Измеритель индуктивности своими руками

Год назад я приобрел себе мультиметр Aneng Q1. Я сразу влюбился в этот мультиметр. Он удовлетворяет практически всем моим потребностям кроме отсутствия функционала измерения индуктивности. И у меня возникла идея из говна и палок собрать LC метр. В этой статье мы рассмотрим существующие схемы и принцип их работы. А также выберем одну, которую в дальнейшем я буду собирать.

Основная идея построения этого прибора на микроконтроллере (МК) состоит в измерении частоты колебательного контура на программной стороне МК. При этом зная номинал индуктивности или емкости мы можем вычислить номинал неизвестного компонента. Прибор условно можно разделить на три части:

1. Колебательный контур;
2. Компаратор;
3. Микроконтроллер.

Первая схема

Рассмотрим первую схему с сайта circuitdigest.com (дубликат microkontroller.ru или аналогичная sampawno.ru):

Работает эта схема следующим образом:

Индуктивность L1 и конденсатор C1 объединенные в LC цепь образуют колебательный контур. После подачи в эту цепь нескольких коротких импульсов на выходе LC цепи образуется синусоидальное колебание на резонансной частоте.

Чтобы измерить частоту этих синусоидальных колебаний с помощью микроконтроллера их необходимо преобразовать в последовательность прямоугольных импульсов (меандр). В которой логическая единица будет соответствовать положительной полуволне исходного сигнала, а ноль – отрицательной. Для этого используется компаратор (в данном случае операционный усилитель LM741 в качестве компаратора) и диод отсекающий на выходе отрицательную часть сигнала.

Для проверки схемы я воссоздал её в программе Micro-Cap:

На генераторе я создаю 15 импульсов длительностью 100мкс при периоде 150мкс. Как видно после накачки контура, он начинает резонировать на собственной частоте:

В этой схеме мне в глаза бросается пару моментов:

1. Для возбуждения контура используется микроконтроллер (выход D3)
2. Для создания средней точки напряжения на компараторе используется батарейка

Вторая схема

Вторая схема лишена этих недостатков и мне нравится гораздо больше (источник embedded.icu).

Основная фишка этой схемы то, что для накачки контура используется обратная связь самого компаратора. Смоделируем схему в Micro-Cap и проверим как она работает.

Как видно в точке 4 или 5 амплитуда колебаний нарастает. Это происходит в первые 30мс после подачи питания на контур. После чего амплитуда выравнивается, и контур колеблется на резонансной частоте.

Измеритель индуктивности своими руками.

Первое, что бросается в глаза в точке 6 (красный график), форма сигнала очень острая, это связано с тем, что при симуляции вместо сопротивления входного канала МК подключен резистор на 100кОм. Что очень мало. Увеличим сопротивление до 1000кОм:

Лучше. Увеличим ещё до 10.000кОм:

Теперь это выглядит как нужно. Хотя на самом деле я не совсем понимаю смысл конденсатора C5 в выходной цепи. И соглашусь с автором, из источника которого я взял схему, в том, что этот конденсатор на выходе не нужен. Тк МК воспринимает за логический ноль все что ниже порогового значения около 2-3 вольт.

Предположу, что возможно автор оригинальной схемы произвел тесты и увидел, что амплитуда в точке 2 (синий график) не опускается до ноля. И хотел решить это с помощью конденсатора, но тогда в схеме необходим диод, отсекающий отрицательную часть (тк не понятно как может повести себя МК при подаче отрицательного напряжения).

При увеличении частоты видно, как конденсатору C5 не хватает времени дозарядиться, и уже сопротивление в 10МОм становится слишком большим. Из-за этого график в точке 6 опять становится игольчатым. Но как я и сказал выше: совершенно ни к чему использовать конденсатор C5.

Далее я погонял схему с разными значениями индуктивности и получил разрешающую способность в районе 0.05-0.1мкГн. А также меня удивил диапазон измерений, прибор может измерять как очень маленькие индуктивности в до 0.1мкГн так и большие – 200Гн. Нижняя частота колебательного контура ограничена конденсатором C2, а верхняя свойствами компаратора (ОУ).

Мне понравилась эта схема, но давайте рассмотрим ещё парочку для общего ознакомления.

Третья схема

Ссылка на оригинал radiolocman.com и на русскоязычную копию radiohata.ru.

Как видно здесь колебательный контур отделен от компаратора. А для его накачки используется схема на базе транзистора Q1 . Также на схеме можно заметить дополнительную микросхему 74HC590 – счетчик, который позволяет снизить замеряемую частоту в 16 раз.

Рассмотрим ещё одну похожую схему.

Четвертая схема

Мне нравится это схема своей модульностью: каждый отдельный модуль выполняет строго свою функцию. Рассмотрим основные модули:

1. OCILLATOR – колебательный контур, накачка которого выполняется на двух транзисторах (основан на предыдущей схеме и переработан 0jihad0.livejournal.com).
2. AMPLIFIER 1 – на самом деле это не усилитель, а повторитель на базе ОУ AD8605. Он используется по причине очень большого сопротивления на входе ОУ. Таким образом ОУ не оказывает воздействия на колебательный контур. Если же сразу на выход контура подключить базу транзистора Q3 , то для управления этой базой требуется достаточно высокий ток, что будет влиять на работу контура.
3. AMPLIFIER 2 – усилитель сигнала на базе биполярного транзистора.
4. COMPARATOR – вы уже знаете, выполняет задачу сравнения напряжений на его входах.
5. PRESCALER 1/16 – также знакомый вам элемент из предыдущей схемы, служащий для снижения выходной частоты в 16 раз.

Кстати после изучения этой схемы я обратил внимание, что ёмкость конденсатора измеряется не через схему с колебательным контуром, а по другому принципу Capacitance Meter.

После этого я отказался от идеи делать LC метр и решил сделать просто измеритель индуктивности. Тк функционал измерения ёмкости у меня уже реализован в мультиметре. А городить в контуре сменяемые индуктивности мне не хочется (хотя к этому всегда можно вернуться).

Я нашел еще одну схему LC-метра выполненного на МК на базе PIC. Где не используется компаратор, но мне это не подходит. Ссылку оставляю для общего ознакомления.

Измеритель индуктивности своими руками.

Измеритель индуктивности с линейной шкалой, принципиальная схема которого показана на рис.1, предназначен для измерения индуктивности до 3000 мкГн в трех поддиапазонах — 30, 300, 3000 мкГн. Несмотря на простоту прибора, он обладает достаточно высокой точностью. При хорошей настройке класс точности прибора, определяемый его максимальной ошибкой, выраженной в процентах от полной величины шкалы, должен быть не хуже 2,0, что соответствует абсолютной погрешности ±0,6 цены деления.

Измеритель состоит из оператора прямоугольных импульсов, собранного на логических элементах DD1.1, DD1.2, DD1.3; генератора тока (ключа) на элементе DD1.4; переходных емкостей (С4. С6); электронного коммутатора на диодах VD1, VD2, VDЗ и стрелочного индикатора РА1. Принцип работы измерителя основан на измерении энергии, накапливаемой в магнитном поле индуктивности при протекании через нее постоянного тока определенной величины.
Переключение поддиапазонов измерений в приборе осуществляется глубоким изменением частоты (кратно 10) переключателем SA1, а плавной подстройкой частоты (резисторы R1, R2, R3, R4) производится калибровка шкалы.
Большим достоинством предлагаемого измерителя является то, что на результатах измерений практически мало сказываются межвитковая емкость и активное сопротивление индуктивности, что выгодно отличает его от измерителей с использованием частотомера и построенных по принципу измерения реактивного сопротивления индуктивности. Например, при подключении к катушке индуктивностью 60 мкГн конденсатора емкостью 300пФ описываемый прибор покажет 58 мкГн, т.е. ошибка, вносимая емкостью, составит около 3,3%.

Конструкция и детали.

Измеритель смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита (рис.2).
Все постоянные резисторы — типа МЛТ. Переменный резистор R4 — проволочный.
Типы конденсаторов:
С1, С2, С8 — КМ;
С4, С5 — К73-9;
СЗ — К 10-17;
С6 — ЭТ;
С7 — К50-6.
Переключатели SA1 и SB1 — типа П2К.
В качестве РА1 применен измеритель типа 6ПБ.332.005 от ампервольтомметра АВ05М1. Результат замера считывается со шкалы постоянного тока V/А — 1. 30.
Микросхему D1 желательно установить на колодку. Это поможет при ее подборе, т.к. от параметров конкретных экземпляров, хотя и незначительно, но все же зависит линейность измерений.
Выводы к гнездам ХS1 и ХS2 должны быть прямыми и не длиннее 5 см. Питание измерителя производится от стабилизированного источника.

Настройка прибора и порядок работы.

Для этой работы потребуется несколько стандартных малогабаритных дросселей заводского изготовления 3, 10, 20, 100, 300, 1000, и 3000 мкГн (возможны другие варианты). Можно воспользоваться также катушками, индуктивность которых замерена образцовым прибором.
Переменный резистор R4 устанавливается в среднее положение, а подстроечными резисторами R1, R2, R3 последовательно калибруется каждый поддиапазон па полное отклонение стрелки (30, 300 и 3000 мкГн).
Затем, используя варианты сборок (параллельные и последовательные соединения) различных индуктивностей, проверяется линейность шкалы в каждом поддиапазоне.
Правильно собранный прибор после калибровки должен иметь хорошую линейность во всех поддиапазонах. Однако из-за разброса параметров переходных конденсаторов С4. С6 иногда требуется дополнительная регулировка. Для этого следует подобрать переходной конденсатор (С4, С5 или С6) соответствующего поддиапазона методом последовательного приближения в следующем порядке: если в середине поддиапазона результат измерения индуктивности окажется меньше ее истинного значения, емкость переходного конденсатора следует увеличить. И наоборот, если результат окажется больше истинного значения, емкость переходного конденсатора следует уменьшить.
После каждой замены конденсатора нужно заново выполнить калибровку по указанной выше методике. После окончания регулировки подстроечные сопротивления R1. RЗ следует залить краской.
В дальнейшем перед рабочими измерениями индуктивностей калибровать измеритель достаточно лишь в поддиапазоне 300мкГн, для чего служит переменный резистор R4 и катушка индуктивностью 300мкГн, включаемая SB1.

LCF-метр на ATMEGA8 и LCD1602

Я уже собирал несколько измерительных приборов, Частотомер, испытатель транзисторов.
Но, как говорится «наши руки, не для скуки» решил собрать Измеритель LCF. Схему и всю подноготную почерпнул с этой страницы LCF-метр на ATMEGA8 и LCD1602.

Данный прибор предназначен для измерения ёмкости конденсаторов, индуктивности и частоты.

Конденсаторы:
Диапазон измерений: 0,1 pF ÷ 10 000,0 uF.
Измерения проводятся в трех диапазонах, переключение диапазонов автоматическое.
В первом диапазоне измеряются емкости до 100 nF, во втором до 100 uF, в третьем выше 100 uF.

Индуктивность:
Диапазон измерений: 0,1 uH ÷ 100,0 H.

Частота:
Диапазон измерений: 1 Hz ÷ 4 MHz.

Выбор измеряемого параметра осуществляется кнопкой «Выбор» по кругу.
Если параметр выходи за пределы измерения на индикатор выводятся прочерки.

Схему и плату делал в ДипТрейс под свои компоненты.

Сначала собирал прибор в безкорнусном варианте на ATMega8(32). В моём архиве есть вариант этой платы.
Но побывав в магазине Чип и Дип обнаружил там много разных корпусов для РЭА
И сразу решил оформлять прибор в подходящий корпус.
Корпус G1204B 142.8×8, 5×38мм как нельзя лучше подходил для данного проекта. Тем более блок питания в корпусе я размещать не собирался. Место было много, я и не старался мельтешить.

Вот готовое устройство.

Что касаемо применяемых деталей, к точности номиналов никаких особых требований нет.

В прилагаемом архиве есть несколько прошивок, как на русском, так и на английской мове. Установите какую понравится, по функционалу разницы не заметил.

Фьюзы для ATMega8 будут
LOW= DE
HIGH= D9

После включения прибор начинает работать сразу, но прежде чем начать им пользоваться его следует его откалибровать. Привожу инструкцию автора по калибровке прибора.

Калибровка измерителя емкости.
1. Для калибровки следует выбрать режим измерения емкости и нажать на кнопку SET. В верхней строке дисплея появятся настроечные коэффициенты. Устанавливаемый параметр мигает. В нижней строке измеренная емкость.
2. К входным щупам не должно быть никаких подключений.
3. Нажать на кнопку PLUS или MINUS – произойдет настройка показаний емкости на 0. Коэффициент Z1 (Z2, Z3) установится автоматически. Если показания не стали нулевыми – операцию повторить.
4. Подключить к щупам образцовый конденсатор (для нижнего диапазона 1 nF ÷ 100 nF, для второго 100 nF ÷ 100 uF, для третьего 100 uF ÷ 10000 uF). Прибор автоматически выберет предел измерения.
5. Если показания емкости отличаются от номинала конденсатора – нажать на кнопку SET, начнет мигать параметр C1 (C2, C3).
6. Кнопками PLUS/MINUS установить требуемую емкость.
7. Повторить настройку, начиная с п.1.
8. Все диапазоны настраиваются аналогично. (В верхних диапазонах параметр Z2, Z2 как правило устанавливается в 0.)
9. Через 10 сек от последнего нажатия на кнопки прибор перейдет в основной режим, настройки запишутся в память.
10. Если из основного режима нажать на кнопки PLUS/MINUS, то произойдет установка коэффициентов Z1 (Z2, Z3).

Калибровка измерителя индуктивности.
1. Для калибровки следует выбрать режим измерения индуктивности и нажать на кнопку SET. В верхней строке дисплея появятся настроечные коэффициенты. Устанавливаемый параметр мигает. В нижней строке измеренная индуктивность.
2. Закоротить входные щупы.
3. Нажать на кнопку PLUS или MINUS – произойдет настройка показаний индуктивности на ноль. Параметр L0 устанавливается автоматически. Если показания не стали нулевыми – операцию повторить.
4. Подключить к щупам индуктивность известного номинала.
5. Если показания индуктивности отличаются от номинала – нажать на кнопку SET, начнет мигать параметр LC.
6. Кнопками PLUS/MINUS установить требуемую индуктивность.
7. Повторить настройку, начиная с п.1.
8. Через 10 сек от последнего нажатия на кнопки прибор перейдет в основной режим, настройки запишутся в память.
9. Если из основного режима нажать на кнопки PLUS/MINUS, то произойдет установка коэффициента L0 (настройка показаний на ноль, при этом щупы должны быть замкнуты).

Моя оценка работы прибора.
Начну с простого. Частоту прибор меряет достаточно точно и хорошая чувствительность, максимальное напряжение не мерил, щупы в розетку не совал.

Замер индуктивностей, на сколько точно он меряет не знаю эталонной индуктивности у меня не оказалось, но меряет.

Замер ёмкостей конденсаторов, достаточно точно определяет ёмкость от 10нф.

Более малые значения ёмкостей лучше производить без щупов. Для этой цели изготовил контактную площадку
с клемником.

Дело в том что щупы для смд компонентов уже имеют ёмкость около 30пф, и к таким щупам прибор нужно откалибровать. Но значение в 30 пф плавают, замерить ёмкость в 15пф вы не сможете. Да и ёмкость моей контактной площадки около 10пф, но тут хоть показания не плавают как с щупами. Откорректировал на «0» и можно пользоваться.

На точность влияет любая мелочь, начиная от качества контакта шупов к детали, трясутся ли у вас руки после выходных или праздников, а может они просто вспотели и кончая влажностью воздуха. Расстояние между щупами в измерителе LCF такое как у промышленного тестера 20мм. Сделанная мною контактная площадка универсальная подходит как к моему прибору так и к промышленному тестеру.

Прибором пользоваться достаточно просто и удобно, не надо нажимать ни какую кнопку как с измерителем АВР транзистор тестер, просто меряешь щупами или прикладываешь деталь к контактной площадке. Все измерения в пределах допустимой погрешности, мы же не космическую аппаратуру разрабатываем. Рекомендую отобрать несколько эталонных конденсаторов для разных диапазонов и парочку индуктивностей замеренным точным аппаратом, для калибровки своего прибора.

В архиве находятся: прошивки, описание, FUSE для прошивки микроконтроллера, файлы для симуляции работы прибора в Proteus, файлы схемы, варианты печатной платы от автора и мои варианты схем и плат в DipTrace.

Измеритель индуктивности своими руками

Mini USB L/C meter

Хочу представить схему измерителя емкости и индуктивности небольших величин, прибор, часто просто необходимый в радиолюбительской практике. Измеритель выполнен в виде usb-приставки к компьютеру, индикация показаний происходит в специальной программе на экране монитора.

Характеристики:

— Диапазон измерения C: 0.1pF — ~1µF. Переключение диапазонов автоматическое: 0.1-999.9pF, 1nF-99.99nF, 0.1µF-0.99µF.

— Диапазон измерения L: 0.01µH — ~100mH. Переключение диапазонов автоматическое: 0.01-999.99µH, 1mH-99.99mH.

Преимущества:
— Устройство не требует драйвера.
— Программа не требует установки.

— Не требует настройки (За исключением процедуры калибровки, которая, к слову, не требует доступа к схеме).

— Не нужно подбирать точные номиналы калибровочных емкости и индуктивности (допустим разброс до ±25%! от указанных).

Органов управления на схеме нет, все управление (переключение режимов измерения, L или С, а так же калибровка прибора) происходит из управляющей программы. Пользователю доступны лишь две клеммы, для установки в них измеряемой детали, usb разъем и светодиод, который горит при запущенной управляющей программе и мигает в противном случае.

Сердцем прибора является LC генератор на компараторе LM311. Для успешного вычисления величины измеряемой емкости/индуктивности нам должны быть точно известны значения установленных refC и refL, а так же частота генератора. За счет использования мощности компьютера в процессе калибровки прибора будут перебираться все возможные значения refC±25% и refL±25%. Затем из массива полученных данных в несколько этапов будут выбираться наиболее подходящие, об алгоритме ниже. За счет этого алгоритма не нужно с точностью подбирать значения емкости и индуктивности для применения в приборе, можно ставить просто, что есть и не заботится о точности номиналов. Тем более значения refC и refL могут в широком диапазоне отличаться от указанных на схеме.

Микроконтроллер с помощью библиотеки V-USB, организовывает связь с компьютером а так же производит подсчет частоты с генератора. Впрочем, расчетом частоты тоже занимается управляющая программа, микроконтроллер лишь отправляет необработанные данные с таймеров.

Микроконтроллер — Atmega48, но возможно так же применить Atmega8 и Atmega88, прошивки для трех разных микроконтроллеров прилагаю.

Реле K1 — миниатюрное с двумя группами на переключение. Я применил РЭС80, загнув ножки пинцетом как у РЭС80-1 для поверхностного монтажа, с током срабатывания 40мА. Если нет возможности найти реле способное сработать от 3.3v с небольшим током, можно применить любое реле на 5v, заменив соответственно R11, K1 каскадом, нарисованным пунктиром.

Кварц на 12MHz я тоже применил миниатюрный, размером даже чуть меньше часового.
— Управляющая программа.

Управляющая программа написана в среде Embarcadero RAD Studio XE на языке С++. Главное и основное окно, в котором происходит отображение измеряемого параметра выглядит так:

Процесс калибровки прибора очень прост. Для этого нам понадобится конденсатор с известной емкостью и перемычка — кусочек провода минимальной длины. Емкость может быть любой, но от точности примененного для калибровки конденсатора будет зависеть точность прибора. Я применил конденсатор K71-1, емкостью 0,0295µF, точностью ±0,5%.

Для начала калибровки нужно ввести значения установленных refC и refL (Только при первой калибровки, впоследствии эти значения сохранятся в памяти устройства, впрочем их всегда можно изменить). Напомню, что значения могут на порядок отличатся от указанных на схеме, а так же совершенно не важна их точность. Далее следует ввести значение калибровочного конденсатора и нажать кнопку «Start Calibration». После появления сообщения «Insert the calibration capatitor» установите калибровочный конденсатор (у меня 0,0295µF) в клеммы прибора и ждите несколько секунд до появления сообщения «Insert the jumper». Извлеките конденсатор из клемм и установите в клеммы перемычку, подождите несколько секунд до появления сообщения «Calibration completed» на зеленом фоне, извлеките перемычку. При возникновении ошибки в процессе калибровки (например, слишком рано извлекли калибровочный конденсатор) будет выведено сообщение об ошибке на красном фоне, в таком случае просто повторите процедуру калибровки сначала. Всю последовательность калибровки в виде анимации можно видеть на скриншоте слева.

По завершению калибровки все калибровочные данные, а так же значения установленных refC и refL будут записаны в энергонезависимую память микроконтроллера. Таким образом в памяти конкретного прибора хранятся установки, конкретно для него.

— Алгоритм работы программы

Подсчет частоты выполнен с использованием двух таймеров микроконтроллера. 8-битный таймер работает в режиме подсчета импульсов на входе T0 и генерирует прерывание через каждые 256 импульсов, в обработчике которого инкрементируется значение переменной-счетчика (COUNT). 16-битный таймер работает в режиме очистки по совпадению и генерирует прерывание раз в 0.36 секунд, в обработчике которого сохраняется значение переменной-счетчика (COUNT) а так же остаточное значение счетчика 8-битного таймера (TCNT0) для последующей передачи на компьютер. Дальнейшим расчетом частоты занимается уже управляющая программа. Имея два параметра (COUNT и TCNT0) частота генератора (f) рассчитывается по формуле:

Зная частоту генератора, а так же значения установленных refC и refL можно определить номинал подключенной для измерения емкости/индуктивности.

Калибровка, со стороны программы, происходит в три этапа. Я приведу наиболее интересную часть кода программы — функции, ответственные за калибровку.

1) Первый этап. Сбор в массив всех значений из диапазона refC±25% и refL±25%, при которых вычисленные L и C очень близки к нулю, при этом в клеммы прибора не должно быть ничего установлено.

↑ Корпус

Корпус можно изготовить из любого подходящего материала. Я применил для корпуса кусок пластикового монтажного короба 40×40 из отходов. Подогнал под размеры платы длину и высоту короба, получились габариты 67×40×20.

Сгибы в нужных местах делаем так. Нагреваем феном место сгиба до такой температуры, чтобы пластик размягчился, но ещё не плавился. Затем быстро прикладываем к заранее подготовленной поверхности прямоугольной формы, сгибаем под прямым углом и так держим до тех пор, пока пластик не остынет. Для быстрого остывания лучше прикладывать к металлической поверхности.

Чтобы не получить ожогов, используйте рукавицы или перчатки. Сначала рекомендую потренироваться на небольшом отдельном куске короба.

Затем в нужных местах делаем отверстия. Пластик очень легко обрабатывается, так что на изготовление корпуса уходит мало времени. Крышку я зафиксировал маленькими шурупами.
На принтере распечатал наклейку, сверху заламинировал скотчем и приклеил к крышке двусторонней «самоклейкой».

↑ Примеры измерений

Измерения производятся просто и быстро. Для этого подключаем мультиметр, устанавливаем на нём переключателем DC 200 mV, подаём питание около 15 Вольт на измеритель (можно нестабилизированное — стабилизатор есть на плате), крокодилами цепляемся за выводы катушки. Переключателем диапазонов L-метра выбираем нужный предел измерений.

↑ Результаты измерений индуктивности 100 мкГ

Первый диапазон

Второй диапазон

Третий диапазон

Измеритель индуктивности своими руками

9zip.ru Радиотехника, электроника и схемы своими руками Простой измеритель ёмкости и индуктивности на микроконтроллере AT89C2051

В каждой домашней лаборатории радиолюбителя должен быть полезнейший прибор — измеритель ёмкости и индуктивности. Следует ли говорить, что он должен охватывать как можно большие диапазоны измерений. Для конденсаторов — это от пикофарада до, как минимум, единиц микрофарад. Прежде всего, это необходимо для измерения ёмкости smd-конденсаторов. Измерение индуктивности должно быть также в максимально возможных пределах. Обязательной должна быть возможности калибровки измерителя для учёта погрешности щупов, ёмкости монтажа и т.п.

Всем этим требованиям удовлетворяет прибор, схема которого показана ниже. Благодаря применению LM311 в задающем генераторе обеспечивается максимальная устойчивость генерации на низких частотах, что расширяет диапазон измерений на больших значениях. Минимальное значение измерения для ёмкости здесь — 0.01пФ, верхнее значение — не определено. Индуктивность — от 0 до десятков Генри. Программно значения диапазонов измерений никак не ограничены. То есть будет работать до тех значений измеряемых ёмкостей и индуктивностей, пока работает генератор на LM311. Показания отображаются на стандартном двухстрочном индикаторе по 16 символов в строке (16*2).

Нажмите, чтобы увеличить
Измеритель ёмкости и индуктивности построен на основе одного из самых распространённых когда-то микроконтроллеров — AT89C2051. Специально для него разработан простой программатор. Найти данный микроконтроллер пока ещё можно, хоть это и становится всё сложней. Аналогично с кварцевым резонатором на 11.059 дня него — найти можно, но не везде.

Прибор работает в двух режимах: это измерение ёмкости конденсаторов и измерение индуктивности. Переключение осуществляется двумя зависимыми переключателями: когда один нажат, другой выключается. И, соответственно, когда нажат второй, выключается первый. Это, на первый взгляд, странное решение, позволило отказаться от применения электромагнитного реле и упростить конструкцию.

Калибровка выполняется один раз после включения нужного режима измерения. После выключения прибора калибровка не сохраняется, но это и не нужно. Калибровка учитывает все паразитные ёмкости и индуктивности, которые могут отличаться просто от положения прибора и оператора в пространстве, от взаимного расположения проводов щупов и т.д. Поэтому последовательность такая: включили прибор, выбрали режим, произвели калибровку, можно измерять сколько угодно.

Калибровка для режима измерения ёмкости:
1. Включить прибор, выбрать режим C
2. Взять щупы в руки в такое положение, в котором будет производиться измерение
3. Нажать и отпустить кнопку калибровки

Калибровка для режима измерения индуктивности:
1. Включить прибор, выбрать режим L
2. Взять щупы в руки и закоротить их
3. Нажать и отпустить кнопку калибровки

Как видите, всё очень просто. Никакой наладки прибора не требуется. Таким образом, он лишён недостатков многих аналогичных разработок, которые требуют замеров, расчётов, перепрошивок с заменой рассчитанных констант и т.п.

Авторская страница проекта:

Настоятельно рекомендуем ознакомиться с оригинальным описанием, там же есть авторский вариант печатной платы, на котором в большом количестве присутствуют полигоны массы — это более правильно для подобных приборов.

Значение индуктивности дросселя L, как оказалось, не принципиально: при калибровке программа автоматически подстроится под значение частоты генерации с замкнутыми щупами. Однако, тем не менее, это значение должно быть близко к тому, которое указано на схеме.

Файлы:

• прошивка v.1: lcmeter1.hex
• прошивка v.2: lcmeter2.asm — необходимо компилировать
• авторская печатная плата: lcboard.zip + расположение деталей
• наш вариант печатной платы: lc_meter.brd (Eagle Layout) — односторонняя плата без полигонов, есть перемычки. Все детали кроме двух конденсаторов по 22пФ — выводные.

Получается компактное устройство. Переключатели — не П2К, меньшего размера, ПКн61 от отечественного магнитофона.

Имеется усовершенствованный вариант измерителя на PIC16F690.

Недорогой измеритель индуктивности на одной микросхеме

В этой статье показано, как сделать надежный, недорогой и простой измеритель индуктивности. Основой измерителя является емкостная трехточка (генератор Пирса) на буферизованном КМОП логическом элементе (Рисунок 1). Вместо обычного кварцевого резонатора, в схему генератора включается измеряемая катушка индуктивности. В генераторе используется один КМОП инвертор, смещенный в линейную область резистором R1, образующий инвертирующий усилитель с большим коэффициентом усиления. Благодаря высокому коэффициенту усиления инвертор рассеивает меньшую мощность, чем его небуферизованный аналог, и даже при небольшом сигнале выход переключается между уровнями питания и земли.

П-образная LC-цепочка образует параллельный колебательный контур, работающий на резонансной частоте

которая соответствует периоду

где CS = 50 нФ – эквивалентная емкость последовательно включенных конденсаторов C1 и C2. Таким образом, можно рассчитать индуктивность LX, измерив резонансную частоту fO или период TO. На резонансной частоте П-образная LC-цепочка сдвигает фазу выходного сигнала на 180° относительно входного. Для возникновения колебаний фазовый сдвиг в контуре обратной связи генератора на частоте fO должен составлять 360°, а коэффициент усиления должен быть больше единицы. Инвертор IC1A обеспечивает дополнительный сдвиг фазы на 180° и высокий коэффициент усиления, компенсирующий ослабление в цепи.

Сопротивление резистора R1 некритично и может составлять от 1 до 10 МОм. Резистор R2 изолирует выход логического элемента IC1A от LC-цепочки, что позволяет на выходе самого инвертора получить практически чистый прямоугольный сигнал. Кроме того, R2 улучшает стабильность частоты, поскольку увеличивает наклон фазовой характеристики вблизи частоты резонанса. Для наилучших характеристик следует использовать пленочные конденсаторы с низкой собственной индуктивностью, например, выпускаемые Vishay полипропиленовые конденсаторы серии MKP1837 с допуском 1%. Можно также использовать другие пленочные конденсаторы со стандартными значениями допусков при условии, что для достижения наилучшей точности их номиналы будут подобраны с помощью прецизионного измерителя емкости. Небольшой ток, потребляемый схемой, позволяет в качестве источника питания использовать батарею.