Rcl измеритель: Измеритель всего, что попадется под руку (RLC-метр)

Содержание

Измеритель всего, что попадется под руку (RLC-метр)

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Измеритель всего, что попадется под руку (RLC-метр)

В процессе создания радиолюбительских конструкций и ремонта радиоаппаратуры довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью измерить тот или иной элемент схемы или подобрать номинал. Обычно присутствующий на столе тестер тут может помочь лишь в измерении сопротивлений, иногда емкости с плохой точностью. Это и явилось причиной создания такого прибора, который был бы способен с приемлемой точностью замерить все возможные параметры электронного компонента, попавшего в руки радиолюбителя, но при этом был достаточно прост по конструкции, недорог в сборке и компактен. В результате была придумана конструкция на мк stm32f100c4t6 с такими параметрами:

позволяет измерять:

  • резисторы в диапазоне от 0,001Ом до 500кОм
  • конденсаторы 1нФ – 10000мкф
  • индуктивности 1мкГн – 10Гн

Для конденсаторов и индуктивностей дополнительно оценивается значение внутреннего сопротивления ( ESR ) и добротность Q

Измерение производится на частоте 1кГц. На измеряемую деталь подается сигнал синусоидальной формы. Амплитуда сигнала зависит от многих факторов. Максимальное ее значение составляет 1В. Во время измерения электролитических конденсаторов данное напряжение не превышает 10мВ, что позволяет производить измерения без выпайки элемента из платы (при этом измеряемая схема не должна быть под напряжением, а сам измеряемый конденсатор должен быть разряжен, те его выводы необходимо ненадолго замкнуть перед измерением, если этого не сделать, то прибор с большой вероятностью сломается).

Прибор потребляет:

  • в режиме измерения с включенной подсветкой прибора — 20ма,
  • в выключенном состоянии — 15мка.

Питание прибора осуществляется от LiIon аккумулятора, который можно зарядить подсоединив прибор USB кабелем к компьютеру или сетевой зарядке 5В.

Схема прибора

Для включения прибора необходимо нажать и удерживать кнопку PWR в течение 2 секунд. После чего наэкране появится приветствие и начнется калибровка. На первом шаге калибровки измеряется сопротивление разомкнутых щупов, в случае если это не так прибор выведет подсказку «Open leads», после размыкания щупов или отсоединения от них детали прибор начнет процесс калибровки. Вторым шагом калибровки оценивается сопротивление щупов в замкнутом состоянии, для начала калибровки необходимо замкнуть щупы, до тех пор пока это не сделано на экране будет показываться подсказка «Close leads» . После проведения всех калибровок прибор сразу переходит в режим измерения и показывает на экране результаты замеров.

Управление осуществляется тремя кнопками (PWR, S/P, REL), присутствующими сбоку платы. Во включенном состоянии короткое нажатие кнопки PWR позволяет включать/выключать подсветку. По умолчанию при включении она включена. Длительное удержание кнопки приведет к выключению прибора. Кнопка S/P позволяет переключать режим замещения между двумя режимами:

— последовательный , когда измеряемый элемент представлен активным сопротивлением включенным последовательно с емкостью/индуктивностью. Данный режим обозначен на экране значком SER в верхней части экрана, а замеренные значения отображаются с именами Rs,Cs,Ls. Это основной режим прибора и позволяет замерять внутреннее сопротивление конденсаторов(ESR) и катушек одновременно с их номиналом.

— параллельный режим замещения, когда измеряемый элемент представлен активным сопротивлением включенным параллельно с емкостью/индуктивностью. Режим в основном используется для оценки элементов с большим внутренним сопротивлением, например .когда требуется оценить ток утечки конденсатора или паразитную емкость высокоомного резистора.

Кнопка REL позволяет включить режим относительных измерений, в этом режиме можно вычесть вклад отдельного элемента в измерение. Используя данный режим можно например замерять элементы, находящиеся под постоянным напряжением. Сам прибор не допускает подключения источников напряжения к щупам, однако, если последовательно со щупами включить емкость, то можно замерять например внутреннее сопротивление аккумуляторов. Схема измерения при этом такая – разделительную емкость необходимо подсоединить к щупам прибора и произвести измерение, затем нужно включить режим относительных измерений, при этом показания на экране обнулятся . После этого необходимо отсоединить один из щупов от разделительной емкости и включить аккумулятор между этим щупом и свободным выводом разделительной емкости. Прибор при этом отобразит внутреннее сопротивление аккумулятора. ( Это все касается низковольтных аккумуляторов. Напряжение аккумулятора не должно быть выше 3 вольт!)

Сборка прибора не должна представлять особых проблем. Возможно самое сложное это изготовление платы, но ее можно сделать в домашних условиях с ипользованием как ЛУТ технологии так и с помощью фоторезиста. Плата двухсторонняя, вторая сторона ее представляет собой просто слой фольги, желательно позаботиться о нем при травлении верхнего слоя с проводниками. Все те контактные площадки, которые обозначены внутренним серым кружком на рисунке платы необходимо запаять перемычками на нижний слой платы, он служит землей и экраном для схемы. К этой статье также прикреплено фото собраной платы для того, чтобы можно было сориентироваться что и как припаивается.

После сборки необходимо будет прошить МК. Это можно сделать двумя способами:

Если есть программатор/отладчик для STM32, то достаточно подключить его к соответствующим пинам на разъеме JP2 (верхние 4, два из них это питание, земля, оставшиеся два это SWD).

Если отладчика нету но есть желание прошить мк, то алгоритм действий таков:

  • необходимо найти конвертер USB-COM, такой , чтобы его выходные уровни были 3 вольта ,для  этого отлично подходят старые кабели от сотовых телефонов.
  • надо припаять тонким проводком контакт P1 на + питания  — верхний пин разъема JP2
  • С сайта STM необходимо скачать утилиту для прошивки МК через компорт и прошить ей МК. (на случай если ссылка сломается на сайте можно поискать «STM32 and STM8 Flash loader demonstrator (UM0462)»)
  • Убрать проводок между P1 и питанием.
  • Использовать прибор

Вот пожалуй и все. Надеюсь, что данная конструкция окажется полезной многим. Возможно,  что в программе данного прибора будут производиться какие то изменения, с целью удаления багов, глюков, неудобств в работе и прочих вещей, в таком случае статья будет обновляться.

Видео работы прибора:

В новой прошивке добавлена поддержка нескольких частот ( 1кГц, 9кГц, 25кГц, 49кГц и 97кГц ) . Каждая из этих частот имеет собственную калибровку, поэтому алгоритм работы прибора поменялся. Теперь при первом включении на всех частотах отсутствует калибровка, это обозначается на экране статусом (—). После проведения калибровки она запоминается и при включении/выключении не пропадает, таким образом не требуется каждый раз калибровать прибор при включении, а лишь в случае необходимости. ( Значения запоминаются в озу прибора, так что в случае пропадания питания они все же будут сбрасываться, но зато ресурс flash мк не тратится при любом количестве перекалибровок ).

В новой прошивке кроме добротности, одновременно рассчитывается также тангенс угла потерь.

В новой версии прошивки

  • кнопка S/P , выбирающая режим замещения при долгом нажатии позволяет переключать частоту, на которой производится измерение.
  • кнопка REL ,при коротком нажатии активирует режим относительных измерений, что отображается на экране значком >.< , долгое нажатие данной кнопки запускает калибровку на текущей частоте. Сама калибровка делается в два этапа аналогично тому , как это было в первой прошивке. 

 К данной статье кроме новой версии прошивки прикреплен также архив с собранными прошивками для экранов 1110 и версия для 1202 с перевернутым изображением, что может быть удобно в случае самодельной платы или в силу конструкции корпуса.

Файлы:
Прошивка версии 6.03
Версия 6.03 для дисплеев типа 1110 с отзеркаленым изображением и для 1202 но перевернутая
Исходники 6.03

Измерение электролитического конденсатороа
Фото (почти)собранной платы прибора
Измерение резистора 0,5 ом
Файл печатной платы для SprintLayout 5
Прошивка для МК

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

LIMP Arta Software — программный измеритель RCL

LIMP Arta Software — программный измеритель RCL

Продолжу описание программы LIMP из пакета фирмы Arta Software. С ее помощью можно определять номиналы сопротивлений, индуктивностей, емкостей. Для этого достаточно компьютера, бесплатной программы и аппаратной части из одного резистора и нескольких шнуров.

Содержание / Contents

Конечно, этот измеритель не может заменить специализированные приборы ни по удобству, ни по точности измерений, но покупать дорогостоящий прибор ради нескольких измерений не всегда целесообразно. Предлагаемый инструмент чисто радиолюбительский — измерения медленные и требуют определенной работы мозга и рук, зато бесплатно и своими руками.
LIMP Arta Software — программный измеритель RCL Из деталей надо 2 разъема 3,5 мм для звуковой карты с экранированными проводами, резистор примерно 100 Ом, переключатель с одной группой контактов (или аналог. кнопка) любой, два крокодила или зажима.

Мне самому было интересно покопаться. ARTA пишет, что для точности желательно, чтобы Z было менее 100 Ом, гораздо меньше, чем входное сопротивление звуковой карты (якобы оно примерно 20 кОм). Думаю, что очень низкое Z при измерении очень больших емкостей, тоже ухудшает точность, но на практике мало интересно — емкость 20000 мкФ или 22000 мкФ, важнее знать, что эта емкость есть, не высохла, а если есть нужда в подборе одинаковых емкостей, то абсолютное значение тоже не так важно. Еще раз напоминаю — смотрите результат при фазе для конденсаторов около -90, а индуктивностей +90. Кстати, у конденсаторов с плохой термозависимостью видно как изменяется Z от тепла пальцев.

Можно проверить древние емкости из запасов (ESR не видно, а жаль), падение емкости из-за высыхания или обрыва, видно сразу.
Нет слов, специальные приборы в 1000 раз лучше, но они денег стоят и место занимают.


Сначала я даже хотел опустить этот пункт — дешевые цифровые китайские тестеры есть у всех, но подумав, нашел случаи, когда данный метод может быть полезен.
Это измерение малых сопротивлений — до 0,1 Ом включительно. Сначала надо откалибровать прибор и замкнуть его щупы. С длинным шнуром у меня получилось 0,24 Ом. Эту величину будем вычитать из всех измерений низкоомных резисторов. У меня есть горсть резисторов С5-16МВ-5 на 3,9 Ом с точностью 1%.

Все проверенные резисторы дали такой результат. 4,14 – 0,24 = 3,9
Для проверки была измерена горсть других низкоомных резисторов, без замечаний. Самым низкоомным был на 0,51 Ом +- 5%. Измеренное значение 0,5 Ом. К сожалению, не смог найти в своих запасах 0,1 Ом, но я уверен, что и с ними не было бы проблем, нужны только зажимы с хорошими контактами.
Кроме измерения сопротивления низкоомных резисторов, интерес, особенно для фильтров акустических систем, представляет их индуктивность. Они же проволочные, намотаны в катушку. Насколько же существенна их индуктивность? Я проверял в основном низкоомные (до 20 Ом) резисторы (в акустику и усилители высокоомные не ставят) типов С5-16МВ, С5-37В, С5-47В, ПЭВР-25, С5-35В. Их индуктивность была в диапазоне 2…6 микроГенри. При измерениях резисторов в сотни Ом, их индуктивность была на порядок выше.
Плавно переходим к индуктивностям. У меня сейчас нет точных индуктивностей, поэтому я просто проверил качественную, но не количественную работоспособность метода.

Это измерения дросселя ДМ-0,1 на 30 мкГн, получилось правдоподобно.

Вот дроссель из импульсного блока питания. Тоже похоже на правду. За точность не ручаюсь — здесь есть место для исследований.
Самая интересная часть, есть непонятное, но результаты очень интересные. Диапазон измерений от 0,1 мкФ до 100 000 мкФ. Точность — несколько процентов. Более-менее терпимые результаты получаются от 0,01 мкФ, но измерения на низких частотах длинным шнуром с большой емкостью, малоцелесообразны. Я исходил из того, что интерес представляют емкости порядка долей-единиц мкФ для фильтров акустических систем и регуляторов тембра, разделительных конденсаторов УНЧ. Была надежда увидеть ESR (не оправдалась). Поскольку прецизионных емкостей я у себя не нашел, пришлось использовать статистический метод и здравый смысл. Сначала я сделал и хотел представить большую таблицу, но потом очевидная истина дошла и до меня, для вас только результаты.

Это конденсатор 0,15 MKP X2. На какой частоте измерять? Arta освещает это невнятно. Говорят, что надо измерять при импедансе менее 100 Ом (одна клетка на графике слева 800 Ом)…
На 200 Гц получается 0,18 мкФ, на 20 кГц — 0,1 мкФ. Из основ электротехники известно, что ток в емкости опережает напряжение (-90 град), в индуктивности — наоборот (+90 град), поэтому руководствуемся серой кривой и числом сдвига фазы справа. Лучше, если сдвиг будет близок к 90 град. К сожалению, из-за ограниченного частотного диапазона, это не всегда получается, кроме того, нередко около 20 кГц сдвиг фазы уменьшается, не будем лезть в эту область!

Вот и пример. Это неполярный оксидный конденсатор 2,2 мкФ на 15 В. Есть сильное подозрение в его низком качестве и непригодности для аудиофилов. У неэлектролитических конденсаторов на большее напряжение фазовый график другой. Здесь же наиболее достоверные результаты в области 0,5…1 кГц.

Конденсатор 1 мкФ К10-47В на 50 В ТКЕ Н30. Достоверный и стабильный результат в диапазоне частот 1…20 кГц при фазовом сдвиге 85…90 град.
Любопытство потянуло меня посмотреть: а что будет, если измерять оксидные (электролитические) конденсаторы? Оказалось, что измерять можно! Результат абсолютно не зависит от полярности подключения, я измерил даже 4 банки по 10 000 мкФ соединенные параллельно и получил достоверный результат. О достоверности я могу судить потому, что до этого измерил десятки конденсаторов от 1 до 15 000 мкФ.

Получилось 44 миллиФарады. Обратите внимание на фазовую характеристику в области нескольких кГц, она приобретает характер индуктивности. Что это — несовершенство инструмента или действительно на таких частотах емкость обкладок работает хуже, а индуктивность рулона обмотки говорит все громче? Параллельное подключение небольшой пленочной емкости на график не повлияло.
В силу того, что загрузка графики в пост ограничена, я привожу минимум примеров, поэтому просто повторю, что измерять надо при максимально «правильной» фазе (при переходе через 0 вы из емкости получите «индуктивность» и наоборот).

Бывает и такое. Это одна из старых выпаянных оксидных емкостей. Явно, ей место на свалке. Представляете, что такая емкость сделает со звуком?!
Можно попасть и в такую ловушку.

Обратите внимание на фазовую характеристику. Это получилось при единственной настройке:

При любых других Sampling rate и FFT size фазовая характеристика имеет всплеск:

и значение емкости другое, правда, разница в 4%, главное не измерять на скачке фазы.
Итак, вы видите, что пища для размышлений и экспериментов есть, может быть попробовать сравнить «поющие» и «не поющие» конденсаторы. Я пробовал подключать обмотки сетевых трансформаторов, получил единицы и десятки Генри. Вот ТПП 259.

Может быть, для тьболюбов будет интересно посмотреть Z их трансформаторов? Я сделал «короткозамкнутый виток», вернее закоротил низковольтную обмотку. Z до 5 кГц упала очень сильно, как будет от одного витка и можно ли извлечь из этого пользу, не знаю. Все измерения здесь я делал с помощью приставки и усилителя, как в прошлой статье по измерениям параметров Тиля-Смолла, просто так мне было удобнее, не вижу проблем при измерениях без усилителя.
Измерение RLC с помощью программы LIMP представляет интерес для радиолюбителя и является крохотной частью бесплатного программного пакета, который можно скачать с сайта фирмы. Там же есть подробные инструкции пользователю. Конечно, точность измерений будет радиолюбительской — несколько процентов, но в ряде случаев и этого будет достаточно.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Халва для своих! +1800.00₽ для новичка на Aliexpress

Камрад, регистрируйся на Али по этой нашей ссылке. Ты получишь купон на 1800.00₽ на первый заказ. Не тяни, время действия купона ограничено.

🌼 Полезные и проверенные железяки — можно брать!

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Сергей (Chugunov)

РФ, Москва

О себе автор ничего не сообщил.

 

Китайский RCL- metr +ESR+определитель выводов полупроводниковых приборов

Всем привет!
Этот прибор представляет собой полуфабрикат, который вам надо достроить. Впрочем усилия
невелики. Характеристик я коснусь позже.Управление одной кнопкой.При включении устройство проверяет батарею и приступает к работе. После отображения результата устройство переходит в спячку выключая дисплей.
Первое, что надо сделать поместить в подходящий корпус, я нашел старый корпус от самодельных
часов, лишнии кнопки не удалял. Для питания использовал платку со стабилизатором КРЕН9Г на 9 вольт (http://katod-anod.ru/articles/35)+ блок питания от калькулятора, кроны слишком дорогие батарейки, но можно вставить и крону.


Далее чтобы прибор не погиб раньше времени от разряда конденсатора сделал следующее:
кнопка одной группой контактов шунтирует вход, второй обратной нажимается кнопка измерение.
В ненажатом виде, при исправных щупах, прибор показывает почти нулевое сопротивление,
что является проверкой измерительной цепи.
Что может прибор:
Измерение емкости 30пФ-20000мкФ:

Сравнивая показания этих 3-х приборов, можно сказать, что конечно прибор имеет погрешность.
Но показания его при замере больших емкостей даже точнее показаний китайского измерителя
RCL XС4070L. На показания ESR тоже можно ориентироваться, проверено при ремонте, когда
были выявлены дефектные конденсаторы. Измерения малых емкостей не использую.

Измерение индуктивностей погрешность до 20% :0-200mH

Резисторы: 0.5 Ω -20MΩ погрешность до 10%
Практически еще полезная опция определение цоколевки полупроводниковых приборов, типа и падения напряжения на p-n переходах.

Показывает анод-катод и падение напряжения.
Элементы подключаются между любыми 3-мя выводами.

Вывод: Плюсом данного устройства является его цена и точность часто достаточная для оценки работоспособности элементов.

4. Цифровой измеритель RCL. | Техническая библиотека lib.qrz.ru

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ RCL

Измеритель имеет следующие диапазоны измерений: 200 пФ, мкГн, Ом, 2, 20, 200 нФ, мГн, кОм, 2, 20 мкФ, Гн. Погрешность измерений ±(0,5% + 1 единица младшего разряда) при измерении емкостей и сопротивлений и ±(2% + 1 единица младшего разряда) при измерении индуктивности. Прибор питается от батареи, составленной из 8 аккумуляторов Д-0,125 и потребляет ток менее 20 мА. Прибор сохраняет свою точность при снижении напряжения питания до 8 В, поэтому его можно питать от батареи 7Д-0,125, но ее емкость не будет использоваться полностью.

Принцип измерений в описываемом приборе заключается в следующем. Напряжение треугольной формы прикладывается к

измеряемой емкости, при этом ток через нее имеет форму меандра и его амплитуда пропорциональна измеряемой емкости. При измерении индуктивности через нее пропускается ток треугольной формы, падение напряжения на индуктивности имеет форму меандра и пропорционально ее величине. Измеряемая емкость и эталонные резисторы подключаются в соответствии с рис. 20,а, а измеряемая индуктивность — по схеме рис. 20,6. При измерении сопротивлений используется соединение по

1-41.jpg

схеме рис. 20,а, но эталонными становятся емкости, а измеряемое сопротивление устанавливается на место эталонного.

Схема измерителя приведена на рис. 21. Все микросхемы прибора, кроме DD9, питаются от батареи GB1 непосредственно. Для симметричной работы операционных усилителей при помощи резисторов R 12 и R 13 и ОУ DA3 создана искусственная средняя точка, относительно которой указаны напряжения на схеме.

Задающий генератор прибора собран на элементах DD1.1 и DD1.2 и работает на частоте 1 МГц. Цепочкой декадных делителей DD2 -DD5 эта частота делится до 100 кГц — 100 Гц. Использованные в делителе микросхемы К176ИЕ4 при включении могут делить частоту с неправильным коэффициентом деления, поэтому для их начальной установки применена цепочка C22R26. Сигналы с выходов микросхем DD2 — DD5 через переключатель SA1.1 подается на микросхему DD6. В ней частота делится на 10 и с выхода Р микросхемы сигнал в форме меандра с частотой 100 кГц — 10 Гц подается через повторитель на элементах DD1.3, DD8.1, DD8.2 на вход формирователя напряжения треугольной формы. Микросхема DD6 типа

К561ИЕ8 имеет внутреннюю цепь коррекции, обеспечивающую правильный коэффициент деления, поэтому подача на него импульса начальной установки не требуется. Повторитель на ключах микросхемы К561КТЗ обладает существенно меньшим выходным сопротивлением по сравнению со стандартными выходами микросхем этой серии, что исключает необходимость подбора входных резисторов формирователя напряжения треугольной формы.

Формирователь собран по схеме интегратора на ОУ DA1. Сопротивления резисторов R5 — R7 и емкости конденсаторов С6 и С7 выбраны так, чтобы амплитуда напряжения треугольной формы составляла 4 В от пика до пика (±2 В), а наклон «пилы» на частоте 100 кГц был 0,75 В/мкс. Для симметрирования выходного напряжения в интегратор введена нелинейная отрицательная обратная связь через выпрямительный мост VD6, в диагональ которого включены диоды VD4 и VD5, через которые пропущен при помощи резисторов R3 и R4 небольшой ток. При подходе выходного напряжения интегратора к +2 или -2 В диоды моста открываются и замыкается цепь отрицательной обратной связи. В результате вершины напряжения треугольной формы незначительно ограничиваются, что не влияет на точность измерений, поскольку важной является линейность напряжения только вблизи нулевого значения.

Напряжение треугольной формы с выхода ОУ DA1 подается через секцию переключателя SA2.1 на измеряемую емкость и эталонные резисторы R10, R11 или через эталонные резисторы R8, R9 на измеряемую индуктивность или через эталонные конденсаторы С3, С4 на измеряемое сопротивление, в результате чего образуется одна из схем рис. 20.

При измерении емкостей и сопротивлений напряжение на выходе цепи рис. 20,а имеет форму меандра с плавными переходами между

положительными и отрицательными горизонтальными участками. При измерении индуктивностей за счет их всегда реально существующего активного сопротивления горизонтальные участки напряжения получают наклон (рис. 22, ограничение вершин треугольного напряжения и плавные переходы условно не показаны).

Через буферный ОУ DA2 сигнал поступает на синхронный выпрямитель, собранный на ключах DD8.3, DD8.4 и конденсаторах С16 и С17. Ключи управляются выходными им-

1-42.jpg

1-43.jpg

пульсами счетчика DD6 и открываются на 1/10 периода выходного сигнала ОУ DA2 в середине горизонтальных участков, ключ DD8.4 в середине положительной полуволны, DD8.3 — отрицательной. Конденсаторы С 17 и С 18 запоминают напряжения на время разомкнутого состояния ключей, с них сигнал подается на измерительный вход АЦП.

Систематическая погрешность прибора при измерении емкостей и сопротивлений, возникающая из-за того, что последовательно с измеряемой или эталонной емкостью включен эталонный или измеряемый резистор, ничтожна, поскольку к моменту открытия ключей DD8.3 или DD8.4 процесс установления величины тока через конденсатор полностью заканчивается. При измерении индуктивностей собственное сопротивление катушек индуктивности играет двоякую роль. С одной стороны, оно несколько уменьшает показания прибора, поскольку включено последовательно с резисторами R8 или R9 и уменьшает величину тока треугольной формы, текущего через измеряемую индуктивность. С другой стороны, оно увеличивает показания за счет наклона горизонтальных участков сигнала на выходе DA2. Указанные эффекты не компенсируют друг друга и заметно снижают точность измерений.

Максимальное значение напряжения на конденсаторах С16 и С17, соответствующее предельному значению каждого диапазона, составляет ±50мВ, полное напряжение, подаваемое на вход АЦП — 300 мВ. Двухполупериодный характер выпрямления обеспечивает неизменность выходного напряжения выпрямителя при уходе нуля операционных усилителей DA1 и DA2.

Включение микросхемы DD10 имеет некоторые особенности. Опорное напряжение, определяемое максимальным входным сигналом, составляет 150 мВ. Оно снимается с делителя R 19 — R22. Нестабильность напряжения источника питания не играет никакой роли, поскольку как выходное напряжение синхронного выпрямителя, так и опорное напряжение пропорциональны напряжению питания, а АЦП измеряет их отношение. Также не сказывается уход частоты генератора DD1.1, DD1.2, поскольку важна крутизна треугольных импульсов на выходе микросхемы DA2, а не их частота.

Исходная частота работы АЦП выбрана равной 40 кГц. Она получается из сигнала с частотой 1 МГц делением на 25 при помощи микросхемы DD7 и элемента совпадения на диодах VD1 — VD3, резисторе R2 и конденсаторе С2. Амплитуда импульсов на входе RCr микросхемы DD10 должна соответствовать напряжению внутреннего источника питания цифровой части микросхемы -Uц , составляющего по абсолютной величине около 5 В. Оно приводится к необходимой величине при помощи делителя R23, R24.

Управление местоположением запятой индикатора HG1 при отсчете показаний осуществляет микросхема DD9. Запятая Н4 используется для индикации разряда батареи питания.

Резисторы R5 — R11 следует подобрать с точностью 0,2%. В описываемой конструкции использовались резисторы типа С2-29В мощностью 0,125 Вт, остальные резисторы — МЛТ, подстроечный -СПЗ-19а. Резистор R5 состоит из параллельно соединенных точного резистора 10 кОм и МЛТ-0,25 1 МОм 10%. Выдерживать номиналы резисторов R12, R13, R19, R21, R22 не обязательно, но они должны быть стабильными. При этом резисторы R12 и R13 должны быть равны друг другу с точностью 0,5%, а на входы образцового напряжения микросхемы DD10 должно подаваться 150 мВ. Диоды могут быть использованы практически любые маломощные кремниевые, в том числе и для замены моста VD6.

Микросхемы КР544УД2 могут быть заменены на К544УД2, вместо КР140УД14А можно использовать практически любой ОУ, работающий при напряжении питания ±5В, например КР140УД6. Микросхему К176ИЕ1 можно заменить при изменении схемы на К176ИЕ2 или на К561 ИЕ10. Микросхемы серии К561 можно заменить на микросхемы серии КР1561, К561ИЕ8 и на К176ИЕ8, а при изменении рисунка печатной платы — на микросхемы серии 564.

Если батарею питания разделить на две по 5 В, можно исключить ОУ DA3, при этом питание необходимо будет отключать двумя секциями переключателя SA2.

Конденсаторы С1, С3, С4, С6 следует подобрать с ТКЕ не хуже М75. Остальные конденсаторы могут иметь больший ТКЕ, в основном применены конденсаторы типов КМ-5 и КМ-6 (конденсаторы 0,47 мкФ — КМ-66, в качестве С9 — С13 можно использовать конденсаторы емкостью 0,047 мкФ и выше). Конденсаторы С7 и С20 должны быть с хорошим диэлектриком, были использованы конденсаторы К73-17 и К73-11 на напряжение 160 В. Полярные конденсаторы — К53-18 или любые другие.

Все детали измерителя, кроме эталонных элементов и батареи питания, расположены на двусторонней печатной плате размерами 65х130мм, на рис. 23,а приведено расположение деталей и проводников на стороне установки микросхем, на рис 23,6 — проводников на другой ее стороне.

Переключатели SA1 (ПГ2-12-6П8Н) и SA2 (ПГ2-10-6П4Н) установлены под микросхемами DD10, DD6, DD1, DD8 на кронштейне, изготовленном из латуни толщиной 1 мм. Входные гнезда XS1 и XS2 для вилок диаметром 1,6 мм установлены на боковой стенке корпуса. Переключатели снабжены такими же ручками — барабанами, как и в предыдущих конструкциях, изоляции ручек от оси переключателей не

1-44.jpg

требуется. Эталонные элементы установлены при помощи трубчатых контактов на стеклотекстолитовой плате с размерами 20 х 65 мм, закрепленной с одной стороны на кронштейне переключателей, с другой стороны — к основной печатной плате через дистанционную втулку высотой 7 мм. В средней части вторая плата прикреплена к одному из винтов переключателя. Такое крепление платы позволяет произвести почти полный монтаж цепей переключателей и эталонных элементов до установки переключателей на основную плату.

1-45.jpg

Платы измерителя установлены в пластмассовый корпус с габаритами 136 х 72 х 34 мм.

Аккумуляторная батарея изготовлена из элементов двух батарей 7Д-0,125. Аккумуляторы, соединенные между собой приваренной никелевой лентой, сложены двумя «лесенками» по четыре элемента, обмотаны поливинилхлоридной изоляционной лентой и уложены в корпус измерителя под индикатором HG1.

Измеритель целесообразно собирать и настраивать в следующем порядке. Вначале на плату следует установить все детали, за

исключением кронштейна с переключателями и платы с эталонными элементами. Подать напряжение питания 10 В и подбором элементов R1 и С1 установить частоту генератора на элементах DD1.1 и DD1.2, равной 1 МГц с точностью не хуже 2%. Частоту удобно контролировать на выходах счетчиков DD2 — DD5. По осциллографу можно установить частоту генератора, добиваясь неподвижного изображения импульсов 100 Гц с выхода микросхемы DD3 при синхронизации развертки осциллографа от сети.

Установить кронштейн с переключателями и резисторами R5 -R11, произвести весь проводной монтаж. Подобрать емкость конденсатора С7 так, чтобы ограничение треугольного напряжения на диапазоне 20 мкФ при увеличении напряжения питания начиналось при 10…11 В. Подобрать конденсатор, емкость которого известна с точностью не хуже 0,2%, и номиналом 0,15…0,19 мкФ. На диапазоне 200 нФ резистором R20 добиться показаний измерителя, соответствующих емкости конденсатора.

Вывод 3 секции переключателя SA1.5 отключить от резистора R 10 и подключить к резистору R11. Подобрать конденсатор С6 такой емкости, чтобы показания при измерении эталонной емкости на диапазонах 200 нФ и 20 нФ (он превратился в 200 нФ) совпадали. Восстановить подключение вывода 3 переключателя.

Используя точные резисторы с допуском 0,1…0,2% в качестве измеряемых, подобрать емкость конденсатора С3 для получения соответствия показаний прибора номиналам резисторов на диапазонах 2 кОм — 200 кОм. Конденсаторы СЗ и С6 удобно подбирать из нескольких меньшей емкости, полезно подключение подстроечных конденсаторов.

При наличии эталонного конденсатора емкостью 150… 190 пФ можно уточнить величину сопротивления резистора, подключенного параллельно R5, для получения максимальной точности показаний на диапазоне 200 пФ.

На рис. 21 показан конденсатор С4, обеспечивающий диапазоны измерения сопротивлений 2 и 20 МОм, однако пользоваться этими диапазонами неудобно, поскольку требуется тщательное экранирование измеряемого резистора и прибора в целом, а точность измерений невысока. Без ущерба для пользования прибором его можно исключить, а также исключить секцию переключателя SA1.4, что позволит уменьшить число галет переключателя SA1 и использовать в качестве него переключатель ПГ2-11-6П6Н.

При отсутствии измеряемой емкости на диапазонах 200 пФ и 2 нФ за счет емкости монтажа прибор должен показывать около 2 пФ. При измерениях эту величину следует вычитать из получаемого результата.

В режиме измерения индуктивностей в случае использования точных резисторов прибор настройки не требует.

Следует также подобрать номиналы резисторов R14 и R18 так, чтобы запятая Н4 включалась при снижении напряжения питания ниже 8 В.

Прибор можно использовать в качестве генератора однополярных прямоугольных импульсов с амплитудой 10 В и частотой 10 Гц… 100 кГц или треугольных симметричных импульсов с той же частотой в двух верхних по схеме положениях переключателя SA2.

В выключенном состоянии батарея питания подключена к входным гнездам, что позволяет контролировать ее напряжение и заряжать аккумуляторы.

Прибор обладает не очень привычным свойством — при значительном превышении измеряемой величиной установленного диапазона, коротком замыкании контролируемого конденсатора или обрыве резистора или индуктивности он может показать некоторое конечное значение измеряемой величины. Поэтому при неизвестном даже приближенно номинале проверяемого элемента измерение следует начинать с наибольшего предела измерения, уточняя измеряемую величину при переходе с диапазона на диапазон.

Этот недостаток устраняется путем несложной доработки, схема которой приведена на рис. 24. Резистор R18 цепи индикации падения напряжения батареи питания отключен от источника -5 В и

1-46.jpg

подсоединен к коллектору транзистора VT1. Сопротивление резистора R28 мало по сравнению с R18 и при закрытом транзисторе VT1 не влияет на работу цепи. При отсутствии перегрузки амплитуда переменного напряжения на выходе ОУ DA2 измерителя не превышает 150 мВ, транзистор VT1 закрыт. Если перегрузка невелика, она индицируется как обычно — гашением всех

разрядов, кроме старшего. При большой перегрузке пики напряжения на выходе ОУ DA2 открывают транзистор VT1 и он заряжает конденсатор С23. Напряжение на коллекторе VT1 становится близким к напряжению общего провода, срабатывает индикация разряда батареи — включается десятичная точка Н4 младшего знака индикатора.

Для большей заметности перегрузки к выходу 10 DD9 можно подключить не только точку Н4, но и сегменты 1А, ID, IE, IF, 1G индикатора (выводы 2, 3, 30, 32, 33), в этом случае при перегрузке в

старшем разряде будет индицироваться буква Е или цифра 8. Еще интереснее индикацию разряда можно сделать, если выход 10 микросхемы DD9 подключить к общему электроду индикатора HG1 (выводы 1 и 34), отключив его от выхода F микросхемы. В этом случае при перегрузке или снижении напряжения батареи ниже 8 В все сегменты индикатора инвертируются и считывание показаний становится практически невозможным

Доработку можно провести объемным монтажом, рядом с ОУ DA1 и DA2 достаточно свободного места. Транзистор КТ3107И заменим на любой кремниевый маломощный структуры р-n-р.

При измерении емкостей полярных конденсаторов серий ЭТО, К51 и К52 последовательно с конденсатором следует включать батарею напряжением не менее 2,5 В, плюсом батареи к плюсу конденсатора. Все остальные типы конденсаторов можно проверять без дополнительного источника.

 

Широкодиапазонный измеритель RCL на двух транзисторах

Схема простого широкодиапазонного мостового измерителя RCL на двух транзисторах. В этом измерителе использован мостовой метод, но благодаря специальным мерам достигнута широкодиапазонность, чего нет в обычных мостовых схемах измерений.

Основные параметры:

  • Диапазон измерений: резисторов, Ом  — 0,1… 12*10^6;  емкости, пФ — 1,0… 12*10^9; индуктивности, мкГ — 10… 12*10^7;
  • Напряжение питания, В —   2×4,5;
  • Частота рабочего напряжения, Гц  — 1000;
  • Сопротивление телефонов (индикатора баланса), Ом — 2000.

Принципиальная схема

На транзисторе V1 собран генератор рабочей частоты, на транзисторе V2 — усилитель сигнала разбаланса. Мост балансируют резистором R10. В качестве образцовых (R1—R8) желательно использовать резисторы с допускаемыми отклонениями сопротивлений от номиналов не более 1….2 %.

Резистор R16 должен иметь малое сопротивление между выводом движка и верхним по схеме крайним выводом (в крайнем положении). Возможно, придется напаять на вывод металлическую пластину, чтобы при установке движка в крайнее положение он надежно соединялся с выводом.

Конденсаторы С7, С3 и С4 составлены из нескольких конденсаторов, и их точное значение подбирают при градуировке моста. Эти конденсаторы должны иметь минимальные потери.

Схема широкодиапазонного измерителя RCL на двух транзисторах

Рис. 1. Схема широкодиапазонного измерителя RCL на двух транзисторах.

Детали и налаживание

Трансформатор Т1 выполнен па магнитопроводе из пластин Ш8, толщина набора 8 мм. Обмотки l и ll содержат соответственно 2000 и 1500 витков провода ПЭЛ —0,15, обмотка III имеет 600 витков провода ПЭЛ — 0,2.

Транзисторы любые низкочастотные с коэффициентом передачи тока не менее 30. Градуировку моста производят по образцовым резисторам и конденсаторам. В режиме измерения индуктивностей градуировку можно не делать. Балансируют мост по минимуму звука  в телефонах.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. — Радиолюбительские схемы.

ИЗМЕРИТЕЛЬ RCL | Техника и Программы

Этот прибор измерительной лаборатории с достаточной для радиолюбительской практики точностью позволяет измерять: сопротивление резисторов—от 10 Ом до 10 МОм, емкость конденсаторов — от 10 пФ до 10 мкФ, индуктивность катушек и дросселей— от 10 ..20 мкГн до 8… 10 мГн. Метод измерения — мостовой. Индикация балансировки измерйтельного моста — звуковая с помощью головных телефонов. Точность измерений во многом зависит от тщательности подбора образцовых деталей и градуировки шкалы.

Принципиальная схема прибора изображена на рис. 53. Измеритель состоит из простейшего реохордного измерительного^ моста, генератора электрических колебаний звуковой частоты и усилителя тока. Питается прибор постоянным ♦напряжением 9 В, снимаемым с нерегулируемого выхода блока питания лаборатории. Прибор можно питать и от автономного источника, например батареи «Крона», аккумуляторной батареи 7Д-0,115 или двух соединенных последовательно батарей 3336J1. Прибор сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 3… 4,5 В, однако громкость сигнала в телефонах, особенно при измерении небольших емкостей, в этом случае заметно падает.

Генератор, питающий измерительный мост, представляет собой симметричный мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2. Конденсаторы С1 и С2 создают между коллекторными и базовыми цепями транзисторов положительную -обратную связь по переменному току, благодаря чему мультивибратор самовозбуждается и генерирует электрические колебания, близкие по форме к прямоугольным. Резисторы и конденсаторы мультивибратора подобраны таким образом, что он генерирует колебания частотой около 1000 Гц. Напряжение такой частоты воспроизводится телефонами (или динамической головкой) примерно как звук «си» второй октавы.

Рис. 53. Принципиальная схема измерителя RCL

Электрические ’колебания мультивибратора усиливаются усилителем на транзисторе VT3 и с его нагрузочного резистора R5 поступают в диагональ питания измерительного моста. Переменный резистор R5 выполняет функции реохорда. Плечо сравнения образуют образцовые резисторы R6—R8, конденсаторы СЗ—С5 и катушки индуктивности L1 и L2, поочередно включаемые з мост переключателем SA1. Измеряемый резистор Rx или катушку индуктивности Lx подсоединяют к зажимам ХТ1, ХТ2, а конденсатор Сх — к зажимам ХТ2, ХТЗ. Головные телефоны BF1 включают в измерительную диагональ моста через гнезда XS1 и XS2 При любом виде измерений мост балансируют реохордом R5, добиваясь полного пропадания или наименьшей громкости звука в телефонах. Сопротивление RXJ емкость Сх или индуктивность Lx отсчитывают по шкале реохорда в относительных единицах.

Множители возле переключателя вида и пределов измерений SA1 показывают, на сколько ом, микрогенри. или ликофарад надо умножить отсчитанное по шкале показание, чтобы определить измеряемое сопротивление резистора, емкость конденсатора или индуктивность катушки. Так, например, если при балансе моста считанное со шкалы реохорда показание равно 0,5, а переключатель SA1 находится в положении «ХЮ4 пФ», то емкость измеряемого конденсатора Сх равна 5000 пФ (0,005 мкФ).

Резистор R6 ограничивает коллекторный τόκ транзистора VT3, возрастающий при измерении индуктивности, и тем самым предотвращает возможный тепловой пробой транзистора.

Конструкция и детали. Внешний вид и конструкция прибора показаны на рис. 54. Большая часть деталей размещена на монтажной плате из гетинакса, закрепленной в корпусе на П-образных кронштейнах высотой 35 мм. Под монтажной платой можно установить батарею автономного питания прибора. Переключатель SA1, выключатель питания Q1 и колодка с гнездами XS1, XS2 для подключения головных телефонов закреплены непосредственно на передней стенке корпуса.

Разметка отверстий в передней стенке корпуса показана на рис. 55. Прямоугольное отверстие размерами 30X15 мм в нижней части стенки, предназначено для выступающих вперед зажимов ХТ1—ХТЗ. Такое же отверстие в правой части стенки является «окном» шкалы, круглое отверстие под ним предназначено для валика переменного резистора R5. Отверстие диаметром 12,5 мм предназначено для выключателя питания, функции которого выполняет тумблер ТВ2-1, отверстие диаметром 10,5 мм — для галетного переключателя SA1 на 11 положений (используется только восемь) и одно направление. Пять отверстий диаметром 3,2 мм с зенковкой служат для винтов крепления гнездовой колодки, полочки с зажимами ХТ1—ХТЗ и кронштейна резистора R5, четыре отверстия диаметром 2,2 мм (также с зенковкой) — для заклепок крепления уголков, к которым привинчивают крышку.

Надписи, поясняющие назначение ручек управления, зажимов и гнезд, выполнены на плотной бумаге, которая затем накрывается пластиной из прозрачного органического стекла толщиной 2 мм. Для крепления этой накладки к корпусу использованы гайки выключателя питания Q1, переключателя SA1 и

Рис. 54. Внешний вид и конструкция измерителя RCL

три винта М2Х4, ввинченные в резьбовые отверстия в накладке с внутренней стороны корпуса.

Конструкция зажимов для подключения к прибору резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, параметры которых надо измерить, показана на рис. 56. Каждый зажим состоит из деталей 2 и 3, закрепленных на гетинахсовой плате 1 заклепками 4 Соединительные провода припаивают к монтажным лепесткам 5. Детали зажимов изготавливают из твердой латуни или бронзы толщиной 0,4… 0,5 мм. При работе с прибором нажимают на верхнюю часть детали 2 до совмещения отверстия в ней с отверстиями в нижней части этой же детали и детали 3 и вставляют в них вывод измеряемой детали. Необхо

Рис. 55. Разметка передней стенки корпуса

Рис. 56. Устройство колодки с зажимами для подсоединения выводов радиодеталей:

1—плата; 2, 3 — пружинящие контакты; 4 —заклепки; 5 — монтажный лепесток; 6 — -уголок

Рис. 57. Устройство шкального механизма:

лей желательно проверить на измерительном приборе заводского изготовления.

Образцовая катушка L1, индуктивность которой должна быть равна 100 мкГн, содержит 96 витков провода ПЭВ-1 0,2, намотанного виток к витку на цилиндрическом каркасе внешним диаметром 17,5 мм, или 80 витков такого же провода, намотанного на каркасе диаметром 20 мм. В качестве каркаса можно использовать картонные гильзы патронов для охотничьих ружей 20или 12-го калибра. Каркас катушки насажен на кружок, выпиленный из гетинакса и приклеенный к монтажной плате клеем БФ-2.

Индуктивность образцовой катушки L2 в десять раз больше (1 мГн). Она содержит 210 витков провода ПЭВ-1 0,12, намотанного на унифицированном трехсекционном полистироловом каркасе, и помещена в карбонильный броневой магнитопровод СБ-12а. Ее индуктивность подгоняют подстроечником, входящим в комплект магнитопровода. Последний приклеен к монтажной плате клеем БФ-2.

Индуктивность обеих катушек желательно подогнать до установки в измеритель. Лучше всего это сделать с помощью прибора заводского изготовления. Следует отметить, что если первую катушку изготовить точно по описанию, та она будет иметь близкую к необходимой индуктивность и по ней в собранном измерителе можно будет подогнать индуктивность второй катушки.

Налаживание прибора, градуировка шкалы. Если в измерителе использованы предварительно проверенные и отобранные транзисторы, резисторы и конденсаторы, мультивибратор и усилитель должны нормально работать без какого-либо налаживания. В этом нетрудно убедиться, соединив проволочной перемычкой зажимы ХТ1 и ХТ2 или ХТ2 и ХТЗ. В телефонах должен появиться звук, громкость которого изменяется при перемещении движка реохорда из одного крайнего положения в другое. Если звука нет, значит, допущена ошибка в монтаже мультивибратора или неправильно подключен источник питания.

Желательную высоту (тон) звука в телефонах можно подобрать изменением емкости конденсатора С1 или С2. С уменьшением их емкости высота звука повышается, а с увеличением — понижается.

Рис. 59. Шкала измерителя RCL

Поскольку шкала прибора общая для всех видов и пределов измерений, ее можно отградуировать на одном из пределов’ с помощью магазина сопротивлений. Допустим, что шкала прибора градуируется на поддиапазоне, соответствующем образцовому резистору R8 (10 кОм). Переключатель SA1 в этом случае устанавливают в положение «ХЮ4 Ом», а к зажимам ХТ1 и ХТ2 подключают резистор сопротивлением 10 кОм. После этого мост балансируют, добиваясь пропадания звука в телефонах, и на шкале реохорда напротив стрелки делают исходную риску с отметкой 1. Она будет соответствовать сопротивлению 104 Ом, т. е. 10 кОм. Далее к прибору поочередно подключают резисторы сопротивлением 9, 8, 7 кОм и т. д. и делают на шкале отметки, соответствующие долям единицы. В дальнейшем отметка 0,9 на шкале реохорда при измерении сопротивлений этого поддиапазона будет соответствовать сопротивлению 9 кОм (0,9-104 Ом = 9000 Ом=9 кОм), отметка 0,8 — сопротивлению 8 кОм (0,8· 104 0м = 8000 Ом=8 кОм) и т. д. Далее к прибору подключают резисторы сопротивлением 15, 20, 25 кОм и т. д. и на шкале реохорда делают соответствующие отметки (1,5; 2; 2,5 и т. д). В результате получится шкала, образец которой показан на рис. 59.

Отградуировть шкалу можно также с помощью набора резисторов с допускаемым отклонением от номиналов не более ±5%. Соединяя резисторы параллельно или последовательно, можно получать практически любые значения «образцовых» резисторов.

Отградуированная таким способом шкала пригодна для других видов и пределов измерений только в том случае, если соответствующие им образцовые резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности будут иметь параметры, указанные на принципиальной схеме прибора.

Пользуясь прибором, надо помнить, что при измерении емкости оксидных конденсаторов (вывод их положительной обкладки подключают к зажиму ХТЗ) баланс моста ощущается не так четко, как при измерении сопротивлений, поэтому и точность измерений в этом случае меньше. Объясняется такое явление утечкой тока, свойственной оксидным конденсаторам.

Источник: Борисов В. Г., Фролов В. В., Измерительная лаборатория начинающего радиолюбителя.— 3-е изд., стереотип. — М.: Радио и связь, 1995.— 144 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1213).

Программа «Измеритель R, C, L»

Добавил: Master,Дата: 22 Ноя 2012

Программа вер.3.0 реализует измеритель сопротивления (R), емкости (C) и индуктивности (L).
 Ориентировочные пределы измерения :

  • R в двух поддиапазонах от 0 Ом до 100 кОм и до 5,1 МОм;
  • C в двух поддиапазонах от 0 пФ до 5 мкФ и до 10000 мкФ;
  • L до 5 Гн.

Для сопротивления и емкости кроме измеренного значения дается ближайший номинал из стандартного ряда.


В основе всех измерений лежит метод вольтметра — амперметра, когда напряжение на испытуемом элементе определяется как U1-U2, а ток через него как U2/R.
Измерение Rх поизводится на возможно более низкой частоте (рекомендуется 30 Гц). Его значение вычисляется по формуле:

 

Измерение Сх до 5 мкФ осущетвляется на оптимальной частоте в пределах от 30 Гц до 20 кГц, определяемой программой после оценочного измерения при 4 кГц. Емкость более 5 мкФ измеряется на частоте 30 Гц с резистором 10 Ом. Значение Сх в обоих случаях вычисляется по формуле :


Измерение Lх производится в два этапа. Сначала на низкой частоте измеряется активное сопротивление катушки как в режиме Rх, затем на более высокой частоте (у меня 3000 Гц) измеряется реактивная составляющая комплексного сопротивления. Значение вычисляется по формуле , где r — активная составляющая:

Программа опробована под WindowsXP и Windows98. Для Vista и Win 7 она не адаптировалась.

Источник: http://www.zapisnyh.narod.ru/rcl.htm

скачать «Измеритель R, C,L» бесплатно (330kb)

****************************************************************************************



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Программа для компьютера»Закладки»
  • Бесплатная программка для компьютера «ЗАКЛАДКИ»

    Описание: Небольшая бесплатная программка устанавливается на компьютер и предназначена для напоминания событий, можно для включения каких либо программ в определённое время.

    Есть возможность включения автозагрузки с функцией запоминания. Например, при включении компьютера в заданное время программа «Закладки» напомнит о записанном событии или например, включит заданную Вами перед этим какую нибудь программу. Подробнее…

  • Программа для настройки системы Windows
  • Glary Utilities — Программа для быстрой настройки операционных систем Windows, для улучшения работы системы и ее быстродействия.

     

    Если Вы пользуетесь ОС Windows длительное время, то замечали, что чем «старше» система, тем медленнее она работает. Наиболее часто проблема кроется в сильном загромождении системного реестра. Ведь в реестр заносится информация обо всех Ваших действиях на компьютере. Что же делать?

    Выхода два! Подробнее…

  • Осцилограф, анализатор спектра, звуковой измеритель и генератор в одной программе Wavetools
  • Wavetools

    Осцилограф.

    Эта программа имитирует двухканальный запоминающий осциллограф.

    Следующие элементы управления доступны:

    Позволяет регулировать усиление Оси Y в шагах на 10 дБ. В 0 дБ, на экране, показывает полномасштабный звуковой вход.
    Подробнее…


Популярность: 8 945 просм.

Измеритель всего, что попадется под руку (RLC-метр)

РадиоКот> Схемы> Цифровые устройства> Измерительная техника>

Измеритель всего, что попадется под руку (RLC-метр)

В процессе создания радиолюбительских конструкций и ремонта радиоаппаратуры довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью измерить тот или иной элемент схемы или подобрать номинал. Обычно присутствующий на столе тестер может помочь лишь в измерении сопротивлений, иногда с плохой точностью.Это и явилось причиной возникновения такого прибора, который был бы способен с приемлемой функцией замерить все возможные параметры электронного компонента, попавшего в руки радиолюбителя. В результате была придумана конструкция на мк stm32f100c4t6 с такими предусмотренными:

позволяет измерять:

  • резисторы в диапазоне от 0,001Ом до 500кОм
  • конденсаторы 1нФ — 10000мкф
  • индуктивности 1мкГн — 10Гн

Для конденсаторов и индуктивностей оценивается значение внутреннего сопротивления (ESR) и добротность Q

.

Измерение производится на частоте 1кГц.На измеряемую деталь подается сигнал синусоидальной формы. Амплитуда сигнала зависит от многих факторов. Максимальное ее значение составляет 1В. Во время измерения электролитических конденсаторов необходимо ненадолго замкнуть перед измерением, если это требуется, необходимо ненадолго замкнуть перед измерением, если этого измеряемая схема не должна быть под напряжением. не сделать, то прибор с большой вероятностью сломается).

Прибор потребляет:

  • в режиме измерения с включенной подсветкой прибора — 20ма,
  • в выключенном состоянии — 15мка.

Питание прибора осуществляется от LiIon аккумулятора, который можно зарядить подсоединив прибор USB кабелем к компьютеру или сетевой зарядке 5В.

Схема прибора

Для включения прибора необходимо и удерживать кнопку PWR в течение 2 секунд.После чего наэкране появится приветствие и начнется калибровка. На первом шаге калибровки измеряется сопротивление разомкнутых щупов, в случае если это не так прибор выведетку «Открытые выводы», после размыкания щупов или отсоединения от них детали прибор начала процесса калибровки. Вторым шагом калибровки оценивается сопротивление щупов в замкнутом состоянии, для начала калибровки необходимо замкнуть щупы, до тех пор пока это не сделано на экране будет показываться подсказка «Закрыть выводы». После проведения всех калибровок прибор сразу переходит в режим измерения и показывает результаты замеров.

Управление осуществляется тремя кнопками (PWR, S / P, REL), присутствующими сбоку платы. Во включенном состоянии короткое название кнопки PWR разрешает / выключать подсветку. По умолчанию при включении она включена. Длительное удержание кнопки к выключению прибора. Кнопка S / P позволяет переключать режим за ущерб между режимами:

— последовательный , когда измеряемый элемент представлен активным сопротивлением включенным последовательным с емкостью / индуктивностью.Данный режим обозначен на значком SER в верхней части экрана, а замеренные значения с именами Rs, Cs, Ls. Это режим основного прибора и позволяет замерять внутреннее сопротивление конденсаторов (ESR) и катушек одновременно с их номиналом.

— параллельный режим за ущерб, когда измеряемый элемент представлен активным сопротивлением включенным параллельным емкостью / индуктивностью. Режим в основном используется для оценки элементов с большим внутренним сопротивлением, например.когда требуется оценить утечки конденсатора или паразитную емкость высокоомного резистора.

Кнопка REL позволяет включить режим относительных измерений, в этом режиме можно вычесть вклад отдельного элемента в измерение. Используя данный режим можно например замерять элементы, находящиеся под постоянным напряжением. Сам прибор не допускает подключения источников питания к щупам, однако, если последовательно со щупами включить емкость, то можно измерить внутреннее сопротивление аккумуляторов.Схема измерения при этом такая — разделительную емкость необходимо подключить к щупам прибора и измерения измерения, затем включить режим относительных измерений, при этом показании на экране обнулятся. После этого необходимо отсоединить один из щупов от разделительной емкости и включить аккумулятор между этим щупом и свободным выводом разделительной емкости. Прибор при этом показит внутреннее сопротивление аккумулятора. (Это все касается низковольтных аккумуляторов. Напряжение аккумулятора не должно быть выше 3 вольт!)

Сборка прибора не должна представлять особых проблем.Возможно самое сложное это изготовление платы, но ее можно сделать в домашних условиях с ипользованием как ЛУТ технологии так и с помощью фоторезиста. Плата двухсторонняя, вторая сторона ее представляет собой просто слой фольги, желательно позаботиться о нем при травлении верхнего слоя с проводниками. Все те контактные площадки, которые используются внутренним серым кружком на рисунке платы, запаять перемычками на нижний слой платы. К этой статье также прикреплено фото собраной платы для того, чтобы можно было сориентироваться и как припаивается.

После сборки необходимо будет прошить МК. Это можно сделать двумя способами:

Если есть программатор / отладчик для STM32, то достаточно подключить его к соответствующему пинам на разъеме JP2 (верхние 4, два из них это питание, земля, оставшиеся два это SWD).

Если отладчика нету но есть желание прошить мк , то алгоритм действий таков:

  • необходимо найти конвертер USB-COM, такой, чтобы его выходные уровни были 3 вольта, для этого отлично подходят старые кабели от сотовых телефонов.
  • надо припаять тонким проводком контакт P1 на + питания — верхний пин разъема JP2
  • С сайта STM необходимо скачать утилиту для прошивки МК через компорт и прошить ей МК. (на случай если ссылка сломается на сайте можно поискать «Демонстрация загрузчика STM32 и STM8 (UM0462)»)
  • Убрать проводок между P1 и питанием.
  • Использовать прибор

Вот пожалуй и все. Надеюсь, данная конструкция используется полезной многим.Возможно, что в программе данного прибора будут производиться какие то изменения, с целью удаления багов, глюков, неудобств в работе и прочих вещей, в таком случае статья будет обновляться.

Видео работы прибора:

В новой прошивке добавлена ​​поддержка нескольких частот (1кГц, 9кГц, 25кГц, 49кГц и 97кГц). Каждая из этих частот имеет собственную калибровку, поэтому алгоритм работы прибора поменялся. Теперь при включении на всех частотах отсутствует калибровка, это обозначается на экране статусом (—).После калибровки она запоминается и при включении / выключении не пропадает таким образом, каждый раз калибровать прибор при включении, только в случае необходимости. (Значения запоминаются в озу прибора, так что в случае пропадания питания они все же будут сбрасываться, но зато ресурс флэш мк не тратится при любом количестве перекалибровок). В новой прошивке кроме добротности, одновременно рассчитывается также тангенс угла потерь.

В новой версии прошивки

  • кнопка S / P, выбирающая режим за ущерб при долгом нажатии позволяет переключать частоту, на которой производится измерение.
  • кнопка REL, при коротком активирует режим относительных измерений, отображается на экране значком>. Сама калибровка делается в два этапа аналогично тому, как это было в первой прошивке.

К данной статье кроме версии прошивки прикреплен также архив с собранными прошивками для экрана 1110 и версия для 1202 с перевернутым изображением, что может быть удобно в случае самодельной платы или в силу конструкции корпуса.

Файлы:
Прошивка версии 6.03
Версия 6.03 для дисплеев типа 1110 с отзеркаленым изображением и для 1202 но перевернутая
Исходники 6.03
Измерение электролитического конденсатороа
Фото (почти) собранной платы прибора
Измерение резистора 0,5 ом
Файл печатной платы для SprintLayout 5
Прошивка для МК

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

.

Описание измерительной программы RLC-meter | ldsound.ru

Программа для измерения сопротивления, индуктивности и емкости неизвестных электронных компонентов. Требует изготовления простейшего переходника для подключения к звуковой карте компьютера (два штекера, резистор, провода и щупы).

2 версии программы можно скачать в разделе Программное обеспечение .

Это еще один вариант, пополняющий и без того обширную коллекцию аналогичных. Здесь не воплощены все задумки, работа над ней продолжается.Функционирование «основы» вы можете оценить прямо сейчас.

В основу заложен общеизвестный принцип определения амплитудных и фазовых компонентов между сигналами с известным (образцового) компонента, и с параметрами которого надо определить. В качестве тестового используется сигнал синусоидальной формы, генерируемый звуковой картой. В первой версии использовалась только одна фиксированная частота 11025 Гц, в следующей версии к ней добавилась вторая (в 10 раз меньшая).Это позволяет расширить границы измерений для емкостей и индуктивностей.

Выбор именно этой частоты (четверть от частоты сэмлинга) является главной «инновацией», отличающей этот проект от остальных. На такой алгоритм интегрирования по-Фурье (не путать с БПФ — быстрым преобразованием Фурье) максимально упрощается, нежелательные побочные эффекты, приводящие к росту шума в измеряемых параметрах, полностью пропадают. В итоге кардинально улучшается быстродействие и снижается разброс показаний (особо ярко выраженный на краях диапазонов).Это позволяет расширить диапазоны измерений и обойтись только одним образцом (резистором).

Собрав схему согласно рисунку и установив регуляторы уровня Windows в оптимальное положение, а также произведена начальная калибровка по закороченным между собой щупам («Cal.0»), можно сразу же приступать к измерениям. С такой калибровкой без труда ловятся низкие сопротивления, в том числе СОЭ, порядка 0,001 ом, а СКО (среднеквадратическое отклонение) результатов измерений в этом случае составляет порядка 0,0003 ом.Если зафиксировать положение проводов (чтобы не менялась их индуктивность), то можно «ловить» индуктивности порядка 5 нГн. Калибровку «Cal.0» желательно проводить после каждого старта программы, поскольку положение регуляторов уровня в среде Windows может быть, в общем, непредсказуемым.

Схема подключения к звуковой карте:

Окно программы:

Чтобы расширить диапазон измерений в области больших R, L и малых C, требуется входное сопротивление звуковой карты.», Нажимать на которую надо при разомкнутых между собой щупах. После такой калибровки можно достичь следующих диапазонов измерений (при нормировании случайной составляющей погрешности на краях диапазонов на уровне 10%):

по Р — 0,01 ом… 3 Мом,

по Л — 100 нГн… 100 Гн,

по Ц — 10 пФ… 10 000 мкФ

(для версии с двумя рабочими частотами)

Минимальная погрешность определения допуском образцового резистора. Если нормальным использованием обычного ширпотребовского резистора (и даже с номиналом, отличным от), предусмотрена возможность его калибровки.Соответствующая кнопка «Cal.R» становится активной при переходе в режим «Ref.» Величинаораора, который будет установлен в качестве эталонного, задается в файле * .ini в резисторе значения параметра «CE_real». После калибровки уточненные характеристики образцового резистора запишутся в виде новых параметров параметров «CR_real» и «CR_imag» (в 2-х частотной версии параметров измеряются на двух частотах).

С регуляторами уровня программа напрямую не работает — пользуйтесь стандартным микшером Windows или аналогичным.Шкала «Level» служит для настройки оптимального положения регуляторов.

Здесь можно порекомендовать такую ​​методику настройки:

1. Определиться, какой регулятор определяет уровень воспроизведения, а какой — за уровень записи. Остальные регуляторы желательно заглушить для минимизации вносимых ими шумов. Регуляторы балланса — в среднем положении.

2. Исключить прегрузку по выходу. Для этого, установив регулятор записи в положение ниже среднего, с помощью регулятора воспроизведения найти ту точку, где ограничивается рост столбика «Level», а немного отступает назад.Скорее всего перегрузки вообще не будет, но для надежности регулятор лучше не выведет на отметку «макс».

3. Исключить прегрузку по входу — регулятор уровня записи сделать так, чтобы столбик «Уровень» не доходил до конца шкалы (оптимальное положение — 70… 90%) в наблюдаемого компонента, т.е. при разомкнутых щупах.

4. Замыкание щупов между собой не должно приводить к сильной просадке уровня. Если это так, то выходные усилители звуковой карты слишком слабы для данной задачи (иногда решается настройками карты).

Требования к системе

— ОС семейства Windows (тестировалась под Windows XP),

— поддержказвука 44,1 ksps, 16 бит, стерео,

— наличие одного аудио устройства в системе.

Особенности измерения, или чтобы не попасть впростак

Любой измерительный инструмент требует знания его возможностей и умения правильно интерпретировать результат.Например, при использовании мультиметра стоит задуматься, а какое переменное напряжение он, собственно, меряет (при отличии формы от синусоидальной)?

В нашем неизвестном программе как последовательно включенные активное и реактивное сопротивление, значения, установленные в новой программе И если у нажимает дополнительные паразитные параметры (например — сопротивление утечки у электролитического конденсатора), то результаты будут искажены. В примере с соединительным сопротивлением сопротивление пересчитывается в последовательности, что в сумме с истинным последовательным сопротивлением даст завышенный результат.У катушек собственная емкость обмотки к занижению индуктивности, до достижения отрицательных значений (например — обмоткам трансформаторов). Так что критически относитесь к результатам измерений!

В 2-х частотной версии для измерения емкостей и индуктивностей больших используется низкая (1,1 кГц) частота. Граница отмечена цвета шкалы с зеленого на смену. Аналогично и цвет показаний — зеленый на желтый при переходе к измерению на низкой частоте.

Стереофонический вход звуковой карты позволяет организовать «четырехпроводную» схему подключения только для измеряемого компонента, схема же подключения эталонного резистора остается «двухпроводной». При таком раскладе любая нестабильность разъема (в нашем случае — земляного) может исказить результат измерения. Ситуацию спасает относительно большую величину сопротивления эталонного резистора по сравнению с нестабильностью сопротивления контакта — 100 ом против долей ома.

И последнее.Если измеряемый компонент — конденсатор, то он может оказаться заряженным! Даже разряженный электролитический конденсатор со временем может «собрать» оставшийся заряд. Схема не имеет защиты, так что вы рискуете вывести из строя свою звуковую карту, а в худшем случае — сам компьютер. Сказанное относится и к тестированию компонентов в устройстве, тем более — не обесточенном.

Источник: antiradio.narod.ru

.

РадиоКот :: Измеритель ESR / L / C / F / P / t на PIC16F876A

РадиоКот> Схемы> Цифровые устройства> Измерительная техника>

Измеритель ESR / L / C / F / P / t на PIC16F876A

Вот и утихли страсти по конкурсным работам, теперь можно обсудить и собрать понравившиеся конструкции. Я тоже, в свою очередь, поздравляю Радиокота с днем ​​рождения! Как и обещал, предлагаю описание собранного прибора.
Потребность в измерителе конденсаторов возникла около трех лет назад, поэтому был приобретен, не дешевый, специализированный LC-метр (марку не озвучиваю).Но в процессе работы электроннилось, что у него слишком большая погрешность при замерах электролитических конденсаторов, емкостью более 6000 мкФ. Второй отрицательный момент, это «прожорливость» прибора. «Крону» приходилось менять каждый месяц. Решил сделать свой измеритель. В качестве вариантов для изучения и повторения рассматривались несколько разработок:

Измеритель C и ESR + LCF (Степан Миронюк (miron63) с сайта pro-radio.ru)
Измеритель C и ESR (Гинц Олег (GO) с сайта pro-radio.ru)
Измеритель ESR / R / L / C / F (от R2-D2 с сайта vrtp.ru, несколько вариантов)

Все приборы хороши по-своему, но хотелось объединить достоинства каждого в своей конструкции. Только, по моему мнению, лучшим явлением для повторения и модернизации стал измеритель C и ESR + LCF от Степана Миронюка, тем более, автор любезно поделился с общественностью исходниками прошивки МК, за что ему огромная благодарность. Поэтому задача что-либо изменить или доработать сильно облегчилась.Были сомнения в необходимости оформлять свою конструкцию в виде отдельных устройств. С другой стороны, возможно, именно этот вариант кому-то оптимально подойдет для изготовления, к тому же, внесено достаточно много изменений и доработок. На авторство схемы и методов не претендую, но некоторые улучшения реализовать удалось. Используемый способ измерения емкости конденсаторов, позволяет получить точные замеры, но при условии очень малых токовчек конденсатора.При значительных утечках, сравнимых с токами заряда, получить достоверные замеры емкости практически невозможно. В этом измерителе я попытался анализировать и ориентировочно вычислять такие токи утечек. Главная задача это выявить подозрительные конденсаторы, а уж отбраковывать можно другими способами и приборами.
Для измерителя хотелось использовать более распространенные источники, например, «пальчиковые» батарейки типоразмера АА или аккумуляторы от сотовых телефонов. Включение и выключение прибора желательно осуществить одной кнопкой.Хотелось бы исключить процесс изготовления корпуса, применить какой-либо готовый инструмент в наличии. Это, в свою очередь, потребовало применения более миниатюрного индикатора. Замена строчно-символьного ЖКИ на графический способ повысить удобство в работе с прибором, улучшенное восприятие и количество вывода информации, как раз при проверке исправности конденсаторов. Еще захотелось подключить к измерителю датчик температуры, превратив прибор в термометр (иногда в работе требуется). При помощи датчика DS18B20 можно точно измерить температуру внутри корпусов оборудования, а термопарой мерить уже более высокие ее значения (паяльник, фен).Вот такие «хотелки» и реализованы.
Вопросов по переделке схемы не возникло, а вот последующая доработка ПО вытекла в длительный процесс. Менять все было рискованно, поэтому назначение портов МК старался сохранить как в случае неудачи с доработкой, сохранить возможность вернуться к авторской прошивке МК. Это, в свою очередь, не осуществить некоторые дополнительные возможности. Например: управление и вывод информации через UART в порт компьютера, использовать аппаратный ШИМ для формирования отрицательного питания ОУ и др.Без изменений остался только режим счетчика импульсов (на практике еще не потребовался).

Готовый прибор выглядит так:

В моем распоряжении имелся лишний пульт ДУ от видеомагнитофона «Фунай», корпус которого и использовал. Он же определил конструктивные особенности изготовления прибора и применяемые детали. С левой стороны имеются входные гнезда для подключения проводов, или панелек под измеряемые компоненты. Лишние отверстия передней панели заклеены декоративной пластиной, на ней расположены ЖКИ и 5 кнопок: «Установить», «+», «-», вкл./ выкл. питания, выбор измерения Cx или Lx. Компоновка и расположение элементов на плате тоже привязано к имеющимся отверстиям в корпусе. ЖКИ установлен под платой, а распайка проводов от него — в соответствующих контактных площадках платы.
Вид на расположение компонентов со стороны монтажа:

Отсек для двух батареек типоразмера АА (аккумуляторов) определил вопрос с питанием. Теоретически допустимое входное напряжение питания не менее 2В и не более 5В. Преобразователь MAX756EPA может запускаться и при 1В, но вот полевые транзисторы при этом работают плохо.В готовом приборе потребляемый ток меняется от 20 до 40 мА при различных режимах работы. В режиме частотомера потребление максимально. Настройка и отладка программы проводилась на уже использованных батарейках от фотоаппарата, с суммарным начальным напряжением 2,5В. Фотик уже отказывался от них работать, а в измерителе они еще послужили около месяца. Так что для питания подойдут самые дешевые китайские батареи или уже отслужившие свой срок щелочные, которых иногда бывает предостаточно.Есть мысли сделать питание от USB разъема через последовательно включенный диод, или, по крайней мере, подзаряжать аккумуляторы, но это дело будущего. Обычно доводка конструкции до желаемого результата может длиться годами по мере возникновения новых идей.

Схема из нескольких основных функциональных узлов:
1. Питание прибора
2. Цифровая часть (микроконтроллер PIC16F876A, ЖКИ и коммутатор)
3. Блок измерений конденсаторов
4.LC-генератор на LM311
5. Входной формирователь частотомера

Схема питания прибора

Включение и выключение питания производится одной кнопкой KN1. В исходном состоянии VT6 и VT4 закрыты, С15 заряжен до напряжения, батареи, питание на схему не предлагается. При нажатии на кнопку затвор VT4 соединяется с конденсатором С15, открывая оба транзистора, включается преобразователь постоянного / постоянного тока. После инициализации портов на RB6 устанавливается высокий уровень, удерживает VT4 в открытом состоянии.Конденсатор С15 медленно разряжается через открытый транзистор и R22. Даже если удерживать кнопку в этом состоянии, то давление на затворе не опустится ниже 2.5В, что удерживает схему во включенном состоянии. При отпускании кнопки C15 разрядится до минимума. Выключается питание двумя способами: повторным нажатием на кнопку или программно. Выключение происходит следующим образом: разряженный конденсатор С15 шунтирует цепь затвора VT4, затем вызывая его закрытие, а закрывается и VT6, снимает питание со схемы преобразователя постоянного / постоянного тока.Выключение питания программным способом осуществляется установкой низкого уровня на RB6 (автоматическое выключение по времени или при разряде аккумулятора ниже нормы). В преобразователе возможно применение микросхем: MAX756, MAX856, отечественного аналога КР1446ПН1, или вместо DD1 запаять DD5 типа NCP1400ASN50T1. Можно применить и другие аналогичные преобразователи на выходное напряжение + 5В.
В качестве ключей питания отдельных узлов схемы используемые полевые транзисторы IRLML6402.Конечно, их стоимость немного выше, чем биполярных, но по параметрам они подходят значительно лучше. Падение напряжения на открытом транзисторе мизерное, да и ток управления затвором нулевой. Несмотря на это, резисторы в цепях затвора пришлось оставить, даже увеличить номинал до 200 … 470кОм, чтобы «затянуть» время открытия транзисторов (около 300мкС). Иначе бы сбои в работе моментов переключения программ, появлялись помехи по питанию при быстром перезаряде шунтирующих емкостей.
Использование микроконтроллера PIC16F876A вызвано используемыми причинами. Для графического ЖКИ потребовался дополнительный объем памяти (таблицы символов). Так же, наличие встроенного компаратора и цепочки резистивного делителя в формирователе опорного напряжения позволяют отказаться от использования медленного АЦП в некоторых замерах. Программируется МК внутрисхемно, программатором PICkit-2.

Схема цифровых частей схемы с «обвязкой» МК

Применение ЖКИ от сотового телефона «Trium mars» связано с его малыми размерами, удобством распайки, ну и, конечно, с наличием такового.С коррекцией прошивки можно применить дисплеи от Nokia 1110i или 1200. ЖКИ от Nokia 3310 подходит хуже всех (маленькое поле 84х48), удобен только тот, у которого на стекле есть позолоченные контакты. Китайский вариант с металлической рамкой не влезал в корпус, а без рамки его подключить почти невозможно. В общем, многое зависит от применяемого корпуса прибора.
После включения измеритель переходит в тот режим измерений, в котором он находился до выключения. Соответствующая надпись выводится на ЖКИ в первой строке.Там же отображается полноты заряда батареи с числовым значением измеренного напряжения. Последовательным нажатием на кнопку «Set» (или ввод) можно «по кругу» менять режимы измерений:
С / ESR — метр (измерение емкостей и ЭПС конденсаторов)
Cx-метр / Lx-метр (измерение малых емкостей или индуктивности катушек)
F-метр / P-метр (частотомер или счетчик импульсов)
Termo — метр (термометр, на DS18B20)



Кнопки «+» и «-» для установки параметров и значений в сервисных меню, для быстрой установки нуля.В режиме С / ESR-метр при отключенных щупах на ЖКИ выводится название режима, состояние батареи питания, надписи «сканирование» и значение АЦП в десятичном виде. При подключении конденсатора или резистора происходит замер их параметров и в 3–6 строках ЖКИ крупным шрифтом выводятся измеренные значения величины и сопротивления. Если ток утечки конденсатора превышает уст. порог, то в нижних строках выводится ориентировочное значение сопротивления Rу. в Омах.

Схема измерения ESR конденсаторов и их емкости:

Схема в особых пояснениях не нуждается, хотя методы замера и расчета при одинаковых часто отличаются.В данном приборе, использован способ замера емкости при помощи источника стабильного тока и заданного интервала времени заряда. Этот метод двухточечного замера хорошо описал Степан в своей конструкции. Внесены некоторые изменения в алгоритм автоматов. Для вычислений и ESR все сводится к измерению двух напряжений за промежутки времени. Исходя из минимального тока заряда и минимального усиления на ОУ, сопротивление резисторов (а так же ESR) измеряется только от 0 до 130 Ом.Этого достаточно, ведь большие сопротивления резисторов можно определить и обычным тестером, а конденсатор с повышенным сопротивлением лучше забраковать.

Для определения емкости конденсатора нужно знать, как изменится на нем напряжение при заряде стабильным током за калиброванный промежуток времени: Сx = I * dt / dU = const / (Umax – Umin)
А вычисление ESR сводится к расчету величины «скачка» напряжения (Ur) на конденсаторе в момент подачи зарядного тока. Причем, расчетная величина не зависит от емкости конденсатора, т.е. с одинаковым успехом можно измерять и обычные резисторы. После подачи тока независимо от времени, напряжение на резисторе меняться не будет, а значит Umax = Umin (dU = 0), тогда
Rx = Ur / I = (Ut2 – dU) / I = (Umax — (Umax – Umin) ) / I = Uadc / I В исходном состоянии (сканирование) циклически происходит подключение измеряемого элемента. Подается ток заряда 2мА на входные клеммы прибора при минимальном усилении ОУ, через фиксированное время t1 (20мкС) считывается значение АЦП и проверяется на «зашкаливание».Если значение АЦП не превышает порога, 4,5В., То производим 50 циклов замеров, и в каждом вычисляются и суммируются соответствующие напряжения (U1 и U2) для последующего усреднения. Каждый цикл начинается с разряда конденсатора (транзистором VT1), затем включается зарядный ток и через время t1 считывается значение АЦП (U1). Затем снова разряжаем конденсатор и включаем ток заряда, но преобразование и считывание АЦП (U2) производится через время t2. Для простоты расчетов время t2 равно удвоенному времени t1.Измерения на всех диапазонах находятся по одинаковому алгоритму. Далее математический расчет dU и Ur для определения емкости конденсатора и его ESR. Если dU менее средней величины, то возможно подключен конденсатор большой емкости или резистор. Алгоритм замера конденсаторов большой емкости не стал, точность вполне устраивает. Его суть такова: измеряется время заряда конденсатора током 10мА до уровня половины опорного напряжения АЦП (2,5В). Далее аналогично, имея время dt и фиксированное значение dU, вычисляется емкость.
Планирую опробовать аналогичный метод измерения, используя стабильный ток заряда и фиксированное значение напряжения заряда. В этом случае емкость времени заряда конденсатора.

В этом варианте используется компаратор с внутренним источником опорного напряжения. Измерение времени заряда таймером происходит при условии, что напряжение на конденсаторе уже достигло нижнего порога + 1,25В и еще не превысило верхнего + 3,75В. В этом случае dU всегда будет 2,5В, естественно после усиления ОУ.Этот метод пока не реализован.
Определение тока утечки конденсатора основано на его способности заряд, в течение фиксированного промежутка времени. Используя встроенный в МК компаратор, заряжаем тестируемый конденсатор до 0,2В. Потом отключается ток заряда и задается выдержка времени, по окончании которой измеряем падение на конденсаторе. Точно определить токи утечки достаточно сложно, ведь имеем две неизвестные и взаимозависимые величины. Нельзя определить ток утечки пока достоверно не вычислили емкость.А емкость зависит от тока заряда, который, в свою очередь, уменьшается на неизвестный ток утечки, влияющий на замеры. Поэтому меня вполне устроил приблизительный расчет, выраженный как сопротивление утечки. Если это сопротивление более 2 кОм (ток менее 0,2 / 2000 = 100мкА), то можно считать, что конденсатор исправен, измеренному значению емкости можно доверять. На ЖКИ выводятся только значения емкости и ЭПС. Если сопротивление 2 кОм, то дисплей выводится это сопротивление Rу. Если напряжение на конденсаторе упало почти до нулевого значения, емкость явно рассчитана не верно, отображается надпись «Cx: БРАК»
В приборе осталась возможность измерения сопротивлений при постоянном токе, к тому же, диапазон расширен до значений.Все происходит аналогично замеру ESR, но ток заряда в циклах замеров не отключается. Для измерений в этом режиме нужно удерживать нажимой кнопку «плюс». Обновление показаний замеров на ЖКИ происходит значительно чаще.
Калибровка с ущерба нуля АЦП происходит автоматически, при нажатии кнопки «минус». При этом щупы или входные гнезда измерителя должны быть замкнуты, иначе будет выведено сообщение об ошибке. Числовые значения с ущербом условного нуля АЦП (для каждого диапазона) используются в расчетах.Они содержат в себе компенсацию сопротивлений проводов, входных контактов разъема, напряжение с уровня усилителя. Калибровка делается так: подается ток заряда, считываются 50 замеров АЦП, с суммированием значений. Если условный порог не превышен, то сумма записывается в память EEPROM. Аналогично калибруют все 3 диапазона (при выключенном и включенном усилении, токе 10мА и токе 2мА). По окончании на ЖКИ выводится сообщение «Запись EEPROM» и три значения калибровки в десятичном виде. Через 3 секунды прибор возвращается к исходному состоянию и готов к работе.
Для проверки токовой нагрузки включить прибор, удерживая разъемную кнопку «Set» выбрать контролируемый ток (кнопками «+» и «-»). Миллиамперметр должен быть подключен к входным клеммам прибора. Отклонение токов от номинального значения не превыш +/– 5%. Важнее не их абсолютное значение, а стабильность во времени и по температуре.
Установка диапазона измерения производит по точным и улучшенным компонентам. От них зависит точность самого прибора. Для установки диапазона измерения сопротивлений включить прибор, удерживая разъемой кнопку «плюс».Далее:
1. подключить резистор малого сопротивления 0,5… 2 Ом к клеммам прибора, кнопками «+» и «-» достижения требуемой величины этого резистора, нажатием кнопки «Set» записать значение в память.
2. подключить резистор сопротивлением 10… 20 Ом к клеммам прибора, кнопками «+» и «-» достижения требуемой величины этого резистора, нажатием кнопки «Установить» записать значение в память.
3. подключить резистор сопротивлением 30… 100 Ом к клеммам прибора, кнопками «+» и «-» достижения требуемой величины этого резистора, нажатием кнопки «Установить» записать значение в память.
Аналогично настройку диапазонов измерения емкостей, для этого включить прибор, удерживая разъемой кнопку «минус». Для настройки использовать конденсаторы 1… 2 мкФ для первого диапазона, 4… 20 мкФ для второго, более 1000 мкФ для третьего диапазона.

Схема LC-генератора и входной части частотомера:

Измерение конденсаторов малой емкости и катушек индуктивности при помощи генератора на компараторе хорошо описана в статье «L / C Meter IIB» (с сайта www.aade.com). В схеме LC-генератора следует особое внимание установить стабильность параметров дросселя Lх1 и конденсатора С22. Дроссель (по рекомендациям от Степана Миронюка) в виде катушки с подстроечным сердечником найти не удалось, да и по габаритам он не поместится в имеющийся корпус. Поэтому пришлось экспериментировать и подбирать из того, что есть. На кольце от мат. платы (зеленое с синим торцом) с размерами 8x4x3 намотал 56 витков провода ПЭВ-2-0.33. Индуктивность получилась 101,2 мкГн, а добротность Q = 11,3.При незначительном прогреве готового дросселя его индуктивности не обнаружен. В таком варианте дроссель был пропитан лаком и запаян в схеме. Конденсатор С22 составлен из нескольких чип-1206 МП0 (трех штук по 200пФ и одного 100пФ). Конденсаторы С21 и С18 так же составные (по 2 шт.), Используемые керамические от материнских плат емкостью 4,7мкФ.
Группа разработчиков с сайта vrtp.ru в подобном приборе (измеритель ESR / R / L / C / F от R2-D2 версии) внесли некоторые изменения в схему, что улучшило стабильность второй работы генератора и расширились измеряемые диапазоны.2 = 0,025330296 / (LC) Отсюда можно вычислить нужные нам величины, измерив частоту генератора на компараторе и LC-контуре. Паразитные значения схемы монтажа (Cs и Ls) вычисляются в программе установки нуля, так же учитываются в расчетах. Настройку LxCx измерителя пока описывать не буду, хочется автоматизировать этот процесс, возможно будут изменения.
Входной формирователь частотомера тоже «без работы», много опробован, работает отлично, нареканий нет, поэтому и хорош в нем не стал ничего.Есть маленький минус, но, возможно, это только у моей конструкции: не получается проверить кварцевые резонаторы на частотах менее 1МГц и более 40МГц. Низкочастотные — не возбуждаются, а высокочастотные — работают на кратных гармониках, например, вместо 48МГц возбуждения на 16МГц. Вообще, такие мелочи можно не учитывать, т.к. это не основная задача прибора.
Настройка частотомера сводится к проверке входного формирователя на прохождение импульсов входа схемы до 11 вывода МК, а так же подгонке поправочного коэффициента для кварцевого резонатора.Подаем от генератора на вход частотомера сигнал известной, калиброванной частоты, проверяем соответствие измеренного значения и установленного на генераторе. В случае отклонения от заданной величины, входим в режим коррекции времени замера длительным нажатием на кнопку «минус». На дисплее появится сообщение «настройка N = 1.000». Далее кнопками «плюс» или «минус» подогнать показаний измеренного значения частоты входного сигналу. Каждое усилие на кнопку увеличивает или увеличивает интервал на 1мкС (при частоте кварца 4МГц).Сохранить корректировку нажатием кнопки «Set». Формат вывода измеренной частоты зависит от ее величины. Если частота менее 1МГц, то выводится число в единицах Герц. Если превышен этот порог, то выводится число МГц с разделительной десятичной точкой (возможно, еще придется корректировать).

Режим измерения температуры:
Процесс измерения температуры датчиком DS18B20 хорошо изложен в описании на микросхему. Подключается он по трехпроводной схеме к разъему программатора.

Пока реализовано только измерение температуры и ее вывод на ЖКИ, никаких действий по анализу значений не предусматриваетвал. Имеется распознавание идентификационного кода датчика и вывод его на ЖКИ, чисто для проверки микросхем. При отсутствии датчика или ошибки его инициализации, измеритель переключается на замеры термопарой, используя входной усилитель ESR-метра. Для проверки использовал покупную термопару от тестеров. Если и она не подключена, то выводится сообщение «НЕТ ДАТЧИКА».Коэффициент ее температурного преобразования хранится в памяти EEPROM, корректируется для показаний приборов реальным замерам. Температура холодных концов фиксирована и равна +25 гр.
Примеры замера температуры термопарой:

В памяти EEPROM расположены все калибровочные значения и настройки измерителя.

По начальному адресам записать калибровки для измерений, их измераны нет смысла, т.к. в процессе настройки они все равно изменятся. С адресом 0x2140 в порядке возрастания ячеек можно включить или выключить требуемые режимы работы:
0x2140 (01h) — включен режим ESR / C измерителя (00h — выключен режим)
0x2141 (01h) — включен режим LxCx метра (00h — выключен режим)
0x2142 (01h) — включен режим частотомера (00h — выключен режим)
0x2143 (64h) — включен термометр, 64h = 100 Кус. термопары (проценты)
При нулевом значении в ячейке соответствующий режим работы будет выше, естественно, эту часть схемы можно не собирать.

Вот на этом пока все. Учитывая длительный период разработки, возможны мелкие несоответствия конструкции и схемы описанию.

Файлы:
Архив RAR
Архив RAR
Архив RAR
Архив RAR
Архив RAR
Архив RAR
ESR_LCFPT_metr_PCB
Документ PDF
Документ PDF
Документ PDF

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *