Complex universal de măsurare. Complex universal de măsurare Schema schematică a unui contor de capacitate și inducție

După cum se știe, nici un laborator de radioamatori nu se poate face fără mijloace de măsurare și monitorizare a proceselor care au loc într-un dispozitiv electronic. Piata moderna ne ofera linii intregi de instrumente de masura, de la cele mai simple la cele mai profesioniste, dar nu oricine, chiar si cel mai experimentat bricolaj, va permite laboratorului lor sa aiba o gama completa de echipamente disponibile. Toate acestea sunt o consecință a prețurilor ridicate pentru dispozitive, datorită realităților pieței moderne. Dar radioamatorii, ca întotdeauna, găsesc o cale de ieșire din situație - proiectează și fabrică în mod independent echipamente de măsurare pentru nevoile lor. Vă invit să vă familiarizați cu experiența de a repeta unul dintre aceste dispozitive, proiectat de Andrei Vladimirovich Ostapchuk (Andrew).

Complexul universal de măsurare AVO-2006 conține un număr minim de piese care nu sunt rare și ieftine și, ținând cont de funcționalitatea dispozitivului, m-aș aventura să-l numesc cel mai simplu pe care l-am întâlnit vreodată în practica mea! Deci, ce funcții are dispozitivul?

Disponibilitatea funcției de măsurare a rezistenței în intervalul de la 0 la 200.000.000 ohmi;

Disponibilitatea unei funcții pentru măsurarea capacității condensatoarelor în intervalul de la 0,00001 la 2000 μF;

Prezența unei funcții de osciloscop cu un singur fascicul care vă permite să vizualizați forma semnalului, să măsurați valoarea amplitudinii și tensiunea acestuia;

Prezența unei funcții de generator de semnal de frecvență în intervalul de la 0 la 100.000 Hz cu capacitatea de a schimba pas cu pas frecvența în pași de 0-100 Hz și de a afișa valorile frecvenței și duratei pe afișaj;

Prezența unei funcții de măsurare a frecvenței în intervalul de la 0,1 la 15.000.000 Hz cu posibilitatea de a modifica timpul de măsurare și de a afișa pe afișaj valorile frecvenței și duratei.

Dacă sunteți impresionat de lista de funcții suportate de dispozitiv, vă sugerez să treceți la recomandările pentru fabricarea acestuia. În primul rând, câteva note despre componentele dispozitivului. Cea mai scumpă și importantă parte este un indicator LCD cu 2 rânduri a câte 16 caractere fiecare, cu un controler HD44780 încorporat sau echivalentul acestuia. Cei mai des întâlniți sunt indicatorii de la Winstar și MELT (deși preferința mea personală este Winstar cu fonturi rusești și latine). Condensatorul C5 trebuie selectat cât mai stabil posibil din punct de vedere termic, un condensator cu film - precizia măsurătorilor parametrilor de rezistență va depinde de invariabilitatea parametrilor săi.

O altă parte importantă este dioda zener de protecție VD1. Voi face imediat o rezervare - utilizarea diodelor zener KS156 domestice este imposibilă, deoarece acestea au rezistență inversă scăzută, iar performanța dispozitivului depinde de aceasta - cu cât rezistența inversă a diodei zener este mai mare, cu atât mai bine. Diodele Zener importate marcate pe carcasă 5V6 sau 5V1 sunt ideale în aceste scopuri. Microcontrolerele Atmega8A-PU (analogice ale vechilor Atmega8-16PI și Atmega8-16PU) sunt ideale pentru fabricarea dispozitivului, dar de astăzi există mulți analogi chinezi ai acestor controlere, cu marcaje vechi, defecțiuni în funcționarea dispozitivului nu sunt excluși - aici suntem Din păcate, nu putem ajuta.

Înainte de a începe fabricarea dispozitivului, vă sfătuiesc să aruncați o privire mai atentă la indicatorul LCD. Este mai bine să descărcați fișa de date de pe site-ul producătorului (Winstar-www.winstar.com.tw sau MELT-www.melt.com.ru). Apoi, urmând cu strictețe fișa tehnică, conectăm ecranul la sursa de alimentare a dispozitivului (aceasta poate fi o simplă sursă de alimentare cu transformator cu un stabilizator LM317 (K142EN5A)

sau o baterie cu gel de 6 volți (sau orice altă baterie de dimensiuni mici și ușoare) cu același stabilizator (dacă cineva trebuie să facă un contor pentru lucrul pe teren). Aplicam tensiune de +5 volți la pinul 2 al indicatorului (consultați fișa de date - pinii de alimentare se pot schimba!) și aplicăm tensiunea minus la pinii 1 și 5. Conectam pinul 3 al indicatorului printr-un rezistor de reglare de 10 kOhm la sursa de alimentare minus. Prin rotirea rezistorului, obținem o afișare clară și contrastantă a întregii linii superioare a indicatorului. Îndepărtăm rezistorul, îi măsurăm rezistența și selectăm aceeași constantă - așa că am selectat rezistorul R4 pentru circuitul nostru. Efectuăm o procedură similară atunci când conectăm iluminarea de fundal a afișajului - după ce s-a atins luminozitatea optimă, selectăm un rezistor constant - acesta va fi rezistența R5 a circuitului nostru. O altă procedură importantă este intermiterea firmware-ului microcontrolerului. Descărcați fișierul HEX de pe site-ul web al autorului și legați-l în controlerul nostru folosind , fără a uita de biții de siguranță ale controlerului.

Puteți asambla dispozitivul pe o placă, cablarea acestuia este atât de simplă. După prima lansare a dispozitivului, începem să-l calibram. Pentru a face acest lucru, în modul de măsurare a rezistenței, la calibrarea la zero, închidem sondele de măsurare (crocodili) între ele, apăsăm și ținem apăsat butonul 1 și apăsăm simultan butonul 2 (salvați-l în memorie - pe ecran apare OK).

În continuare, efectuăm calibrarea la o valoare nominală de 1000 Ohm - atașăm un rezistor de precizie, apăsăm și ținem apăsat butonul 2 și apăsăm simultan butonul 1 (salvam în memorie). Modurile dispozitivului sunt comutate într-un inel folosind butonul 3. Pentru a calibra dispozitivul în modul de măsurare a capacității, efectuați următorii pași. Când calibrați la 0, deschideți sondele contorului și țineți apăsat butonul 1 și scrieți în memorie folosind butonul 2. Când calibrați la 1000pF, atașați un condensator de precizie, apăsați și mențineți apăsat butonul 2 și scrieți în memorie cu butonul 1. Asta este, dispozitivul este gata de utilizare. În alte moduri, nu se efectuează calibrari.

Puteți verifica funcționarea osciloscopului și a contorului de frecvență conectând dispozitivul la un fel de circuit de lucru, rezultatele măsurătorilor din care au fost luate în prealabil folosind un alt osciloscop și contor de frecvență. Puteți verifica funcționarea generatorului de frecvență prin simpla conectare a unui difuzor obișnuit la ieșirea dispozitivului și schimbarea fără probleme a frecvenței folosind tastele de reglare (1 și 2). Aceleași taste sunt folosite pentru a modifica timpul de baleiaj în modul osciloscop. Modificarea timpului de măsurare a frecvenței (în modul frecvențămetru) se realizează prin butonul 1, care vă permite să măsurați frecvența cu o precizie de 0,1 Hz.

O mică notă - efectuați măsurători, calibrări și ajustări numai cu sonde ecranate gata făcute (și nu cu bucăți de sârmă de montare) - practica arată că diferitele tipuri de cablu pot introduce distorsiuni semnificative în rezultatele măsurătorii.

Precision K71-7 sunt excelente ca condensatori de calibrare, iar S2-33N sunt excelente ca rezistențe de calibrare.

Toate piesele cu o abatere de la valoarea nominală de cel mult 1 la sută. Dacă, în urma măsurătorilor inițiale de control, se dovedește că liniaritatea măsurătorilor capacității este prea scăzută, schimbăm rezistența rezistenței R3 în intervalul 50-220 kOhm (cu cât valoarea acestui rezistor este mai mare, cu atât este mai mare). precizia măsurătorilor capacităților mici va fi, dar în consecință timpul pentru măsurarea capacităților mari va crește semnificativ); dacă liniaritatea măsurării rezistenței este scăzută, atunci va trebui să selectați capacitatea condensatorului C5 (desigur, o puteți schimba doar cu una care este la fel de stabilă termic).

Iată un scurt rezumat al tuturor recomandărilor pentru asamblarea și configurarea dispozitivului. I-am dat aparatul meu pentru testare unui prieten care lucrează în magazinul de instrumente al unei întreprinderi locale, iar spre comparație i-am dat și un aparat de măsurare chinezesc XC4070L (contor LCR). Deci - conform rezultatelor măsurătorilor de control efectuate pe echipamentele de precizie ale întreprinderii, dispozitivul AVO-2006 a depășit contorul chinezesc în precizia măsurării capacităților și rezistențelor! Așa că trageți propriile concluzii și rămâneți pe fază pentru alte publicații în acest domeniu.

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.

Stepan Mironov.

Contor ESR+LCF v3.

Nu a fost de mult un secret că jumătate dintre defecțiunile aparatelor moderne de uz casnic sunt asociate cu condensatoare electrolitice.
Condensatorii umflați sunt imediat vizibili, dar există și cei care arată destul de normal. Toți condensatoarele defecte au o pierdere de capacitate și o valoare ESR crescută, sau doar o valoare ESR crescută (capacitatea este normală sau mai mare decât normală).
Calcularea lor nu este atât de ușoară; trebuie să le dezlipiți, dacă mai mulți condensatori sunt conectați în paralel sau dacă sunt conectate elemente de șunt în paralel cu condensatorul care se măsoară, verificați-le și lipiți-le înapoi în stare de funcționare. Mulți condensatori sunt lipiți de placă, amplasați în locuri greu accesibile și demontarea/instalarea lor durează mult. Chiar și atunci când este încălzit, un condensator defect își poate restabili temporar funcționalitatea.
Prin urmare, radiomecanicii, și nu numai ei, visează să aibă un dispozitiv pentru verificarea funcționalității condensatoarelor electrolitice, în circuit, fără a le deslipi.
Vreau să te dezamăgesc, este 100% imposibil. Nu este posibil să se măsoare corect capacitatea și ESR, dar este posibil să se verifice funcționalitatea unui condensator electrolitic fără lipire, în multe cazuri folosind o valoare ESR crescută.
Condensatoarele defecte cu ESR crescut și capacitate normală sunt obișnuite, dar cele cu ESR normal și pierderea capacității nu sunt.
O scădere cu 20% a capacității față de valoarea nominală nu este considerată un defect, acest lucru este normal chiar și pentru condensatoarele noi, deci pentru defectiunea inițială a unui condensator electrolitic, este suficient să se măsoare ESR. Citirile capacității în circuit, doar cu titlu informativ și în funcție de elementele de șunt din circuit, pot fi supraestimate semnificativ sau nu pot fi măsurate.

Un tabel orientativ al valorilor ESR acceptabile este prezentat mai jos:

Au fost dezvoltate mai multe versiuni ale contorului ESR.
Contorul ESR+LCF v3 (a treia versiune) a fost dezvoltat ținând cont de capabilitățile maxime pentru măsurători în circuit. Pe lângă măsurarea ESR principală (afișare Rx>x.xxx), există o funcție suplimentară pentru calculul ESR în circuit, numită „aESR” de către analizor (afișare a x.xx).
Analizorul detectează zone neliniare la încărcarea condensatorului măsurat (un condensator de lucru este încărcat liniar). Apoi, abaterea estimată este calculată matematic și adăugată la valoarea ESR.
Când se măsoară un condensator de lucru, „aESR” și „ESR” sunt apropiate ca valoare. Afișajul arată în plus valoarea „aESR”.
Această funcție nu are un prototip, așa că la momentul pregătirii documentației principale, exista foarte puțină experiență în utilizarea acesteia.

În acest moment, există multe recenzii pozitive de la diferite persoane cu recomandări pentru utilizarea acestuia.
Acest mod nu dă un rezultat sută la sută, dar cu cunoștințele despre proiectarea circuitelor și experiența acumulată, eficacitatea acestui mod este mare.
Rezultatul unei măsurători în circuit depinde de influența de manevră a elementelor circuitului.
Elementele semiconductoare (tranzistoare, diode) nu afectează rezultatul măsurării.
Cea mai mare influență o exercită rezistențele cu rezistență scăzută, inductoarele, precum și alte condensatoare conectate la circuitele condensatorului măsurat.
În locurile în care efectul de manevră asupra condensatorului testat nu este mare, condensatorul defect poate fi măsurat bine în modul normal „ESR”, iar în locurile în care efectul de manevră este mare, condensatorul defect (fără dezlipire) poate fi doar calculat folosind „analizatorul - aESR”.

Trebuie amintit că atunci când se efectuează măsurători în circuit ale condensatoarelor electrolitice sănătoase, citirile „aESR” în cele mai multe cazuri sunt ușor mai mari decât citirile „ESR”. Acest lucru este normal, deoarece conexiunile multiple la condensatorul măsurat introduc erori.

Cele mai dificile locuri de măsurat sunt circuitele cu manevră simultană a multor elemente de diferite tipuri.

În diagrama de mai sus, condensatorul defect C2+1ohm este șuntat de C1+L1+C3+R2.

Când se măsoară un astfel de condensator, valoarea ESR este normală, dar analizorul arată „0,18” - aceasta depășește norma.

Din păcate, nu este întotdeauna posibil să se determine funcționalitatea unui condensator electrolitic în circuit.
De exemplu: la plăcile de bază nu va funcționa pentru a alimenta procesorul, manevra acolo este prea mare. Un radiomecanic, de regulă, repara echipamente de același tip și, în timp, câștigă experiență și știe deja exact unde și cum sunt diagnosticați condensatorii electrolitici.

Deci, ce poate face contorul meu?

Contor ESR+LCF v3 - masuri

Funcții suplimentare:

În modul ESR, puteți măsura rezistențe constante de 0,001 - 100 Ohm; măsurarea rezistenței circuitelor cu inductanță sau capacitate este imposibilă (deoarece măsurarea este efectuată în modul de impuls și rezistența măsurată este șuntată). Pentru a măsura corect astfel de rezistențe, trebuie să apăsați butonul „+” (în acest caz, măsurarea se efectuează la un curent constant de 10 mA). În acest mod, intervalul de rezistențe măsurate este de 0,001 - 20 Ohm.
- În modul ESR, apăsarea butonului „L/C_F/P” pornește funcția analizor în circuit (vezi mai jos pentru o descriere detaliată).
- În modul frecvențămetru, la apăsarea butonului „Lx/Cx_Px”, este activată funcția „contor de impulsuri” (numărarea continuă a impulsurilor care ajung la intrarea „Fx”). Contorul este resetat folosind butonul „+”.
- Indicație baterie descărcată.
- Oprire automată - aproximativ 4 minute (în modul ESR - 2 minute). După expirarea timpului de inactivitate, inscripția „StBy” se aprinde și în 10 secunde, puteți apăsa orice buton și lucrul va continua în același mod.

În tehnologia modernă, condensatorii electrolitici sunt adesea ocoliți cu inductanță mai mică de 1 μH și condensatorii ceramici. În modul normal aici, contorul nu este capabil să detecteze un condensator electrolitic defect fără dezlipire. În aceste scopuri, a fost adăugată o funcție de analizor în circuit.
Analizorul detectează zone neliniare la încărcarea condensatorului măsurat (un condensator de lucru este încărcat liniar). Apoi, abaterea așteptată este calculată matematic și adăugată la valoarea ESR(Rx) = aESR(a). Afișajul arată, de asemenea, valoarea aESR (a). Această funcție este cea mai eficientă atunci când se măsoară capacități de peste 300 µF. Pentru a activa această funcție, trebuie să apăsați butonul „L/C_F/P”.

Diagramă schematică.

„Inima contorului este microcontrolerul PIC16F886-I/SS. Acest contor poate opera și microcontrolere PIC16F876, PIC16F877 fără a schimba firmware-ul.

Construcție și detalii.

Indicator LCD bazat pe controlerul HD44780, 2 linii de 16 caractere.
Controler - PIC16F886-I/SS.
Tranzistoare BC807 - orice P-N-P, similar în parametri.
Op-amp TL082 - oricare din această serie (TL082CP, AC etc.). Este posibil să utilizați amplificatorul operațional MC34072. Utilizarea altor amplificatoare operaționale (cu viteze diferite) nu este recomandată.
Tranzistorul cu efect de câmp P45N02 - 06N03, P3055LD etc., se potrivește cu aproape orice placă de bază de computer.
Choke L101 - 100 µH + -5%. Îl poți face singur sau poți folosi unul gata făcut. Diametrul firului de înfășurare trebuie să fie de cel puțin 0,2 mm.
S101 - 430-650pF cu TKE scăzut, K31-11-2-G - poate fi găsit în KOS de televizoare domestice de 4-5 generații (circuit KVP).
C102, C104 4-10uF SMD - poate fi găsit în orice placă de bază veche de computer Pentium-3 din apropierea procesorului, precum și într-un procesor Pentium-2 în cutie.
BF998 - poate fi găsit în VCR-uri, televizoare și VCR-uri GRUNDIK.
SW1 (dimensiune 7*7mm) - acordați atenție pinout-ului, există două tipuri. Dispunerea PCB corespunde cu Fig. 2.

Placa de circuit imprimat este realizată din fibră de sticlă cu o singură față.

În același timp, placa de circuit imprimat servește drept bază pentru carcasă. Benzile din fibră de sticlă cu lățimea de 21 mm sunt lipite în jurul perimetrului plăcii.

Husele sunt din plastic negru.

Sunt butoane de control deasupra, iar în față sunt trei prize de tip TULIP pentru o sondă detașabilă. Pentru modul „R/ESR” - o priză de calitate superioară.

Designul sondei:

Un dop metalic de tip lalele a fost folosit ca sondă. Un ac este lipit de pinul central.

Din materialul disponibil se poate folosi o tijă de alamă cu diametrul de 3 mm pentru a realiza un ac. După ceva timp, acul se oxidează și pentru a restabili un contact sigur, este suficient să ștergeți vârful cu șmirghel fin.

Mai jos în arhivă se află toate fișierele și materialele necesare pentru asamblarea și configurarea acestui contor.

Mult succes tuturor si toate cele bune!

miron63.

Arhiva contor ESR+LCF v3.