Menu:
Miernik LC
na mikroprocesorze PIC16F84A
Szukaj膮c rozwi膮za艅 miernika pojemno艣ci i indukcyjno艣ci w Internecie trafi艂em na stronie
Phila Rice VK3BHR
na rozwi膮zanie, kt贸re najbardziej przypad艂o mi do gustu. Po niewielkich poprawkach kodu
i przet艂umaczeniu komunikat贸w na j臋zyk polski zbudowa艂em swoj膮 wersj臋 miernika. Poni偶ej przedstawiam jego pe艂ny opis.
Parametry miernika
Zakres pomiarowy:
- pojemno艣ci:
- indukcyjno艣ci: od 0 do >10mH
Dok艂adno艣膰 pomiaru: +/- 1% (w du偶ym stopniu zale偶y od kondensatora wzorcowego)
Rozdzielczo艣膰 pomiaru: +/- 0.1pF i +/- 10nH
Zasada pomiaru pojemno艣ci i indukcyjno艣ci
Wszystkie rozwi膮zania miernik贸w pojemno艣ci i indukcyjno艣ci na mikroprocesorach, kt贸re uda艂o mi si臋 znale藕膰, dzia艂aj膮 na tej samej zasadzie: pomiaru cz臋stotliwo艣ci generatora, kt贸ra zale偶y od pod艂膮czonego mierzonego kondensatora lub indukcyjno艣ci. Wcze艣niej mierzona jest cz臋stotliwo艣膰 samego generatora oraz cz臋stotliwo艣膰 generatora po pod艂aczeniu kondensatora wzorcowego Ccal o znanej pojemno艣ci. Nie b臋d臋 tutaj podawa艂 wzor贸w ko艅cowych, kt贸re s艂u偶膮 do obliczenia warto艣ci pod艂膮czonego mierzonego kondensatora lub cewki (mo偶na je znale藕膰 na stronie VK3BHR), ale znaj膮c te trzy cz臋stotliwo艣ci i warto艣膰 kondensatora Ccal mo偶na obliczy膰 pojemno艣膰 lub indukcyjno艣膰 mierzonych element贸w. Poniewa偶 warto艣膰 Ccal jest u偶ywana do oblicze艅, ten element musi by膰 dobrej jako艣ci i bardzo dok艂adny.
Opis rozwi膮zania
Uk艂ad miernika sk艂ada si臋 z dw贸ch cz臋艣ci funkcjonalnych: generatora i cz臋sto艣ciomierza. Generator
zbudowany jest na uk艂adzie komparatora LM311. Przebieg z wyj艣cia generatora doprowadzony jest do mikroprocesora PIC16F84 (lub 16F84A), kt贸ry opr贸cz pomiaru cz臋stotliwo艣ci i wykonywania niezb臋dnych oblicze艅 steruje r贸wnie偶
procesem kalibracji miernika oraz 16-to pozycyjnym wy艣wietlaczem LCD.
Schemat miernika przedstawiony jest powy偶ej. Przy w艂aczeniu miernika procesor mierzy cz臋stotliwo艣膰 generatora z elementami C9 i L1.
Nast臋pnie wysterowuje przeka藕nik RL1 pod艂膮czaj膮cy r贸wnolegle do C9 wzorcowy kondensator C10 (Ccal) i mierzy cz臋stotliwo艣膰 drga艅 z tym kondensatorem.
Je艣li dokonywany jest pomiar pojemno艣ci, wej艣cie RB7 procesora (pin 13) znajduje sie w stanie wysokim, cewka L1 pod艂膮czona jest do masy,
a mierzony kondensator pod艂膮czany jest r贸wnolegle do C9. Wtedy procesor mierzy trzeci膮 cz臋stotliwo艣膰 generatora i na tej podstawie oblicza warto艣膰 mierzonej pojemno艣ci.
Przy pomiarze indukcyjno艣ci port RB7 procesora jest zwarty do masy, a mierzona cewka w艂膮czana jest w szereg z cewk膮 L1.
Poniewa偶, jak ju偶 wczesniej wspomnia艂em, wynik ko艅cowy pomiaru jest obliczany na podstawie trzech cz臋stotliwo艣ci i warto艣ci kondensatora C10, warto艣ci C9 i L1 nie s膮 krytyczne.
Kondensatory C11 i C12 s艂u偶膮 do dok艂adnej kalibracji miernika, je艣li nie dysponuje si臋 bardzo dok艂adnym kondensatorem C10.
Kilka s艂贸w na temat zworek (JP1-JP3). JP3 s艂u偶y do prze艂膮czania sposobu sterowania wy艣wietlacza LCD. 90% wy艣wietlaczy 1x16 ma organizacj臋 2x8 i wtedy zworka JP3 powinna by膰 zwarta (mo偶na w zasadzie zrezygnowa膰 z tej zworki i pin 10 procesora od razu zewrze膰 do masy). Je艣li mamy wy艣wietlacz z organizacj膮 2x8 i nie zewrzemy pinu 10 do masy, na wy艣wietlaczu nie b臋dzie nic wy艣wietlane na jego pierwszych 8 pozycjach.
Zworki JP1 i JP2 s膮 wykorzystywane tylko przy uruchamianiu miernika. Po zwarciu JP1 i naci艣ni臋ciu przycisku Reset (lub w艂aczeniu zasilania miernika) procesor dzia艂a jak zwyk艂y miernik cz臋stotliwo艣ci z bramkowaniem 0.1 s. Z cewk膮 L1 i kondensatorem C9 cz臋stotliwo艣膰 generatora powinna wynosi膰 ok. 550kHz - na wy艣wietlaczu poka偶e si臋 warto艣膰 00055000. Je艣li cz臋stotliwo艣膰 b臋dzie zbyt wysoka (powy偶ej 655.350 kHz) na wy艣wietlaczu poka偶e si臋 komunikat "Over range".
Je艣li generator nie dzia艂a, na wy艣wietlaczu bedzie '0'. Dla najlepszej dok艂adno艣ci pomiaru cz臋stotliwo艣膰 powinna by膰 o ok. 10-15% ni偶sza do 655kHz.
Nast臋pnie nale偶y zewrze膰 drug膮 zwork臋. Powoduje ona pod艂膮czenie do obwodu drgaj膮cego kondensatora wzorcowego C10. Wy艣wietlana cz臋stotliwo艣膰 powinna wynosi膰 ok. 394kHz (00039400).
Prezentowana poni偶ej p艂ytka drukowana miernika zosta艂a zaprojektowana w programie Kicad. Na p艂ytce wi臋kszo艣膰 element贸w jest SMD. Wielko艣膰 p艂ytki umo偶liwia przykr臋cenie jej do wy艣wietlacza LCD.
Projekt p艂ytki znajduje sie poni偶ej. Ca艂y projekt w Kicad oraz widok p艂ytki 1:1 w PDF znajduj膮 si臋 w pliku miernik_lc_SMD_kicad.zip (link na dole strony).
Jako gniazda pomiarowe wykorzysta艂em dwa gniazda bananowe oraz fragment z艂oconego z艂膮cza ze starej p艂ytki do komputera. Praktycznie korzystam tylko z tego drugiego rozwi膮zania (szczeg贸lnie przy elementach SMD) i konstruuj膮c kolejn膮 wersj臋 miernika zrezygnowa艂bym z gniazd bananowych na rzecz kawa艂ka podstawki precyzyjnej, do kt贸rej mo偶naby wtyka膰 mierzone elementy.
Obs艂uga miernika
Po w艂膮czeniu zasilania odbywa sie kalibracja miernika. W czasie jej trwania na wy艣wietlaczu widoczny jest napis "Kalibracja".
Poniewa偶 kalibracja odbywa si臋 przy ustawieniu prze艂膮cznika rodzaju pracy na pomiar pojemno艣ci, to je艣li po w艂膮czeniu miernik stwierdzi z艂e ustawienie prze艂膮cznika, pojawi si臋 napis: "Przelacz na C".
Po prze艂膮czeniu na pomiar pojemno艣ci automatycznie rozpoczyna si臋 kalibracja i miernik jest gotowy do pomiaru pojemno艣ci. Wy艣wietlacz wygl膮da wtedy nast臋puj膮co:
Prze艂膮czenie na pomiar indukcyjno艣ci powoduje zmian臋 tego napisu na "Podlacz cewke":
Prosty w wykonaniu miernik przedstawi艂 na swojej
stronie Grzegorz SQ8CBY. Poni偶ej pokazane jest zdj臋cia zmontowanego miernika pochodz膮ce z jego strony :
Miernik ma bardzo prost膮 p艂ytk臋 PCB mo偶liw膮 do powielenia nawet najprostszymi domowymi sposobami (np. zapa艂ka i lakier do paznokci :).
Jeszcze inna wersj臋 miernika LC wykona艂 Mirek SP6NVO. Poni偶ej kilka zdj臋膰 tego miernika.
Pliki do pobrania:
Schemat miernika LC Schemat miernika LC wykonany w programie Eagle v.4.14 
wersja pliku: 1.00, rozmiar pliku: 62 kb P艂ytka drukowana miernika LC P艂ytka drukowana miernika LC wykonana w programie Kicad. W spakowanym pliku znajduje si臋 kompletny projekt oraz p艂ytka w skali 1:1 jako PDF.
wersja pliku: 1.00, rozmiar pliku: 29 kb Pliki 藕r贸d艂owe (asm, hex) miernika Zar贸wno oryginalne pliki 偶r贸d艂owe od Phila VK3BHR, jak i pliki z moimi poprawkami. W pliku znajduje si臋 te偶 modu艂 zmiennoprzecinkowy potrzebny podczas kompilacji programu.
wersja pliku: 1.00, rozmiar pliku: 29 kb