Данный измеритель был разработан по мотивам измерителя емкостей elm-chan'а, но с L-метром. Введен режим измерения индуктивности. Расширен диапазон измерения. В основу работы схемы заложен "генераторный" метод измерения. В качестве генератора используется триггер Шмитта, позволяющий обеспечить работоспособность прибора во всем диапазоне измерений.
Для измерения C и L используются отдельные генераторы, коммутируемые в зависимости от требуемого режима работы. Выходы генераторов поступают на вход ICP микроконтроллера ATtiny2313, тактируемого от кварцевого резонатора 10МГц.
 

Принципиальная схема измерителя индуктивности и ёмкости:

схема измерителя ёмкости и индуктивности Переключение режимов переключателем "C/L".
Компенсация паразитных параметров осуществляется кнопкой ">0<".
Время измерения (кроме старшего диапазона) примерно ~0.3 сек.
Ток потребления 40...60 мА
Программа написана на ассемблере AVR STUDIO

Выражение для расчета параметров емкостей и сопротивлений
Cx=Co*[(nx*No/no*Nx)-1]

Выражение для расчета параметров индуктивностей
Lx=Lo*[(nx*No/no*Nx)^2-1]

в принципе, для измерения малых емкостей можно использовать нижеследующее выражение
Cx=Co*[(nx*No/no*Nx)^2-1], но в данном приборе это не реализовано
Во всех выражениях принято
Cx(Lx)- значение измеряемого параметра
Co(Lo)- значение эталонного элемента при измерении
No-целое число периодов генерации с не подключенными опорными элементами за время измерения
Nx-целое число периодов генерации с подключенным измеряемым компонентом за время измерения
no-целое число периодов Fo за время прохождения No
Nx-целое число периодов Fo за время прохождения Nx

Схема собрана на макете. Сначала использовал микросхему триггеров Шмитта CD4093, но ее нагрузочная способность оказалась слабая. Прикупил MC74AC132 и с ней результаты меня удовлетворили.
Сейчас процедура калибровки осуществляется так - берется любой компонент (конденсатор, индуктивность) с заранее измеренными значениями, которые забиваются в программу. Далее, нажимается кнопка ">0<" и, после появления индикации 0.00P(uH), отпускается.
При этом, в EEPROM контроллера заносится полученное значение 65536*65536*no/No. К соответствующим входным гнездам подключается элемент, который будет принят за эталон и величина его должна быть известна. Записывается показания прибора и рассчитывается корректирующий коэффициент. Эталонное значение, забитое в программу умножается на полученный корректирующий коэффициент и вновь забивается в программу. Таким
образом корректируются паразитные параметры схемы. Скорее всего, процедуру калибровки придется повторить 2 или 3 раза. Очень желательно считать полученные значения из EEPROM и записать в текст программы.
 

Диапазон измерений:

C 0.00 ... 9.99 pF
10.0 ... 99.9 pF
100 ... 999 pF

1.00 ... 9.99 nF
10.0 ... 99.9 nF
100 ... 999 nF
1.00 ... 9.99 uF
10.0 ... 99.9 uF
100 ... 999 uF
1000 ... 9999 (uF)

L 0.00 ... 9.99 uH
10.0 ... 99.9 uH
100 ... 999 uH

1.000 ... 9.999 (mH)
10.00 ... 99.99 (mH)
100.0 ... 999.9 (mH)
1000 ... 9999 (mH)
 

Процедура калибровки:

Лучше показать на конкретном примере. Эталонный конденсатор емкостью 669pF

- после программирования контроллера (FLASH и EEPROM) и отключения программатора, чтобы не было дополнительных нагрузок, дать поработать схеме минут 10. В это время можно проверить реакцию на органы управления и индикацию
- убеждаемся, что к входным гнездам канала "С" ничего не подключено
- нажимаем кнопку ">0<". После появления моргающей индикации "0.00P", кнопку отпускаем
- к входным гнездам канала "С"подключаем эталонный конденсатор
- показания записываем. В моем случае было "531P"
- находим поправочный коэффициент 669:531=1,2598870056497175141242937853107
- открываем исходник и видим, что в EEPROM по метке E_CONST_Co записано 6080*1000
- умножаем 6080*1000*1,2598870056497175141242937853107=7660112,99~7660113==0074 E251
- подключаем программатор, считываем EEPROM
- полученное при нажатии кнопки ">0<", значение E_CONST_C переносим в исходник. Также переносим полученное значение E_CONST_Co=0074 E251
- компилируем исходник
- записываем полученные .hex и .eep в контроллер
- проверяем.

Наверняка, придется повторить эту процедуру для получения более точного результата.
Должен предупредить, что ожидать выдающихся результатов от этой схемы не нужно. Если допускается точность во всем диапазоне измерений в пределах 3...5%, то вполне пойдет. Для получения более точных результатов в более узком диапазоне, нужно калибровать эталонными элементами, попадающими в этот диапазон. Большое значение имеет конструктивное оформление.
 

Внешний вид прибора:Измерение ёмкости конденсатора 0,103 мкФЁмкость конденсатора 670 пФ

Измерение ёмкости электролитического конденсатора
Измерение индуктивности 8,2 mH
Калибровачные ёмкость и конденсатор
Замечания и предложения приветствуются.
 
 
Автор: Александр Кленин, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить