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, alex_kl@bk.ru
Просмотров всего: 3 494, сегодня: 2

Напишите комментарий