Цифровий lc-метр на контроллері pic16f84
Кожен радіоаматор знає, як необхідний у домашній лабораторії LC вимірювач. Особливо, якщо виникло бажання використовувати "беушні" SMD компоненти без маркування. У магазині LC-метри досить дорогі, з іншого боку всякому справжньому радіоаматори іноді хочеться щось зробити своїми руками. Зі схем, опублікованих в інтернеті, найбільше сподобався прилад і пізніше опубліковані "російськомовні" версії. Привернула можливість вимірювати ємності й індуктивності з точністю, достатньою для застосування в КВ і УКХ апаратурі. Режим калібрування дозволяє компенсувати ємність монтажу і виносного щупа для SMD компонентів. Після виготовлення подібного приладу і розробки програми до PIC'у на основі математики, наведеної стало ясно, що час витрачено даремно. Точність вимірювання неможливо описати друкованими словами. Хоча ідея хороша. Пораскінув чорним речовиною головного мозку, зрозумів, що прилад розрахований на вимір "ідеальних" ємностей і індуктивностей. Реальні конденсатори мають власну паразитну індуктивність, яка не враховується і викликає похибка вимірювання до 500%. У випадку з вимірюванням індуктивності, аналогічно, всю картину світобудови псує паразитная ємність котушок. Я ще сором'язливо промовчу про вплив на частоту вимірювального генератора паразитного опору вимірюваних деталей. Переваривши все вищевикладене, прилад був розроблений заново і написано відповідне програмне забезпечення. Сподіваємося, що радіоаматори оцінять і те, що в нашому варіанті використовується більш поширений мікроконтролер PIC16F84 (A), і простий цифровий індикатор, який на порядок дешевше багаторядкових алфавітно-цифрових модулів РКІ. Прилад в першу чергу призначений для радіоаматорів, що займаються ремонтом і виготовленням КВ і УКХ апаратури.
Технические характеристики устройства:
Напруга живлення........................…........9-15 В
Средний потребляемый ток..................…...9 мА
Диапазон измерения емкости..............……0,1 пФ - 0,1 мкФ
Диапазон измерения индуктивности.....….0,01 мкГн -10мГн
Точність вимірювання…………………..….. не гірше 5%
Принципова схема приладу (мал. 1)
Коротко викладу принцип роботи. До складу LC метра входять вимірювальний LC-генератор, виконаний на компараторі DD2 LM311N, і вузол на контролері DD3 PIC16А84 (А), який вимірює частоту на вході TMR і обчислює значення вимірюваної величини. У зв'язку з його популярністю, докладно описувати даний контролер не має сенсу. Схема практично цілком запозичена з інтернету. Принцип заснований на вимірюванні частоти LC генератора і її зміни при підключенні до контуру генератора за допомогою реле К1 зразковою ємності С2. Знаючи величину цієї ємності, неважко обчислити параметри LC контуру генератора [2]. При цьому ємність контуру складається з ємності власне конденсатора, паразитної ємності котушки індуктивності та ємності монтажу. Аналогічно з індуктивністю - враховуються індуктивність монтажу і паразитна індуктивність конденсатора
Так як принцип вимірювання L і С однаковий, розглянемо процес вимірювання ємності. Перед вимірюванням натискаємо клавішу калібрування S3, контролер обчислює значення L1 і C1 контуру генератора і заносить їх у пам'ять. Потім підключаємо паралельно контуру генератора вимірюваний конденсатор і включаємо режим вимірювання (клавіша S4). Контролер обчислює нові значення параметрів контуру і виводить на індикатор величину ємності вимірюваного конденсатора. При цьому і процес вимірювання, і процес калібрування відбуваються аналогічно, з використанням калібрувального конденсатора С2. Це дозволило виключити вплив паразитної індуктивності вимірюваного конденсатора на точність вимірювання. Так як калібрувальний конденсатор теж не є ідеальним, в приладі передбачена можливість скорегувати його ємність програмним способом. Практично це можна зробити так: запастися жменею точно виміряних на промисловому LC-метрі конденсаторів і котушок різних номіналів. Потім підбираючи значення константи для режиму вимірювання "Сх", домогтися відповідності ємності вимірюваного конденсатора показаннями індикатора. Переконатися, що прилад не "бреше" у всьому діапазоні вимірювання. Потім перейти в режим вимірювання "Lx" і аналогічно підібрати константу для вимірювання котушок індуктивності. На практиці з калібрувальним конденсатором КСВ 1500 пФ константа для режиму "Cx" - 1550, для режиму "Lx" - 1360. До підбору констант потрібно поставитися дуже серйозно, тому що від цього залежить точність приладу. Константи досить підібрати один раз, вони автоматично заносяться у FLASH пам'ять контролера. На початковій стадії розробки передбачалося, що прилад буде живитись від власної 9-ти вольтової батареї. Для цього в ньому реалізована функція збереження енергії: після 4,5 хвилин простою процесор за допомогою транзистора VT1 відключає харчування генератора DD2, а сам входить в режим SLEEP. Ті, хто захоче зібрати пристрій з внутрішньою батареєю, оцінять дану функцію. Струм в цьому режимі близько 300мкА Iпот. DD1.