței pe PIC16F628A. Descrierea programului de măsurare a contorului RLC Descrierea programului de măsurare a contorului RLC

Sunt sigur că acest proiect nu este nou, dar este propria mea dezvoltare și îmi doresc ca acest proiect să fie cunoscut și util.

Sistem Contor LC pe ATmega8 destul de simplu. Oscilatorul este clasic și se bazează pe un amplificator operațional LM311. Scopul principal pe care l-am urmărit atunci când am creat acest contor LC a fost să îl fac ieftin și accesibil pentru fiecare radioamator de asamblat.

Schema schematică a unui contor de capacitate și inducție

Caracteristici ale contorului LC:

• Măsurarea capacității condensatoarelor: 1pF - 0,3 µF.
• Măsurarea inductanței bobinei: 1uH-0.5mH.
• Ieșire de informații pe indicatorul LCD 1×6 sau 2×16 caractere, în funcție de software-ul selectat

Pentru acest dispozitiv am dezvoltat un software care vă permite să utilizați indicatorul pe care un radioamator îl are la dispoziție, fie un afișaj LCD de 1x16 caractere, fie 2x16 caractere.

Testele de la ambele afișaje au dat rezultate excelente. Când utilizați un afișaj de 2x16 caractere, linia de sus afișează modul de măsurare (Cap – capacitate, Ind –) și frecvența generatorului, iar linia de jos afișează rezultatul măsurării. Afișajul de 1x16 caractere arată rezultatul măsurării în stânga și frecvența de funcționare a generatorului în dreapta.

Cu toate acestea, pentru a potrivi valoarea măsurată și frecvența pe o singură linie de caractere, am redus rezoluția afișajului. Acest lucru nu afectează în niciun fel acuratețea măsurării, ci doar vizual.

Ca și în cazul altor opțiuni binecunoscute care se bazează pe același circuit universal, am adăugat un buton de calibrare la contorul LC. Calibrarea se realizează folosind un condensator de referință de 1000pF cu o abatere de 1%.

Când apăsați butonul de calibrare, se afișează următoarele:

Măsurătorile efectuate cu acest contor sunt surprinzător de precise, iar acuratețea depinde în mare măsură de precizia condensatorului standard care este introdus în circuit atunci când apăsați butonul de calibrare. Metoda de calibrare a dispozitivului implică pur și simplu măsurarea capacității unui condensator de referință și înregistrarea automată a valorii acestuia în memoria microcontrolerului.

Dacă nu cunoașteți valoarea exactă, puteți calibra contorul modificând valorile de măsurare pas cu pas până când obțineți cea mai precisă valoare a condensatorului. Pentru o astfel de calibrare există două butoane, vă rugăm să rețineți că în diagramă sunt desemnate ca „SUS” și „JOS”. Prin apăsarea lor puteți regla capacitatea condensatorului de calibrare. Această valoare este apoi scrisă automat în memorie.

Înainte de fiecare măsurătoare de capacitate, citirile anterioare trebuie resetate. Resetarea la zero are loc atunci când este apăsat „CAL”.

Pentru a reseta în modul inductiv, trebuie mai întâi să scurtcircuitați pinii de intrare și apoi să apăsați „CAL”.

Întreaga instalație este proiectată ținând cont de disponibilitatea gratuită a componentelor radio și pentru a realiza un dispozitiv compact. Dimensiunea plăcii nu depășește dimensiunea afișajului LCD. Am folosit atât componente discrete, cât și componente de montare pe suprafață. Releu cu tensiune de lucru 5V. Rezonator cuarț - 8MHz.

Recent, defecțiunea condensatoarelor electrolitice a devenit una dintre principalele cauze ale defecțiunilor echipamentelor radio. Dar pentru diagnosticarea corectă nu este întotdeauna suficient să aveți doar un contor de capacitate, așa că astăzi vom vorbi despre un alt parametru - ESR.
Ce este, ce afectează și cum se măsoară, voi încerca să vă spun în această recenzie.

Pentru început, voi spune că această recenzie va fi radical diferită de cea anterioară, deși ambele recenzii sunt despre instrumente de măsurare pentru radioamatori.
1. De data aceasta nu un constructor, ci mai degrabă un „produs semifabricat”
2. Nu voi lipi nimic în această recenzie.
3. De asemenea, nu va fi nicio diagramă în această recenzie, cred că până la sfârșitul recenziei va fi clar de ce.
4. Acest dispozitiv este foarte îngust focalizat, spre deosebire de „mașină multi-mașină” anterioară.
5. Dacă mulți oameni știau despre dispozitivul anterior, atunci acesta este aproape necunoscut de nimeni.
6. Revizuirea va fi mică

În primul rând, ca întotdeauna, ambalajul.

Nu au existat reclamații cu privire la ambalajul dispozitivului, era simplu și compact.

Pachetul este complet spartan, kit-ul include doar dispozitivul în sine și instrucțiunile, sondele și bateriile nu sunt incluse.

De asemenea, instrucțiunile nu sunt foarte informative; conțin fraze și imagini generale.

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului specificate în instrucțiuni.

Ei bine, într-un limbaj mai înțeles.
Rezistenţă
Interval - 0,01 - 20 Ohm
Precizie - 1% + 2 cifre.

Rezistență în serie echivalentă (ESR)
Interval - 0,01 - 20 Ohm, funcționează în intervalul condensatorului de la 0,1 µF
Precizie - 2% + 2 cifre

Capacitate
Interval - 0,1 µF - 1000 µF (3-1000 µF măsurat la o frecvență de 3KHz, 0,1-3 µF - 72KHz)
Precizie - depinde de frecvența de măsurare, dar este de aproximativ 2% ± 10 cifre

Inductanţă
Interval - 0-60 µH la o frecvență de 72KHz și 0-1200 µH la o frecvență de 3KHz.
Precizie - 2% + 2 cifre.

Pentru început, vă voi spune despre ce este vorba - ESR.
Mulți oameni au auzit destul de des cuvântul condensator, iar unii chiar le-au văzut :)
Dacă nu l-ați văzut, atunci în fotografia de mai jos sunt cei mai des întâlniți reprezentanți în tehnologie.

În viața reală, circuitul echivalent al unui condensator arată ceva ca în figura de mai jos.
Imaginea arată -
C- capacitate echivalentă, r- rezistenta la scurgere, R- rezistență în serie echivalentă, L- inductanță echivalentă.

Și pentru a spune simplu, atunci
Capacitate echivalentă- acesta este un condensator în forma sa „pură”, adică fara defecte.
Rezistenta la scurgere- aceasta este rezistența care descarcă condensatorul în plus față de circuitele externe. Dacă facem o analogie cu un butoi de apă, atunci aceasta este evaporarea naturală. Poate fi mai mult, poate fi mai puțin, dar va fi mereu acolo.
Inductanță echivalentă- Putem spune că acesta este un șoc conectat în serie cu un condensator. De exemplu, acestea sunt plăci de condensatoare laminate într-o rolă. Acest parametru interferează cu condensatorul atunci când funcționează la frecvențe înalte și cu cât frecvența este mai mare, cu atât efectul este mai mare.
Rezistență în serie echivalentă, ESR- Acesta este parametrul pe care îl luăm în considerare.
Poate fi gândit ca un rezistor în serie cu un condensator ideal.
Aceasta este rezistența cablurilor, plăcilor, limitărilor fizice etc.
La cele mai ieftine condensatoare această rezistență este de obicei mai mare, la LowESR mai scump este mai mică, dar există și Ultra LowESR.
Și pentru a spune simplu (dar foarte exagerat), este același lucru cu atragerea apei într-un butoi printr-un furtun scurt și gros sau printr-unul subțire și lung. Butoiul va fi alimentat în orice caz, dar cu cât furtunul este mai subțire, cu atât va dura mai mult și cu pierderi mai mari în timp.

Din cauza acestei rezistențe, este imposibil să descărcați sau să încărcați instantaneu condensatorul; în plus, atunci când funcționează la frecvențe înalte, această rezistență este cea care încălzește condensatorul.
Dar cel mai rău lucru este că un contor de capacitate obișnuit nu o va măsura.
Am avut adesea cazuri când, la măsurarea unui condensator defect, dispozitivul arăta o capacitate normală (și chiar mai mare), dar dispozitivul nu funcționa. La măsurarea cu un contor ESR, a devenit imediat clar că rezistența sa internă era foarte mare și nu putea funcționa normal (cel puțin acolo unde era înainte).
Unii probabil au văzut condensatori umflați. Dacă tăiem cazurile în care condensatorii s-au umflat pur și simplu întinzându-se pe un raft, atunci restul va fi o consecință a creșterii rezistenței interne. În timpul funcționării condensatorului, rezistența internă crește treptat, acest lucru se întâmplă din cauza modului de funcționare necorespunzător sau a supraîncălzirii.
Cu cât rezistența internă este mai mare, cu atât condensatorul începe să se încălzească din interior; cu cât încălzirea din interior este mai mare, cu atât rezistența crește. Ca urmare, electrolitul începe să „fierbe” și din cauza creșterii presiunii interne, condensatorul se umflă.

Dar condensatorul nu se umflă întotdeauna; uneori pare absolut normal, capacitatea este bună, dar nu funcționează normal.
Îl conectezi la contorul ESR, iar în loc de obișnuiții 20-30 mOhm are deja 1-2 Ohm.
Folosesc în munca mea un contor ESR de casă, asamblat cu mulți ani în urmă după un design de pe forumul ProRadio, autorul designului este Go.
Acest contor ESR apare destul de des în recenziile mele și sunt adesea întrebat despre el, dar când am văzut un dispozitiv gata făcut în noile sosiri ale magazinului, am decis să-l comand pentru testare.
Ceea ce mi-a alimentat și interesul a fost faptul că nu am putut găsi nicio informație pe acest dispozitiv nicăieri, ceea ce îl face cu atât mai interesant :)

În exterior, dispozitivul arată ca un „produs semifabricat”, adică. structură asamblată, dar fără corp.
Adevărat, pentru comoditate, producătorul a instalat întreaga structură pe aceste „picioare” din plastic, chiar și nucile sunt din plastic :)

Pe partea dreaptă a dispozitivului există terminale pentru conectarea elementului de măsurat.
Din păcate, schema de conectare este cu două fire, ceea ce înseamnă că cu cât firele sondei sunt mai lungi (dacă le folosiți), cu atât eroarea de citire va fi mai mare.
Modelele mai corecte folosesc o conexiune cu patru fire, o pereche încarcă/descărcă condensatorul, iar cealaltă măsoară tensiunea pe condensator. În această versiune, firele pot fi făcute cel puțin un metru lungime, nu va exista nicio diferență globală în citiri.
De asemenea, lângă terminale sunt două contacte ale plăcii de circuit imprimat; acestea sunt folosite la calibrarea dispozitivului (mi-am dat seama de asta abia mai târziu).

În partea de jos există spațiu pentru instalarea unei baterii 6F22 de 9 volți (Krona).

Dispozitivul poate fi alimentat și de la o sursă de alimentare externă conectată prin conectorul MicroUSB. Când alimentarea este conectată la acest conector, bateria se oprește automat. Dacă sunt folosite frecvent, aș sfătui să alimentați dispozitivul de la conectorul USB, deoarece bateriile se consumă destul de vizibil.
Fotografia mai arată că cravata care fixează bateria este reutilizabilă. Încuietoarea șapei are o limbă, la apăsare, aceasta poate fi deschisă.

Când este asamblată, structura arată cam așa.

Dispozitivul este pornit și controlat cu un singur buton.
Pornire - apăsați mai mult de 1 secundă.
Apăsarea în modul de funcționare comută dispozitivul între măsurătorile L și C-ESR.
Oprire - apăsarea butonului mai mult de 2 secunde.

Când porniți dispozitivul, sunt afișate mai întâi numele și versiunea firmware-ului, apoi există o inscripție care avertizează că condensatorii trebuie să fie descărcați înainte de testare.
Când țineți apăsat butonul mai mult de două secunde, este afișată inscripția „Oprire” și când butonul este eliberat, dispozitivul se oprește.

După cum am scris mai sus, dispozitivul are două moduri de funcționare.
1. măsurarea inductanţei
2. Măsurarea capacității, rezistenței (sau ESR).
În ambele moduri, tensiunea de alimentare a dispozitivului este afișată pe ecran.

Desigur, să vedem care este umplerea acestui dispozitiv.
În aparență, este vizibil mai complex decât cel al testerului anterior de tranzistori, ceea ce indică indirect fie designul prost conceput al circuitului, fie caracteristici mai bune; mi se pare că în acest caz a doua opțiune este mai probabilă.

Ei bine, nu are rost să descriem în mod specific afișajul, versiunea clasică 1602. Singurul lucru care m-a surprins a fost culoarea neagră a PCB-ului.

Am făcut o fotografie generală a plăcii de circuit imprimat în două versiuni, cu și fără bliț; în general, dispozitivul chiar nu dorea să fie fotografiat, deranjandu-mă în orice fel posibil, așa că îmi cer scuze anticipat pentru calitate.
Pentru orice eventualitate, vă reamintesc că toate fotografiile din recenziile mele se pot face clic.

„Inima” dispozitivului este microcontrolerul 12le5a08s2, nu am găsit informații despre acest controler specific, dar în fișa de date a unei alte versiuni a acestuia erau informații că a fost asamblat pe nucleul 8051.

Partea de măsurare conține destul de multe elemente; apropo, se spune că procesorul are un ADC de 12 biți, care este folosit pentru măsurare. În general, această adâncime de biți este destul de bună, este destul de interesant cât de reală este.
Inițial, m-am gândit să desenez o diagramă cu toată această „rușine”, dar apoi mi-am dat seama că nu are prea mult sens, deoarece caracteristicile dispozitivului în ceea ce privește domeniul de măsurare nu sunt foarte mari. Dar dacă cineva este interesat, puteți încerca să îl redesenați.

De asemenea, în circuitul de măsurare se folosește un amplificator operațional, care după părerea mea este destul de bun; am folosit unul într-un amplificator de semnal de la un șunt de curent al unei sarcini electronice.

Se pare că aceasta este o unitate de comutare a puterii între baterie și conectorul USB.

Nu există aproape nimic interesant în partea de jos a plăcii, cu excepția butonului, nu există componente :(

Dar am găsit ceva interesant chiar și pe o placă de circuit imprimată goală :)))
Faptul este că atunci când am primit dispozitivul și m-am jucat cu el, categoric nu am reușit să-l fac să afișeze capacitatea condensatorului peste 680 μF, a arătat cu încăpățânare OL și atât.
În timp ce examinam placa, nu m-am putut abține să nu observ trei perechi de contacte pentru butoanele de conectare (judecând după marcaje).
Mai întâi am apăsat cheia2, la care am primit pe ecran - calibrare zero (traducere gratuită) - OK.
Ha, cred că, ei bine, te vom lua.
Dar nu, calibrarea mi-a luat mult timp, deoarece din cauza rarității dispozitivului, nu există deloc informații despre el. Singura mențiune cu cuvântul calibrare a fost .

Închiderea altor perechi de contacte afișează valorile constantelor (aparent).
Mai mult, existau și alte opțiuni, cu alte litere, iar uneori la închiderea tastei3 apărea inscripția „Salvat OK” (în engleză, evident).

Dar să revenim la calibrare.
Aparatul a rezistat din toate puterile.
Pentru început, am încercat să scurtez bornele cu pensete și să calibrez astfel, dar dispozitivul a arătat în cele din urmă capacitatea corectă și rezistența negativă a condensatoarelor.
După aceea, am scurtcircuitat două patch-uri de testare pe placă, dispozitivul a început să arate rezistența corectă, dar domeniul de măsurare a capacității s-a restrâns la 220-330 µF.
Și după o lungă căutare pe Internet, am dat peste fraza (linkul este chiar mai sus) - Folosiți un fir de cupru de 3 cm grosime pentru scurtcircuitul pentru a curăța
Tradus, asta însemna - folosiți sârmă de cupru de 3 cm grosime. Am crezut că o grosime de 3cm era cumva mișto și cel mai probabil înseamnă 3cm lungime.
Am tăiat o bucată de sârmă de aproximativ 3cm lungime și am scurtat peticele de pe tablă, a funcționat mult mai bine, dar tot nu la fel.
Am luat un fir de două ori mai lung și am repetat operația. După aceasta, dispozitivul a început să funcționeze destul de normal și am efectuat teste suplimentare după această calibrare.

Pentru început, am selectat diferite componente cu care voi testa modul în care funcționează dispozitivul.
În fotografie sunt așezate în conformitate cu ordinea de testare, doar sufocarele sunt în sens invers.
Toate componentele au fost testate de la cea mai mică la cea mai mare valoare.

Înainte de teste, m-am uitat cu un osciloscop la ceea ce iese dispozitivul la bornele sale de măsurare.
Judecând după citirile osciloscopului, frecvența este setată la aproximativ 72 KHz.

În ceea ce privește măsurarea inductanței, citirile au fost destul de conforme cu cele indicate pe componente.
1. inductanță 22μH
2. inductanță 150μH
Apropo, în timpul procesului de calibrare, am observat că nicio manipulare nu a afectat precizia de măsurare a capacității și inductanței, ci a afectat doar acuratețea rezistenței de măsurare.

Cu o inductanță de 150 μH, forma de undă de la terminale arăta astfel

De asemenea, nu au fost probleme cu condensatoarele mici.
1. 100nF 1%
2. 0,39025 uF 1%

Forma de undă la măsurarea unui condensator 0,39025 µF

Au urmat electroliții.
1. 4.7uF 63V
2. 10uF 450V
3. 470uF 100 Volți
4. 470uF 25V lowESR
Separat, voi spune despre condensatorul de 10uF 450 Volți. Am fost foarte surprins de citiri și nu este un defect la un element anume, deoarece condensatorii sunt noi și am doi din același. Citirile au fost, de asemenea, aceleași pentru ambele și alte dispozitive au arătat exact o capacitate de aproximativ 10 µF. Mai mult, chiar și pe acest dispozitiv citirile au alunecat de câteva ori cu o valoare de aproximativ 10 µF. Nu înțeleg de ce este așa.

1. 680uF 25 Volți impedanță scăzută
2. 680uF 25 Volți lowESR.
3. 1000uF 35 Volți Samwha obișnuit.
4. 1000uF 35 Volți Samwha RD seria.

Forma de undă de pe contacte la testarea unui Samwha obișnuit de 1000uF 35 Volți.
În teorie, atunci când se măsoară electroliți încăpătoare, frecvența ar fi trebuit să scadă la 3 KHz, dar oscilograma arată clar că frecvența nu s-a schimbat în timpul tuturor testelor și a fost de aproximativ 72 KHz.

Seria 1000uF 35 Volt Samwha RD a dat uneori același rezultat, acest lucru s-a manifestat atunci când cablurile au avut un contact slab cu bornele de măsurare.

După ce am făcut o fotografie de grup, am măsurat și am pus piesele la locul lor, mi-am amintit că am uitat să măsoare rezistența rezistențelor.
Pentru a măsura, am luat câteva rezistențe
1. 0,1 Ohm 1%
2. 0,47 Ohm 1%
Rezistența celui de-al doilea rezistor este oarecum prea mare și depășește clar limita de 1%, cel mai probabil chiar mai aproape de 10%. dar cred că acest lucru este mai probabil din cauza faptului că măsurarea are loc pe curent alternativ și inductanța rezistorului bobinat este afectată, deoarece un rezistor mic de 2,4 ohmi a prezentat o rezistență de 2,38 ohmi.

Când căutam informații despre dispozitiv, am dat de câteva ori o fotografie a acestui dispozitiv, care arată măsurători simultane cu frecvențe diferite, dar dispozitivul meu nu afișează acest lucru, din nou nu este clar de ce :(
Fie o versiune diferită, fie altceva, dar există o diferență. Am avut in general impresia ca masoara doar la o frecventa de 72KHz.
Frecvența mare de măsurare este bună, dar este întotdeauna convenabil să aveți o alternativă.

rezumat
pro
În funcționare, dispozitivul a arătat o precizie destul de bună (deși după calibrare)
Dacă nu țineți cont de faptul că a trebuit să-l calibrez, atunci putem spune că designul este gata să funcționeze „din cutie”, dar recunosc că am fost atât de „norocos”.
Nutriție dublă.

Minusuri
Lipsa totală de informații despre calibrarea dispozitivului
Domeniu de măsurare îngust
Dispozitivul meu a început să funcționeze normal numai după calibrare.

Opinia mea. Sincer să fiu, am avut o impresie mixtă puternică despre dispozitiv. Pe de o parte, am obținut rezultate destul de bune, dar, pe de altă parte, am primit mai multe întrebări decât răspunsuri.
De exemplu, nu am înțeles 100% cum să-l calibrez corect, nici nu am înțeles de ce condensatorul meu de 10uF este afișat ca 2.3 și, în plus, nu este clar de ce măsurarea are loc doar la 72KHz.
Nici nu stiu daca sa il recomand sau nu. Dacă nu doriți să lipiți deloc, atunci puteți utiliza acesta sau testerul de tranzistori din recenzia anterioară și dacă doriți caracteristici mai bune (în principal în direcția extinderii gamei) și nu trebuie să măsurați inductanța, apoi puteți asambla un contor C-ESR de la Go.
Am fost foarte supărat de intervalul superior de măsurare a capacității de 1000 µF, deși puteam măsura cu ușurință 2200 µF, dar precizia dispozitivului a scăzut, a început să supraestimeze în mod clar citirile capacității.

În general, asta este tot pentru moment, voi fi foarte bucuros să primesc orice informații despre dispozitiv și voi fi bucuros să o adaug la recenzie. Recunosc că o are și cineva, deși este foarte puțin probabil, din moment ce nu am găsit nimic pe el, deși de multe ori toate dispozitivele sunt o repetare a unor modele deja cunoscute.

Produsul a fost furnizat pentru scrierea unei recenzii de către magazin. Revizuirea a fost publicată în conformitate cu clauza 18 din Regulile site-ului.