LC Meter Instrumen untuk mengukur kapasitansi dan induktansi pada PIC16F628A. Digital LC Meter Kapasitansi Induktansi dan Penguji Frekuensi

Perangkat E7-22 (blok 533) dirancang untuk mengukur parameter elemen rangkaian listrik: hambatan listrik, induktansi, dan kapasitansi.

Tampilan panel depan perangkat E7-22 ditunjukkan pada gambar. 1.4.1.

Penjelasan terperinci tentang cara bekerja dengan perangkat dan perhitungan kesalahan hasil pengukuran diberikan dalam instruksi manual "Digital immittance meter E7-22", yang disertakan dengan perangkat. Berikut ini adalah informasi dasar yang diperlukan untuk melakukan pengukuran.

Menghidupkan perangkat. Hubungkan catu daya 224,1 ke konektor di sisi atas kotak instrumen E7-22. Colokkan steker catu daya ke stopkontak satu fase gratis (218). Jika perangkat tidak menyala, tekan sebentar tombol kiri atas pada panel depan perangkat - . Diagram pengkabelan ditunjukkan pada gambar. 1.4.2. Sebagai contoh, gambar menunjukkan koneksi kapasitor saat mengukur kapasitansi.

Beras. 1.4.2. Diagram pengkabelan untuk mengukur parameter
elemen sirkuit listrik dengan perangkat E7-22.

Kontrol instrumen dasar.

1. Tombol "Frekuensi" mengatur frekuensi di mana pengukuran akan dilakukan. Penekanan tombol secara berurutan mengalihkan frekuensi ke 120 Hz atau 1 kHz. Nilai yang dipilih ditampilkan di layar.

2. Tombol "PAR/SEQ" memilih skema setara elemen: paralel (PAR) atau serial (SER). Indikator yang sesuai akan menyala di layar.

3. Tombol "Rentang" digunakan untuk memperbaiki rentang pengukuran. Saat perangkat dihidupkan, mode pemilihan otomatis batas pengukuran diatur ("Otomatis" pada indikator). Menekan sebentar tombol akan mengubah batas pengukuran. Menekan dan menahan tombol selama lebih dari 2 detik akan mengembalikan mode pemilihan batas otomatis.

4. Tombol "L/C/R" mengalihkan parameter terukur utama dari elemen: induktansi, kapasitansi, atau resistansi.

5. Tombol "Q/D/R" secara berurutan mengganti parameter terukur tambahan: Q - faktor kualitas, D - tangen sudut rugi, R - resistansi. Indikator hanya menampilkan parameter tambahan yang kompatibel dengan parameter utama yang dipilih.

6. Tombol "TAHAN" ("Tahan"). Menekan sebentar tombol ini memblokir pembaruan hasil pengukuran pada indikator, menekan sebentar kedua melepaskan pemblokiran. Dalam mode pemblokiran, indikator menampilkan simbol "H". Menekan dan menahan tombol ini selama lebih dari 2 detik akan menyalakan (atau mematikan) lampu latar indikator.

7. Tombol "MIN/MAX" - mengaktifkan mode penetapan nilai ekstrem. Penekanan singkat yang berurutan akan melewati berbagai opsi yang tersedia dalam mode ini. Untuk keluar dari mode, tombol ini harus ditekan dan ditahan selama lebih dari 2 detik.

8. Tombol "SET" ("Set") - mengatur pengaturan program perangkat (tidak dipertimbangkan di sini).

9. Tombol "Δ" ("Relatif") - mengatur mode pengukuran relatif. Untuk menonaktifkan mode, tekan tombol dan tahan selama lebih dari 2 detik.

10. Tombol Batas HI/LO - Mengaktifkan batas atas dan bawah untuk kontrol toleransi.

11. Tombol "OTN" ("TOL") - tombol untuk mengaktifkan mode pengukuran penyimpangan relatif.

Mengambil pengukuran.

1. Jika instrumen hidup, matikan lalu hidupkan kembali. Beberapa pengaturan akan diatur ulang.

2. Pilih:

Jenis parameter yang diukur (tombol "L/C/R");

Parameter tambahan yang diukur (tombol "Q/D/R");

Sirkuit penggantian elemen (tombol "PAR/SEQ");

Frekuensi pengukuran (tombol "FREKUENSI").

3. Ukur parameter elemen.

Pasokan tegangan ke input perangkat tidak diperbolehkan! Kapasitor harus dikosongkan sebelum pengukuran dengan menyingkat terminalnya.

Hubungkan elemen ke input perangkat dan ukur parameternya. Kapasitor terpolarisasi harus dihubungkan sesuai dengan polaritas jack input instrumen.

Catu daya fase tunggal G1 dirancang untuk memberi daya pada unit RLC Meter dengan aman (533).

multimeter

Multimeter dirancang untuk mengukur tegangan, arus, resistansi, suhu, serta untuk menguji dioda dan transistor. Pandangan umumnya ditunjukkan pada Gambar. 1.5.1. Untuk informasi teknis terperinci tentang multimeter dan instruksi pengoperasian, lihat manual instruksi pabrikan. Di sini kami hanya menyajikan informasi dasar.

Untuk menyalakan multimeter, tekan tombol "ON / OFF" yang terletak di sebelah kiri di bawah indikator.

Di bagian atas multimeter adalah alat baca - indikator digital. Di bawah ini adalah sakelar mekanis mode operasi dan batas pengukuran perangkat. Di bawah sakelar ada soket untuk menghubungkan konduktor:

Soket COM - soket umum untuk menghubungkan perangkat untuk pengukuran apa pun. Saat mengukur tegangan atau arus searah, soket sesuai dengan "-" (minus) perangkat. Saat mengukur resistansi, jack "COM" dilengkapi dengan "-" (minus) dari sumber internal. Polaritas sumber internal harus diperhitungkan, misalnya, saat menguji dioda;

Jack "VΩ" digunakan untuk menghubungkan konduktor kedua ke instrumen dalam rentang pengukuran tegangan dan resistansi. Saat mengukur tegangan dan arus langsung, soket ini sesuai dengan "+" perangkat. Saat mengukur resistansi, ini adalah jack "+" dari sumber internal.

Soket "A" dari multimeter MY60 dirancang untuk menghubungkan sirkuit pengukuran arus pada semua batas pengukuran arus, kecuali untuk 10 A. Soket sesuai dengan "+" perangkat.

Soket "10 A" dirancang untuk menghubungkan sirkuit pengukuran arus pada batas 10 A. Soket sesuai dengan "+" perangkat.

Saat mengukur tegangan searah, pembacaan perangkat positif jika tegangan diarahkan dari soket "V" (yaitu "+") ke soket "COM" (yaitu "-"). Demikian pula, arus dianggap positif jika mengalir melalui perangkat ke arah dari soket "+" (yaitu "mA", "A", atau "10A") ke soket "-" ("COM").

Sepasang soket TEMP dirancang untuk menghubungkan termokopel yang disertakan dalam kit instrumen atau kabel khusus, menghubungkan soket ini ke termokopel yang dipasang di dalam miniblock (untuk miniblock, lihat kasihan).

Urutan bekerja dengan multimeter:

1. Dalam keadaan awal, perangkat terputus dari sirkuit yang diukur.

2. Gunakan sakelar untuk mengatur jenis nilai terukur dan batas pengukuran yang diperlukan. Jika nilai tegangan atau arus yang diukur tidak diketahui sebelumnya, perlu untuk mengatur batas pengukuran maksimum dari nilai yang sesuai, tidak termasuk kegagalan perangkat ketika daya diterapkan ke sirkuit yang diuji. Dimungkinkan untuk menerapkan tegangan (arus) ke input multimeter hanya jika sakelarnya diatur ke posisi untuk mengukur tegangan atau arus.

3. Hubungkan instrumen ke sirkuit tanpa energi yang sedang diuji. Nyalakan catu daya multimeter dan sirkuit yang diuji dan lakukan pengukuran.

Transisi ke batas pengukuran yang lebih rendah dari nilai yang diukur diperbolehkan: sakelar batas dipindahkan ke posisi yang berdekatan ke posisi awal.

Tidak dapat diterima saat mengganti batas, bahkan untuk waktu yang singkat, untuk mengatur sakelar ke posisi yang sesuai dengan nilai terukur lainnya.

5. Untuk mengalihkan instrumen ke bagian lain dari rangkaian yang diuji, perlu mematikan daya ke rangkaian, mengubah sambungan multimeter, menetapkan batas pengukuran, dan menerapkan kembali daya ke rangkaian yang diuji.

6. Saat mengukur parameter elemen sirkuit listrik: dioda, resistor, kapasitor, tidak dapat diterima untuk menerapkan tegangan dari sumber eksternal ke input perangkat (tidak dapat diterima untuk mengukur parameter elemen dalam sirkuit di bawah tegangan). Kapasitor harus dikosongkan sebelum mengukur kapasitansi dengan melakukan hubungan arus pendek pada terminalnya.

Untuk memastikan pengoperasian multimeter jangka panjang yang andal, patuhi aturan berikut:

· Ketika urutan nilai terukur tidak diketahui, atur sakelar rentang ke nilai tertinggi.

· Tidak dapat diterima saat mengganti batas, bahkan untuk waktu yang singkat, untuk mengatur sakelar ke posisi yang sesuai dengan nilai terukur lainnya.

· Sebelum memutar sakelar untuk mengubah jenis operasi (bukan untuk mengubah batas pengukuran!), Putuskan sambungan probe dari sirkuit yang diuji.

· Jangan mengukur resistansi di sirkuit yang diberi energi.

Blok pemanas listrik

Blok pemanas listrik (Gbr. 1.6.1) digunakan untuk menentukan koefisien suhu resistansi berbagai bahan. Blok memungkinkan Anda untuk mengatur dan secara otomatis mempertahankan suhu pemanas. Sumber daya +5 V daya rendah dipasang di blok, yang digunakan sebagai sumber daya tambahan dalam beberapa percobaan.

Di sebelah kiri indikator 3 dan 4 (gbr. 1.6.1) terdapat 4 LED pada panel depan pengontrol suhu

K1 - dihidupkan saat dipanaskan;

K2 - tidak digunakan;

AL - indikator batas terlampaui (tidak digunakan).

RS - indikator mode kontrol otomatis. Harus diaktifkan untuk pengoperasian normal unit dalam mode kontrol otomatis. Ketika pengaturan otomatis dimatikan (lihat di bawah), instrumen hanya berfungsi sebagai indikator suhu pemanas.

Pengaturan suhu pemanas listrik.

1. Tekan salah satu tombol kontrol 5 atau 6 dari pengontrol suhu 2 (Gbr. 1.6.1).

Indikator setpoint suhu pemanas mulai berkedip
(SV, indikator hijau 4).

2. Untuk mengubah setpoint suhu, tekan kembali tombol 5 (menurunkan) atau 6 (menaikkan suhu). Menahan tombol selama beberapa waktu akan mengaktifkan mode perubahan nilai akselerasi otomatis. Selama instalasi, indikator terus berkedip.

3. Setelah mengatur nilai suhu yang diinginkan, tekan tombol 7 sekali (Gbr. 1.6.1). Kedipan indikator 4 berhenti. Suhu diatur.

Beras. 1.6.1. Panel depan unit pemanas listrik (394.2).

1 - lubang pemanas; 2 - pengatur suhu; 3 - indikator nilai saat ini dari suhu pemanas (PV); 4 – indikator nilai pengaturan suhu pemanas (SV); 5,6,7 - tombol untuk mengontrol pengontrol suhu; 8 – sakelar daya; 9 - +5 V soket catu daya.

Pengukur LC akurat ini dibuat dengan komponen murah yang sangat mudah ditemukan di toko radio. Rentang pengukuran meteran LC cukup lebar untuk mengukur nilai kapasitansi dan induktansi yang sangat rendah sekalipun.

PCB - menggambar

Induktansi - rentang pengukuran:

• 10nH - 1000nH
• 1uH - 1000uH
• 1mH-100mH

Rentang pengukuran kapasitansi:

• 0.1pF - 1000pF
• 1nF - 900nF

Nilai tambah besar dari perangkat ini adalah kalibrasi otomatis ketika daya dihidupkan, sehingga tidak ada kesalahan kalibrasi, yang melekat pada beberapa sirkuit induktometer serupa, terutama yang analog. Jika perlu, Anda dapat mengkalibrasi ulang kapan saja dengan menekan tombol reset. Secara umum, LC meter ini sepenuhnya otomatis. Firmware MK PIC16F628 .

Komponen instrumen

Komponen yang terlalu presisi adalah opsional, dengan pengecualian satu (atau lebih) kapasitor, yang digunakan untuk mengkalibrasi meteran. Kedua kapasitor 1000 pF pada input harus memiliki kualitas yang cukup baik. Styrofoam lebih disukai. Hindari kapasitor keramik, karena beberapa di antaranya dapat memiliki kerugian tinggi.

Dua kapasitor 10 uF dalam generator harus tantalum (mereka memiliki resistansi dan induktansi seri ESR yang rendah). Kristal 4 MHz harus benar-benar 4.000 MHz, tidak mendekati itu. Setiap kesalahan 1% dalam frekuensi kristal menambahkan kesalahan 2% pada pengukuran nilai induktansi. Relai harus menyediakan sekitar 30 mA arus trip. Resistor R5 mengatur kontras tampilan LCD meter LC. Perangkat ini ditenagai oleh baterai Krona konvensional, karena selanjutnya tegangan distabilkan oleh sirkuit mikro 7805 .

Proyek ini adalah pengukur LC sederhana berdasarkan mikrokontroler PIC16F682A murah yang populer. Ini mirip dengan yang baru-baru ini diposting di sini. Fitur-fitur ini biasanya sulit ditemukan di DMM komersial murah. Dan jika beberapa masih bisa mengukur kapasitansi, maka induktansinya pasti tidak. Ini berarti Anda harus merakit perangkat seperti itu dengan tangan Anda sendiri, terutama karena tidak ada yang rumit di sirkuit. Ini menggunakan pengontrol PIC dan semua file papan yang diperlukan dan file HEX untuk pemrograman mikrokontroler ada di tautan.

Berikut adalah rangkaian LC meter

Throttle pada 82uH. Total konsumsi (dengan lampu latar) 30 mA. Resistor R11 membatasi lampu latar dan harus dihitung sesuai dengan konsumsi aktual modul LCD saat ini.

Meteran membutuhkan baterai 9V. Oleh karena itu, regulator tegangan 78L05 digunakan di sini. Juga menambahkan mode tidur sirkuit otomatis. Nilai kapasitor C10 pada 680nF bertanggung jawab atas waktu dalam mode operasi. Kali ini dalam hal ini adalah 10 menit. Bidang MOSFET Q2 dapat diganti dengan BS170.

Selama proses tuning, tujuan selanjutnya adalah membuat konsumsi saat ini serendah mungkin. Dengan peningkatan nilai R11 menjadi 1,2 kΩ, yang mengontrol lampu latar, arus total perangkat berkurang menjadi 12 mA. Itu bisa dikurangi lebih banyak lagi, tetapi jarak pandang sangat berkurang.

Hasil dari perangkat yang dirakit

Foto-foto ini menunjukkan LC meter beraksi. Pada kapasitor pertama 1nF / 1%, dan pada induktor kedua 22uH / 10%. Perangkat ini sangat sensitif - ketika kami meletakkan probe, sudah ada 3-5 pF pada layar, tetapi ini dihilangkan saat mengkalibrasi dengan tombol. Tentu saja, Anda dapat membeli meteran siap pakai yang fungsinya serupa, tetapi desainnya sangat sederhana sehingga tidak ada masalah untuk menyoldernya sendiri.

Diskusikan artikel LC METER

Saya entah bagaimana membuat perangkat ini sangat berguna dan tak tergantikan untuk diri saya sendiri, karena kebutuhan mendesak untuk mengukur kapasitansi dan induktansi. Ini memiliki akurasi pengukuran yang sangat baik, sementara rangkaiannya cukup sederhana, komponen dasarnya adalah mikrokontroler PIC16F628A.

Skema:

Seperti yang Anda lihat, komponen utama rangkaian adalah PIC16F628A, layar sintesis karakter (3 jenis layar dapat digunakan 16x01 16x02 08x02), stabilizer linier LM7805, resonator kuarsa 4 MHz, relai 5V dalam paket DIP , sakelar dua bagian (untuk mengalihkan mode pengukuran L atau C ).

Firmware untuk mikrokontroler:

Papan sirkuit tercetak:

File PCB dalam format tata letak sprint:

Papan asli disambungkan untuk relai dalam paket DIP.

Saya tidak menemukan ini dan saya menggunakan apa adanya, relai kompak tua yang ukurannya tepat. Saya menggunakan kapasitor tantalum soviet sebagai kapasitor tantalum. Sakelar mode pengukuran, sakelar daya, dan tombol kalibrasi digunakan, setelah diambil dari osiloskop sendok tua.

Mengukur kabel:

Harus sesingkat mungkin.

Selama perakitan dan konfigurasi, saya dipandu oleh instruksi ini:

Pasang papan, pasang 7 jumper. Pasang jumper di bawah PIC dan di bawah relay terlebih dahulu, dan dua jumper di sebelah pin untuk tampilan.

Gunakan kapasitor tantalum (dalam generator) - 2 pcs.
10uF.
Kedua kapasitor 1000pF harus poliester atau lebih baik (toleransi sekitar 1%).

Disarankan untuk menggunakan layar dengan lampu latar (sekitar 50-100Ω resistor pembatas, terminal 15, 16 tidak ditunjukkan dalam diagram).
Pasang papan dalam kasing. Sambungan antara papan dan layar dapat disolder sesuai keinginan, atau dibuat menggunakan konektor. Jaga agar kabel di sekitar sakelar L/C sesingkat dan sekuat mungkin (kira-kira untuk mengurangi "penjemputan" dan untuk mengimbangi pengukuran dengan benar, terutama untuk ujung L yang diarde).

Crystal harus menggunakan 4.000MHz, tidak dapat menggunakan 4.1, 4.3 dll.

Verifikasi dan kalibrasi:

1. Periksa pemasangan suku cadang di papan.
2. Periksa pengaturan semua jumper di papan.
3. Periksa pemasangan PIC, dioda, dan 7805 yang benar.
4. Jangan lupa untuk "flash" PIC sebelum memasangnya di LC-meter.
5. Nyalakan daya dengan hati-hati. Jika memungkinkan, gunakan catu daya teregulasi untuk pertama kalinya. Ukur arus saat tegangan meningkat. Arus tidak boleh lebih dari 20mA. Sampel mengkonsumsi arus 8mA. Jika tidak ada yang terlihat di layar, putar resistor variabel penyesuaian kontras. Layar harus membaca " Kalibrasi”, lalu C=0.0pF (atau C= +/- 10pF).
6. Tunggu beberapa menit ("pemanasan"), lalu tekan tombol "nol" (Reset) untuk mengkalibrasi ulang. Tampilan harus membaca C=0.0pF.
7. Hubungkan kapasitor "kalibrasi". Pada tampilan LC-meter Anda akan melihat pembacaan (dengan kesalahan +/- 10%).
8. Untuk memperbesar pembacaan kapasitansi, tutup jumper “4” lihat gambar dibawah (catatan 7 pin PIC). Untuk mengurangi pembacaan kapasitansi, tutup jumper "3" (kira-kira 6 pin PIC) lihat gambar di bawah. Ketika nilai kapasitansi cocok dengan nilai "kalibrasi", lepaskan jumper. PIC akan mengingat kalibrasi. Anda dapat mengulangi kalibrasi beberapa kali (hingga 10.000.000).
9. Jika ada masalah dengan pengukuran, Anda dapat menggunakan jumper "1" dan "2" untuk memeriksa frekuensi generator. Hubungkan jumper "2" (mis. 8 pin PIC) periksa frekuensi "F1" generator. Harus 00050000 +/- 10%. Jika pembacaan terlalu tinggi (mendekati 00065535), instrumen masuk ke mode "meluap" dan menampilkan kesalahan "meluap". Jika pembacaan terlalu rendah (di bawah 00040000), Anda akan kehilangan akurasi pengukuran. Hubungkan jumper "1" (Catatan 9 pin PIC) untuk memeriksa kalibrasi frekuensi "F2". Seharusnya sekitar 71% +/- 5% dari "F1" yang Anda dapatkan dengan menghubungkan jumper "2".
10. Untuk mendapatkan pembacaan yang paling akurat, Anda dapat menyesuaikan L untuk mendapatkan F1 sekitar 00060000. Lebih baik untuk mengatur "L" = 82 uH pada sirkuit 100 uH (Anda tidak dapat membeli 82 uH;)).
11. Jika tampilan membaca 00000000 untuk F1 atau F2, periksa kabel di dekat sakelar L/C - ini berarti generator tidak bekerja.
12. Fitur kalibrasi induktansi secara otomatis dikalibrasi ketika kalibrasi kapasitansi terjadi. (Perkiraan Kalibrasi terjadi pada saat relai diaktifkan ketika L dan C ditutup di perangkat).

Ujijumper

1. cek F2
2. cek F1
3. Turunkan C
4. Naikkan C

Cara melakukan pengukuran:

Mode pengukuran kapasitansi:

1. Kami menerjemahkan sakelar pemilihan mode pengukuran ke posisi "C"
2. Tekan tombol "Nol"
3. Pesan “Pengaturan! .tunngu." tunggu sampai "C = 0.00pF" muncul

Mode pengukuran induktansi:

1. Nyalakan perangkat, tunggu hingga memuat
2. Kami menerjemahkan sakelar pemilihan mode pengukuran ke posisi "L"
3. Menutup lead tes
4. Tekan tombol "Nol"
5. Pesan “Pengaturan! .tunngu." tunggu sampai "L = 0.00uH" muncul

Nah, seperti semuanya, tinggalkan pertanyaan dan komentar di komentar di bawah artikel.

Ada banyak skema di Internet untuk membuat meteran LC rumah (alat untuk mengukur kapasitansi kapasitor dan induktansi kumparan). Juga, di hampir semua toko elektronik Anda dapat membeli meteran yang sudah jadi. Tapi, opsi pertama membutuhkan setidaknya kemampuan dan kemampuan untuk mem-flash mikrokontroler, dan opsi kedua adalah kehadiran 50 dolar atau lebih di dompet Anda. Di kota saya, ternyata bermasalah untuk membeli LC meter yang sudah jadi. Tapi saya beruntung, saya mengunduh arsip dengan program Zmeter dan deskripsi dari forum vrtp.ru.

Dengan beberapa resistor dan program, Anda dapat merakit meteran resistansi kompleks berbasis PC dalam satu jam, dan selain itu, program secara akurat menunjukkan ESR kapasitor elektrolitik. Menurut pendapat saya, hal itu perlu, dan jika kita membandingkannya dengan sumber daya yang dikeluarkan, saya dapat mengatakan bahwa saya belum melihat rangkaian meteran LC yang lebih baik daripada yang ini. Itu dirakit dalam satu jam dengan etsa papan, dikonfigurasi dalam beberapa menit, praktis tidak ada biaya untuk komponen. Semua detail perakitan dan pengaturan program ada di arsip. Ini bekerja untuk saya segera. Resistor ballast 16 ohm, resistor referensi 46 ohm, kartu suara Audigy SE, kabel audio, dan dua colokan TRS.
Di bawah ini adalah foto dan tangkapan layar pengukuran.
Perangkat perakitan

3300uF kapasitor, lama

kapasitor 22uF

kapasitor 10nF. Untuk kapasitansi kecil, rentang frekuensi harus digeser setinggi mungkin.

22 kapasitor puncak. Denda di bawah 10 picofarad sudah diukur secara tidak stabil.

induktansi TV

membeli induktansi pada 5uH

induktansi variabel dari radio.

Apa pun yang kurang dari 1uH dapat dihubungkan secara seri dengan induktor 10-20uH. Jadi saya pikir akan lebih nyaman dan lebih dapat diandalkan untuk mengukur.