Прецизионный измеритель емкости и индуктивности на контроллере PIC16F84A

Содержание.

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.Расчетно-конструкторская часть………………………………………………………………………………………………………

1.1. Назначение, область применения и основные параметры изделия…………………………………………

1.2. Электрические характеристики………………………………………………………………………………………………………

1.3. Конструктивные характеристики……………………………………………………………………………………………………

1.4. Эксплуатационные характеристики………………………………………………………………………………………………

2. Принцип работы изделия…………………………………………………………………………………………………………………

2.1. Описание работы схемы…………………………………………………………………………………………………………………

2.3. Выбор элементной базы………………………………………………………………………………………………………………..

2.4. Описание конструкции…………………………………………………………………………………………………………………

2.5. Техническое обслуживание……………………………………………………………………………………………………………..

2.6. Ремонт прибора………………………………………………………………………………………………………………………………..

3. Поверка прибора…………………………………………………………………………………………………………………………………

3.1. Операция и средства поверки………………………………………………………………………………………………………….

3.2. Указание мер безопасности…………………………………………………………………………………………………………….

3.3. Подготовка к работе…………………………………………………………………………………………………………………………

3.4. Общие указания по эксплуатации……………………………………………………………………………………………………

4. Техника безопасности …………………………………………………………………………………………………………………………

Заключение………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Список использованной литературы………………………………………………………………………………………………………

Приложения……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Введение.

Измерители индуктивности и емкости находят широкое применение, как на производстве, так и в радиолюбительской практике. Как правило, это малогабаритные приборы низкой точности или цифровые приборы высокой точности, но больших габаритов. Данная разработка с применением микроконтроллера является компромиссом качества и габаритов. Уменьшению габаритов служит применение индикатора с последовательным вводом информации.

Принцип работы предлагаемого LC-метра основан на измерении энергии, накапливаемой в электрическом поле конденсатора и магнитном поле катушки. Применение в данной конструкции микроконтроллера и ЖКИ индикатора позволило создать простой, малогабаритный, дешевый и удобный в эксплуатации прибор, имеющий достаточно высокую точность измерений. Также предусмотрена программная коррекция нуля, которая компенсирует емкость и индуктивность клемм, соединительных проводов и переключателя.

При работе с прибором не нужно манипулировать никакими органами управления, достаточно просто подключить измеряемый элемент и считать показания с индикатора.

1 Расчетно-конструкторская часть

1.1 Назначение, область применения и основные параметры изделия.

Для измерения комплексных параметров цепей на различных частотах и комплексного сопротивления предназначены приборы.

Измеритель импеданса - прибор, измеряющий комплексную проводимость. Чаще всего эти приборы называют измеритель LC, хотя это название не отражает реального функционального назначения этих средств измерения.

Измеряемые величины:

• Ёмкость

• Индуктивность

Устройство и принцип действия.

Среди основных методов измерения параметров электрических цепей можно назвать мостовые методы и метод, связанный с использованием соотношений закона Ома на переменном токе.

Принцип действия мостовых измерителей LC основан на использовании измерительного моста, для уравновешивания которого, в приборе содержатся наборы образцовых активных и реактивных (ёмкостных) сопротивлений. Такие приборы могут работать только на фиксированных частотах. Реализация цифровых приборов для измерения параметров электрических цепей на основе мостовых методов сопровождается заметным усложнением их схем техники и автоматизации процессов уравновешивания.

Приборы, в основу которых положено использование соотношений закона Ома, проще с точки зрения схемотехнической реализации и автоматизированного получения результата измерения. Принцип измерения таких измерителей LC основан на анализе прохождения тестового сигнала (обычно синусоидального) с заданной частотой через измеряемую цепь, обладающую комплексным сопротивлением. Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект. На выделенном участке цепи измеряется напряжение, ток и фазовый сдвиг между ними. Измеренные величины используются для расчёта параметров цепей

1.2. Электрические характеристики

- пределы измерения емкости от 0,1 пФ до 900 нФ;

- пределы измерения индуктивности от 10нГн до 100мГн;

- погрешность измерения от 1 до 3 %;

- напряжение питания от 7,5 до 15 В;

- потребляемый ток от 10 до 15 мА;

- автоматический выбор диапазона измерения;

- программная коррекция нуля.

1.3 Конструктивные характеристики:

- плата выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм с размерами 55x85 мм;

- плату крепить винтами.

1.4. Эксплуатационные характеристики:

- окружающая температура от плюс 10 до плюс 55°С;

- относительная влажность до 75 % при температуре плюс 25°С;

- атмосферное давление 720…780 мм.рт.ст.

2. Принцип работы изделия.

Принцип измерения всех измерителей LC основан на анализе прохождения тестового сигнала с заданной частотой через цепь, обладающую комплексным сопротивлением и последующим сравнением с опорным напряжением.

Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект и на объекте измеряется напряжение. Ток, протекающий через объект, с помощью внутреннего преобразователя ток-напряжение преобразуется в напряжение. Измерение отношения этих двух напряжений и дает полное сопротивление цепи.

Из практики измерения известно, что наиболее оптимальным, сточки зрения погрешности измерения, является измерение сопротивлений в пределах от 0,1 Ом до 10 МОм. Измерение сопротивления ниже 0,1 Ом требует применения специальных методов с большими токами, а измерение сопротивления выше 10 Мом требует более высокого напряжения. Из практики выяснили, что для измерения малых индуктивностей и емкостей следует использовать более высокие частоты, а для измерения больших емкостей и больших индуктивностей наоборот более низкие.

Реальности каждая ёмкость имеет свое внутреннее конечное сопротивление между пластинами, которое приводит к возникновению внутренних утечек. Это сопротивление зависит от частоты. Очевидно, что чем меньше это сопротивление, тем лучше ёмкость. Аналогично и для индуктивности, любая индуктивность имеет активное сопротивление витков, магнитный поток рассеивания и другие параметры, влияющие на отклонение идеальной индуктивности от реальной.

При проведении измерений с помощью измерителя LC необходимо учитывать следующее:

• Выбор частоты измерения емкости и индуктивности должен быть осуществлен грамотно, с учетом величин этих элементов.

• Для достижения более низкой погрешности измерения, малые значения индуктивности (мкГн) и емкости (пФ) следует измерять на более высоких частотах, а большие значения индуктивности (Гн) и емкости (мФ) следует измерять на более низких частотах.

Пренебрежение этими правилами значительно искажает достоверность измерения.