Хотя у меня и имеется в наличии профессиональный автоматический мост Е7-8, но уж слишком он громозкий и тяжёлый - 35 кГ!

Поэтому, мне и захотелось попробовать свои силы в изготовлении несложного измерителя LC на микроконтроллере. Была найдена самая простая (но с претензиями на хорошее качество работы) схема на устаревшем, но достаточно доступном микроконтроллере 16F84A, LM311N и LCD индикаторе типа 1601.

Вариант печатной платы 90х65 мм этого LC измерителя от YL2GL (джампер J3 на плату не устанавливал (в нём нет надобности) - подсветка LCD индикатора 1601, если она у него есть, включена постоянно!):

Вид некоторых деталей, под которые разработана печатная плата:

Один из вариантов печатной платы LC измерителя выполненный методом ЛУТ:

Четыре версии файла прошивки в *.hex формате для программирования PICа 16F84A помещёны в Каталог файлов сайта (рекомендуют третью версию прошивки, как версию с автокалибровкой прибора...):

Программирование PIC 16F84A можно осуществить при помощи простейшего JDM программатора, подключаемого к порту COM1 компьютера (нужно помнить, что JDM программатор хорошо работает с более старыми компьютерами, а вот с новейшими - двухъядерными и всеми видами лаптопов, нотебуков, может не работать, так как у них принудительно ограничен ток на контактах COM порта. Поэтому, ищите компьютер, который будет работать с JDM программатором без проблем, или делайте программатор по другой схеме - с внешним питанием):

и программы ICprog.

С учётом покупки LCD индикатора 1601 на:

Хотелось бы отметить по схеме прибора, что нужно обратить внимание на наличие или отсутствие установленного на плате LCD индикатора 1601 резистора 10...12 Ом в цепи подсветки. При отсутствии, его нужно припаять последовательно с подсветкой, в противном случае можно её просто сжечь при установке джампера J3!

Имеется две схемы LC измерителя, отличающиеся схемой включения обмотки низковольтного реле. Во второй схеме обмотка реле через гасящий резистор подключается на землю, а не на +5В:

Прошивки PIC 16F84A приведены под первый вариант схемы, находящийся в начале статьи. Они могут, конечно, работать и с последним вариантом схемы, но перед показаниями значений ёмкости и индуктивности появится знак "-".

После сборки LC метра прибор запускается с первого включения. Для однострочного LCD индикатора 1601 необходимо замкнуть джампер J1. Для двухстрочного, типа 1602 - оставить разомкнутым. Подстроечным резистором 10К нужно отрегулировать контрасность LCD дисплея. Чем ближе движок резистора к "земле", тем выше контрасность дисплея.

После первого включения необходимо проверить частоту генератора на выходе LM311N, замкнув джампер J2, при положении переключателя L/C на С.

Частота на экране LCD должна быть в районе 550 кГц.

Затем, короткой перемычкой замыкаем гнёзда прибора в режиме L.

Прибор пишет - Calibrating и через секунду переходит в режим измерения: L=0.00 mkH.

Вытаскиваем пермычку, вставляем в гнёзда измеряемую эталонную индуктивность и смотрим показания прибора. Если значение отличается от того, что мы намеряли на эталонном приборе, то подбираем поточнее индуктивность 82 мкГ прибора.

Поэтому, желательно использовать дроссель с возможностью подстройки индуктивности (ферритовый каркас с подстроечным сердечником).

Затем переходим в режим измерения ёмкости С.

На LCD индикатора высветится С=х.х pF

Кратковременно нажимаем кнопку SW1 - калибровка.

Самодельные измерительные приборы

Радиоконструктор 1999 №1

Прибор предназначен для использования в радиолюбительской практике, он даёт возможность измерять ёмкости конденсаторов в пределах 10 пф - 10мкф, индуктивности катушек и дросселей в пределах 10 мкГн -1 Гн. Погрешность измерения не превышает 4%, отображение результатов на шкале микроамперметра на 100 мкА.

Принципиальная схема показана на рисунке. На микросхемах выполнен генератор прямоугольных импульсов, частоту которых можно изменять ступенчато при помощи переключателя S1. Далее следует измерительный мост с микроамперметром на выходе. Катушки и конденсаторы подключаются, соответственно к разъёмам "L" и "С" Питается прибор от сетевого источника на силовом трансформаторе Т1, диодном выпрямителе на VD6-VD9 и стабилизаторе на VT1.

При подборе деталей можно взять, практически любые десятичные счётчики КМОП или МОП, например К561ИЕ14 или К176ИЕ4 и включить их последовательно по схеме декадного делителя. Нужно учитывать, что для микросхем К176 нужно повысить напряжение питания до 9-10В заменив стабилитрон КС156 на Д818, КС210. Вообще, для питания микросхем К561 можно выбрать напряжение от 5-ти до 15-ти вольт, соответственно и стабилитрон можно выбрать на это напряжение. Диоды Д9 можно заменить на Д18, Д20 или, что лучше на ГД507. КД522 - любые кремниевые импульсные.

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

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

Принципиальная схема измерителя емкости и индукции

Характеристики LC-метра:

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

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

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

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

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

При нажатии кнопки калибровки отображается следующее:

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

Если вы не знаете точное значение, можете откалибровать прибор, изменяя значения измерений шаг за шагом до получения наиболее точного значения конденсатора. Для подобной калибровки имеются две кнопки, обратите внимание, на схеме они обозначены как «UP» и «DOWN». Нажимая их можно добиться корректировки емкости калибровочного конденсатора. Затем данное значение автоматически записывается в память.

Перед каждым замером емкости необходимо сбросить предыдущие показания. Сброс на ноль происходит при нажатии «CAL».

Для сброса в режиме индуктивности, необходимо сначала замкнуть выводы входа, а затем нажать «CAL».

Весь монтаж разработан с учетом свободной доступности радиодеталей и с целью достижения компактности устройства. Размер платы не превышают размеров ЖК-дисплея. Я использовал как дискретные компоненты, так и компоненты поверхностного монтажа. Реле с рабочим напряжением 5В. Кварцевый резонатор — 8MHz.

Буквой C. Вот отсюда и пошло название прибора. Или иными словами, LC-метр – это прибор для измерения значений индуктивности и емкости.

На фото он выглядит примерно вот так:

LC-метр на вид напоминает . Он также имеет два щупа для измерения значений катушки индуктивности и емкости. Выводы конденсаторов можно пихать либо в отверстия для конденсаторов, там где написано Cx, а можно и напрямую к щупам. Проще и быстрее все-таки подсоединять к щупам. Индуктивность и емкость измеряются очень просто, выставляем предел измерения, покрутив крутилку, и смотрим обозначение на дисплее LC-метра . Как говорится, даже маленький ребенок без труда освоит эту “игрушку”.

Как измерить емкость LC-метром

Вот у нас четыре испытуемых конденсатора. Трое из них – неполярные, а один – полярный (черный с серой полосой)

Погнали

Давайте разберемся с обозначениями на конденсаторе. 0,022 мкФ – это его емкость, то есть 0,022 микрофарад. Далее +-5% – это его погрешность. То есть измеряемое значение может быть на плюс или минус 5% больше или меньше. Если больше или меньше 5 % – значит конденсатор у нас плохой, и его желательно не использовать. Пять процентов от 0,022 – это 0,001. Следовательно, конденсатор можно считать вполне рабочим, если его измеряемая емкость будет находится в диапазоне от 0,021 до 0,023. У нас значение 0,025. Если даже учесть погрешность измерения прибора – это не есть хорошо. Выкидываем его куда подальше. Ах да, обратите внимание на вольты, которые пишутся после процентов. Там написано 200 Вольт – это значит, что он рассчитан на напряжение до 200 Вольт. Если у него в схеме будет на выводах напряжение больше 200 Вольт, то он, скорее всего, выйдет из строя.

Если, например, на конденсаторе указано 220 В, то это – максимальное значение напряжения . С учётом того, что в сетях переменного тока указываются , то такой конденсатор не подойдёт для применения при напряжении сети 220 В, так как максимальное значение напряжения в этой сети = 220 В х 1,4 (то есть корень из 2) = 310 В. Конденсатор надо выбрать такой, чтобы он был рассчитан на напряжение намного превышающее 310 Вольт.

Следующий советский конденсатор

0,47 микрофарад. Погрешность +-10 %. Это значит 0,047 в ту и другую сторону. Его можно считать нормальным в диапазоне 0,423-0,517микроФарад. На LC-метре 0,489 – следовательно, он вполне работоспособный.

Следующий импортный конденсатор

На нем написано,22 – это значит 0,22 микрофарад. 160 – это предел напряжения. Вполне нормальный конденсатор.

И следующий электролитический или, как его называют радиолюбители, электролит. 2,2 микрофарада на 50 Вольт.

Все ОК!

Как измерить индуктивность LC-метром

Давайте замеряем индуктивность катушки индуктивности . Берем катушку и цепляемся к ее выводам. 0,029 миллигенри или 29 микрогенри.

Таким же образом можно проверить другие катушки индуктивности.

Где купить LC-метр

В настоящее время прогресс дошел до того, что можно купить универсальный R/L/C/Transistor-metr , который умеет замерять почти все параметры радиоэлектронных компонентов

Ну для эстетов все таки есть нормальные LC-метры, которые в один клик можно приобрести с Китая в интернет-магазине Алиэкспресс;-)

Вот страничка на LC-метры.

Вывод

Катушки индуктивности и конденсаторы – незаменимая вещь в электронике и электротехнике. Очень важно знать их параметры, потому как малейшее отклонение параметра от значения написанного на них может сильно изменить работу схемы, особенно это касается приемопередающей аппаратуры. Измеряйте, измеряйте и еще раз измеряйте!

Радиолюбитель 2000 №11-12

Хочу предложить измеритель LC с прямым отсчётом. Данный пробник, несмотря на свою простоту, обладает большими возможностями. Он позволяет измерять:

- ёмкость конденсаторов (не выпаивая их из схемы);
- индуктивность;
- частоту сигналов (TTL-уровня);
- тангенс угла и сопротивление потерь конденсаторов;
- магнитную проницаемость сердечников;
- добротность катушек индуктивности;
- наличие короткозамкнутых витков в катушках. Схема пробника показана на рис.1.

На элементах DD1 и DD2 собран генератор, времязадающим элементом которого является измеряемая ёмкость или индуктивность. На элементах DD3 и DD4 собран делитель частоты с максимальным коэффициентом деления 16777211. Вся шкала пробника включает 25 значений, отличающихся друг от друга в 2 раза. При работе пробника визуально определяется, частота мигания какого светодиода ближе всего к 1 Гц. Показания напротив него и являются результатом измерения. Диод VD2 защищает прибор от переполюсовки питания.

Измерение ёмкости. Перед измерением конденсатор необходимо разрядить. Переключатель S1 поставить в разомкнутое положение (измерение ёмкости). В зависимости от необходимой точности, измерение можно провести тремя способами.

Способ 1. К щупам пробника подключается измеряемый конденсатор (его можно не выпаивать из схемы) и определяется, какой светодиод мигает с частотой около 1 Гц. На шкале против него читается значение ёмкости.

Способ 2. Для более точного измерения ёмкости нужно сделать все как в способе 1, только смотреть на светодиод, который мигает с частотой, большей чем 1 Гц, подсчитать количество миганий за 10 с, и вычислить частоту миганий, разделив подсчитанное количество на 10. Показание напротив этого светодиода разделить на полученную частоту. Результат и будет значением ёмкости конденсатора.

Способ 3. Для ещё более точного определения ёмкости можно воспользоваться осциллографом или частотомером. Причём при использовании осциллографа можно оценить и качество проверяемого конденсатора (определить тангенс угла потерь). Подключив осциллограф или частотомер к щупам пробника, этими же щупами нужно коснуться проверяемого конденсатора. Если конденсатор имеет малые потери, то вид осциллограмы будет такой, как показано на рис.2а. При больших потерях вид осциллограммы будет такой, как на рис.2б. Определите величину периода Т и по формуле (1) подсчитайте ёмкость конденсатора:

С=T/40-5*10 -9 (Ф). (1)

При ремонте радиоаппаратуры достаточно измерить ёмкость конденсатора по способу 1. Если полученное значение ёмкости меньше номинала, указанного на конденсаторе, в 2 и более число раз, такой конденсатор необходимо заменить.

Измерение индуктивности. Индуктивность, так же как и ёмкость, можно измерить тремя способами.

Способ 1. Он аналогичен способу 1 для измерения ёмкостей. Только переключатель S1 нужно замкнуть.

Способ 2. Аналогичен способу 2 для измерения ёмкостей конденсаторов. Переключатель S1 поставить в положение для измерения индуктивности (замкнуть).

Способ 3. Аналогичен способу 3 для измерения ёмкостей. Индуктивность рассчитываем по формуле

L = 40*Т (Гн), (2)

а вид осциллограмм для катушек с малыми и большими потерями приведён на рис.За и 3б соответственно. Значения ёмкостей конденсаторов и индуктивностей катушек с потерями, определённые с помощью пробника, будут содержать погрешность - тем большую, чем больше эти потери.

Измерение частоты сигнала. Пробник позволяет измерять частоту сигнала ТТЛ-уровня, при условии, что питание пробника гальванически развязано от питания проверяемой цепи. Переключатель S1 необходимо поставить в положение для измерения индуктивности. Одним щупом коснитесь общего провода, а другим - источника сигнала. Напротив светодиода, мигающего с частотой около 1 Гц, прочитайте показания частоты сигнала. Для более точного определения частоты можно воспользоваться способом 2.

Определение тангенса угла потерь конденсаторов. Тангенс угла потерь (tg d) точно можно определить с использованием осциллографа.

Способ 1. Для этого необходимо подключить к щупам пробника осциллограф и проверяемый конденсатор. Если осциллограмма выглядит как на рис.2б, конденсатор имеет потери, величину которых можно вычислить. Конденсатор с потерями можно заменить эквивалентной схемой - последовательно соединёнными конденсатором и сопротивлением потерь. Тогда тангенс угла потерь равен:

tg d = R п /X c = R п /(2*pi*f*C), (3)

где Rп - сопротивление потерь (Ом);
Хc - реактивное сопротивление конденсатора (Ом);
f - частота, на которой работает конденсатор (Гц);
C - ёмкость конденсатора (Ф).

Для данного пробника:

R п = U п /0,03 (Ом). (4)

U п - измеряется по осциллографу, согласно рис.2б. При подключении к пробнику конденсатора, период Т, с учётом сопротивления потерь R п, равен:

T = 3,33*(12-R п)*(C + 5*10 -9) (c) (5)

Если в данную формулу подставить R п =0, то получается формула (1).

Способ 2. Измерьте ёмкость конденсатора с помощью пробника. Если пробник показал ёмкость в 2 или более число раз меньшую, чем номинал конденсатора (обозначенный на нем), данный конденсатор имеет большое сопротивление потерь R п, а соответственно, и большой tg d. Тогда, согласно формуле (5), можно найти сопротивление потерь. Результаты расчёта сведены в таблицу.

В верхней строке таблицы - кратность показаний пробника (во сколько раз ёмкость конденсатора меньше ёмкости, обозначенной на корпусе конденсатора. В нижней строке - соответствующее сопротивление потерь.

Определение добротности катушек индуктивности. Определите индуктивность катушки L1. Омметром (желательно цифровым) измерьте активное сопротивление катушки R. Подсчитайте реактивное сопротивление на заданной частоте.

X L = 2*pi*f*L (Ом), (6)

где X L - реактивное сопротивление катушки (Ом);
f - рабочая частота (Гц);
L - индуктивность катушки (Гн).

Добротность катушки индуктивности рассчитывается по формуле;

На данном пробнике показания заметны при Q>11.

Определение магнитной проницаемости сердечника из феррита. Рассмотрим три вида сердечников (рис.4). Рассчитаем величины, необходимые для определения магнитной проницаемости сердечников.

l М =(D + d)*pi/2 (9)

S М =(D - d)*h/2 (10)

l М =2*(А+В-2*С) (11)

l М =2*(h+а+с)+3/2*а (13)

Формулы (9) и (10) используются для кольца, (11) и (12) - для П-образного, а (13) и (14) - для Ш-образного сердечника. Все размеры в формулах (9)...(14) берутся в сантиметрах.

Намотайте не менее 15 витков провода (внавал) на сердечник и измерьте пробником полученную индуктивность, (для Ш-образного сердечника витки нужно мотать по размеру а). Эффективная магнитная проницаемость сердечника рассчитывается по формуле

u э =(L*l М)/(u 0 *n 2 *S М) (15)

где L - индуктивность катушки, намотанной на данный сердечник (Гн);
l м - длина средней магнитной силовой линии (см);
S M - площадь сечения магнитопровода (см 2);
u 0 - магнитная проницаемость вакуума (u 0 =4*pi*10 -9 Гн/см);
n - количество витков.

Выявление короткозамкнутых витков. Для определения наличия короткозамкнутых витков в катушках, намотанных на кольцеобразных, П-образных и Ш-образных сердечниках, необходимо сравнить индуктивность, измеренную пробником, и расчётную:

L=u 0 *u э *n 2 *S м /l м, (16)

где u э - эффективная магнитная проницаемость для ферритовых материалов (указывается на них). Если она неизвестна, её можно определить так, как описано выше.

Если индуктивность, определённая пробником, меньше в 2 и более раз, чем расчётная, то в катушке имеются короткозамкнутые витки.

Детали. Формулы (1, 2, 4, 5) верны только для пробника, собранного на микросхемах 74НС00. Если генератор пробника собрать на микросхемах других серий, в том числе и отечественных, в формулах появятся поправочные коэффициенты. При выборе микросхем нужно помнить, что:

Размах напряжения на щупах пробника не должен превышать 0,3...0,4 В, чтобы не открывались р-n переходы не только кремниевых, но и германиевых транзисторов и диодов. Это позволяет проверять конденсаторы, не выпаивая их из плат;

ИМС должны быть достаточно быстродействующими (шире диапазон измерения);

При использовании некоторых серий необходимо подключить конденсатор С6 1000 пФ...0,01 мкФ (рис.1) для устойчивого запуска генератора. Это резко сужает диапазон измерений.

Автором были проверены микросхемы серий К155, К555, К531, К131, КР1533, 7400, 74LS00, 74НС00. Всем требованиям больше всего отвечала микросхема КР1533ЛАЗ. У неё размах напряжения на щупах был около 0,02 В. Но из-за этого она оказалась слишком чувствительной к помехам и наводкам от рук. Приходилось применять специальные меры, которые резко снижали диапазон измерений. ИМС К155ЛАЗ имела большой размах напряжения, что открывало р-n переходы даже кремниевых транзисторов и диодов. К555ЛАЗ открывала р-п переходы только германиевых транзисторов и диодов. Так что из этих серий лучше всего использовать микросхему 74НСОО. Она малочувствительна к помехам и наводкам от рук, не открывает р-п переходы даже германиевых транзисторов и диодов. К тому же, имеет малое потребление энергии.

Для счётчиков также лучше использовать микросхемы серии CD74HCT4040, т.к. они достаточно высокочастотны, имеют выходной ток, достаточный для хорошего свечения светодиодов, мало потребляют энергии. Напряжение питания должно быть стабилизированным. Оно выбрано 4,4 В. При выборе напряжения питания необходимо помнить, что его изменение приводит к изменению коэффициентов в формулах (1, 2, 4, 5), а следовательно, влияет на показания пробника. Изменяя Un, можно изменить диапазон измеряемых величин в ту или иную сторону. Изменение напряжения питания также влияет на чувствительность пробника к конденсаторам с потерями. Если его уменьшать, чувствительность падает, увеличивать - растёт.

Светодиоды в пробнике - любые, красного свечения. Их все можно не устанавливать, а установить, например, через один. Правда, шаг шкалы при этом увеличится.

Настройка. Пробник размещён на плате размером 105x30 мм. Шкала пробника рассчитана по формулам 1 и 2 и соответствует действительности только при использовании микросхемы 74НСОО и напряжения питания 4,3 В. Микросхему DD2 желательно установить в панельку, т.к. если случайно коснуться пробником неразряженного конденсатора, находящегося под большим напряжением, микросхема может сгореть. Поэтому нужно обязательно разряжать конденсаторы перед измерением.

Щупы пробника должны иметь минимальную длину, т.к. на его работоспособность влияет даже очень маленькая индуктивность щупов. В авторском варианте длина одного щупа (вместе с кабелем) - 22 см, а другого - 10 см.

С.Володько, г.Гомель.