Цифровой ЖК-метр, версия 2

https://sites.google.com/site/vk3bhr/home/index2-html

Обновленное программное обеспечение - март 2020 года. Обновленное программное обеспечение проверяет наличие (или отсутствие) резистора 1K между выводом 11 PIC и землей. Это определяет способ адресации ЖК-дисплея.

?Улучшенный? измеритель индуктивности / емкости от Фила Райса VK3BHR

Собственно, он работает почти так же, как оригинал .

Эта версия была клубным проектом Midland Amateur Radio Club - http://www.marc.org.au

Он отличается от оригинала тем, что:

• Используется PIC 16F628. У него есть внутренний компаратор, что означает, что LM311 больше не нужен.
• Используется программная калибровка. Готовый измеритель может быть откалиброван по ?любому? точному конденсатору в диапазоне от 100 пФ до примерно 10000 пФ.
• Имеется макет печатной платы, но не самый последний. Я потерял это место. Версия здесь не включает резистор и перемычку, подключенную к выводу 11 PIC. Извини за это.

Схема

Специальные компоненты.

• Никаких особо точных компонентов не требуется, за исключением одного (или нескольких) точно известных ?внешних? конденсаторов, используемых для калибровки измерителя.
• Два конденсатора по 1000 пФ ( ?C? и ?Ccal? ) должны быть довольно хорошего качества (стабильность важна, точность - нет ;-). Полистирол предпочтителен. MKT в порядке, как и Mica. Зеленые шапки имеют тенденцию слишком сильно падать в цене. Избегайте керамических конденсаторов. Некоторые из них могут иметь большие потери (и это трудно сказать).
• Два 10uF конденсаторы в генераторе должны быть НОВЫМ танталовыми теми (для низкого сопротивления серии / индуктивности). В качестве альтернативы можно использовать алюминиевые конденсаторы с низким ESR. Вы можете добавить керамический конденсатор 0,01 мкФ параллельно с каждым, ?на всякий случай?.
• Кристалл 4 МГц должен быть настоящим 4 000 МГц, а не примерно 4 МГц. Каждый 1% погрешности в частоте кристалла добавляет 2% погрешности к указанному значению индуктивности.
• Катушка индуктивности 100 мкГн должна иметь низкое сопротивление "постоянному току". В идеале меньше одного-двух Ом.
• Реле должно быть слаботочным. PIC может обеспечить ток привода только около 30 мА. Реле должно ?втягиваться? при подаче на катушку 4,5 вольт. (Подойдет большинство герконов на 5 В).
• Не забудьте про диод-ловушку на катушке реле!

PC Board

Обратите внимание, что в этой версии отсутствует резистор и перемычка между контактом 11 PIC и землей.

Изображение платы, "готово к глажению" (отсутствует резистор на выводе 11 PIC)

Компоновка компонентов платы и лучшая копия принципиальной схемы (отсутствует резистор на выводе 11 PIC)

Код

Исходный код, исключая числа с плавающей запятой + - / *

Собранный шестнадцатеричный код (готов, готов к работе!)

Инструкции по калибровке.

1. Убедитесь, что вы разместили все компоненты в правильных местах.
2. Убедитесь, что вы припаяли все выводы.
3. Дважды проверьте ориентацию PIC, диода и 7805.
4. Не забывайте - PIC (в том виде, в котором он был куплен) не запрограммирован. Вы должны загрузить в него код LC Meter, прежде чем он заработает.
5. Осторожно подайте питание. Если возможно, для первой попытки используйте регулируемый источник питания. Измерьте ток питания, постепенно увеличивая напряжение. Сила тока должна быть ниже 20 мА. Прототип потреблял всего 8 мА. Если вы ничего не видите на дисплее, а все остальное в порядке, попробуйте отрегулировать регулятор контрастности. Если он установлен слишком далеко, вы ничего не увидите. На дисплее на короткое время должно появиться слово ?Калибровка?, затем C = 0,0 пФ (или другая емкость до +/- 10 пФ).
6. Дайте несколько минут ?прогреться?, затем нажмите кнопку ?ноль?, чтобы выполнить повторную калибровку. На дисплее теперь должно отображаться C = 0,0 пФ.
7. Подключите свой ?стандартный? конденсатор. ЖК-метр должен показывать что-то около своего значения (с погрешностью до +/- 10%).
8. Чтобы увеличить указанную емкость, подключите ссылки, отмеченные цифрой ?4? на схеме ниже. Чтобы уменьшить указанную емкость, подключите ссылки, отмеченные цифрой ?3? на схеме ниже. Когда указанное значение будет ?достаточно близко? к стандарту, удалите ссылку. PIC запомнит калибровку. Вы можете повторять это столько раз, сколько захотите (я думаю, до 10 000 000 раз, прежде чем вы износите PIC).
9. Если измеритель работает неправильно, вы можете использовать ссылки ?1? и ?2?, чтобы проверить частоту генератора. Примените ссылку ?2?, чтобы проверить частоту свободного хода ?F1? генератора. Это должно быть показано как 00050000 +/- 10%. Если показание будет слишком низким (скажем, ниже 00040000), вы потеряете некоторую точность. Примените ссылку ?1?, чтобы проверить ?калибровочную? частоту ?F2?. Это должно быть около 71% +/- 5% от показания ?F1?, которое вы получите, применив ссылку ?2?. Если две частоты отличаются менее чем на 2%, то реле может быть ?неисправным?. См. FAQ
10. Эксперты могут отрегулировать значение индуктора, чтобы поднять F1 примерно до 00060000, чтобы получить максимальное разрешение измерителя. Значение ?L? 82 мкГн является предпочтительным вместо указанных 100 мкГн (но вы не можете купить индукторы 82 мкГн в Бендиго).
11. Если измеритель показывает около 00000000 для F1 и / или F2, то еще раз проверьте проводку вокруг переключателя L / C, потому что это звучит так, как будто ваш генератор остановился.
12. Функция измерения индуктивности автоматически калибруется при калибровке функции емкости. Все необходимые испытания заключаются в проверке возможности ?обнуления? счетчика при замыкании клемм вместе.

Тестовые ссылки

1. Отметьте F2
2. Проверить F1
3. Нижний C
4. Поднять C

ПОМОЩЬ! Не работает.

Самодельный измеритель емкости и индуктивности на микроконтроллере PIC 16F628A / PIC16F84

Homemade LC meter PIC 16F628/PIC16F84, LCD1602

LC Meter's Inductance Measurement Ranges:

Диапазоны измерения индуктивности:

- 10nH - 1000nH

- 1uH - 1000uH

- 1mH - 100mH

LC Meter's Capacitance Measurement Ranges:

Диапазоны измерения емкости:

- 0.1pF - 1000pF

- 1nF - 900nF

реле используется для калибровки прибора .

для измерения индуктивности прибор калибруется с замкнутыми щупами.

Это очень точный измеритель индуктивности/емкости на базе микроконтроллера PIC16F628A. Идея реализована на примере точного измерителя индуктивности/емкости.Конструкция устройства немного отличается от аналогичных устройств, найденных в сети Интернет. Целью моего не легкого труда было предоставить простое решение, которое легко собрать с первой попытки. Большинство конструкций данного типа устройств работает не так, как описано в документации, или на них просто недостаточно справочной информации. Наиболее трудной частью проекта было запрограммировать весь математический код с плавающей запятой в память программ размером 2k микроконтроллера 16F628A.

Обычно измеритель индуктивности/емкости представляет собой измеритель частоты, имеющий в составе генератор колебаний, который генерирует колебания и измеряет величины L или C, после чего вычисляется конечный результат. Погрешность частоты составляет 1Гц. Для получения более подробной информации по измерению частоты с помощью синхронизирующих устройств, обратитесь к моей статье о цифровом частотомере.

еоретические сведения: Внимательно посмотрите на схему; я не использовал язычковое реле, поскольку не нашел его на местном рынке радиокомпонентов. Поэтому я решил сначала использовать полевой МОП-транзистор вместо язычкового реле. Но наилучший результат я получил с помощью обычного NPN-транзистора, такого как BC547. Если вы не доверяете транзисторам, тогда вы сможете добавить язычковое реле самостоятельно. Я использовал внутренний компаратор контроллера для генератора и подсоединил его к источнику внешней синхронизации таймера Timer1 для вычисления частоты. Благодаря этому не понадобилось использовать внешний операционный усилитель Lm311. Реле RL1 использовалось для выбора режима измерения L и C. Измеритель работает на базе четырех основных уравнений, которые представлены ниже

олебательного контура, затем подсоединяем C_cal параллельно колебательному контуру и получаем величину F2.

Сразу после этого,

1. Для емкости требуется F3 (уравнение 3), оставляя Cx параллельно колебательному контуру, затем вычисляется Cx из уравнения 4
2. Для индуктивности требуется F3 (уравнение 7), оставляя Lx последовательно колебательному контуру, и c затем вычисляется Lx из уравнения 8

Следовательно, как для индуктивности, так и для емкости, уравнения 1, 2, и уравнения 5, 6 одинаковы.

После получения приблизительных значений индуктивности или емкости, программа автоматически приведет значения к техническим единицам, которые отобразит на жидкокристаллическом дисплее разрешением 16x2. 

Если вам тяжело осилить все математические вычисления, тогда лучше оставить их на время и перейти к аппаратным средствам. Для начала выполните процесс калибровки, который разъяснен в следующей главе.

Конструкция:

Точность измерения зависит от состояния ваших компонентов. Два конденсатора, емкостью 33пФ в генераторе должны быть танталовыми (для низкой серии сопротивлений/индуктивностей). Используйте C4, C5 (C_cal) полистирольного типа, поскольку зеленые конденсаторы имеют слишком большое отклонение величины. Избегайте использования керамических конденсаторов. Некоторые из них имеют большие затухания.

1. Сначала проверьте, чтобы все компоненты отлично подходили на свои места в плате.
2. Запрограммируйте микросхему (16F628A) с помощью Hex файла, указанного ниже на данной странице. Если у вас нет программатора / загрузчика, тогда обратитесь к моей схеме PicKit-2 клона. Его очень легко собрать самостоятельно.
3. Сначала подайте питание на схему без микросхемы, затем проверьте напряжение на выводе 5, 14 колодки ИС с помощью вольтметра. Если напряжение равно 5В, тогда все отлично.
4. Поместите микросхему в колодку ИС и подайте питание. Если на жидкокристаллическом дисплее будет повышенная контрастность, тогда увеличьте значение резистора R11 на несколько килоом.

Калибровка:

1. Закоротите два тестовых проводника и подайте питание на схему. При этом выполнится автоматическая калибровка. Устройство перейдет в режим по умолчанию – режим индуктивности. Дайте несколько минут на "разогрев", затем нажмите кнопку "zero" (нуль) для выполнения форсированной повторной калибровки. Теперь на дисплее должно отображаться значение ind = 0.00 uH (мкГн)
2. Теперь разомкните два тестовых проводника и подсоедините заранее известную индуктивность, например 10 мкГн или 100 мкГн. Измеритель индуктивности/емкости должен считать приблизительно аналогичное значение (допускается погрешность до +/- 10%).
3. После этого необходимо настроить измеритель для отображения результата с погрешностью около +/- 1%. Чтобы выполнить это, проверьте что в схеме установлены 4 джампера Jp1 ~ Jp4. Джамперы Jp1 и Jp2 предназначены для увеличения (+) и уменьшения (–) значений. Для увеличения значения сначала установите Jp1 и выполните шаги 1,2, для уменьшения значения установите Jp2 и выполните шаги 1,2.
4. Если на дисплее отображаются необходимые значения, тогда снимите джамперы. После этого микросхема запомнит калибровку, пока вы не заходите снова внести изменения.
5. Если у вас все еще не получается получить требуемое значение, установите джампер Jp3, чтобы увидеть величину F1. На дисплее отобразится значение около 503292 с индуктивностью 100мкГн и емкостью 1нФ. Или установите джампер Jp4, чтобы посмотреть значение F2.

to measure inductance, the instrument is calibrated with closed probes.

This is a very accurate inductance / capacitance meter based on the PIC16F628A microcontroller. The idea was implemented using an exact inductance / capacitance meter as an example. The design of the device is slightly different from similar devices found on the Internet. The goal of my hard work was to provide a simple solution that is easy to assemble on the first try. Most designs of this type of device do not work as described in the documentation, or there simply is not enough background information on them. The most difficult part of the project was to program all the mathematical code with a floating point in the memory of programs 2k in size of the microcontroller 16F628A.

Typically, an inductance / capacitance meter is a frequency meter comprising an oscillator that generates oscillations and measures L or C values, after which the final result is calculated. The frequency error is 1Hz. For more information on measuring frequency using synchronization devices, refer to my article on the digital frequency meter.

 theoretical information: Look carefully at the diagram; I did not use the reed relay because I did not find it in the local radio components market. So I decided to use a MOSFET instead of a reed relay first. But I got the best result with a conventional NPN transistor such as the BC547. If you do not trust transistors, then you can add a reed relay yourself. I used the internal controller comparator for the generator and connected it to the external clock source of Timer1 to calculate the frequency. Thanks to this, it was not necessary to use an external operational amplifier Lm311. Relay RL1 was used to select the measurement mode L and C. The meter operates on the basis of four basic equations, which are presented below

oscillation circuit, then connect Ccal parallel to the oscillatory circuit and obtain the value of F2.

Right after that,

The capacitance requires F3 (equation 3), leaving Cx parallel to the oscillating circuit, then Cx is calculated from equation 4

Inductance requires F3 (equation 7), leaving Lx in series with the oscillating circuit, and c then Lx is calculated from equation 8

Therefore, for both inductance and capacitance, equations 1, 2, and equations 5, 6 are the same.

After obtaining the approximate values ??of the inductance or capacitance, the program will automatically convert the values ??to engineering units, which will be displayed on the LCD with a resolution of 16x2.

If it’s hard for you to master all the mathematical calculations, then it’s better to leave them for a while and go to the hardware. To get started, perform the calibration process, which is explained in the next chapter.

Design:

The accuracy of the measurement depends on the condition of your components. Two 33pF capacitors in the generator should be tantalum (for a low series of resistances / inductances). Use the C4, C5 (Ccal) polystyrene type, as green capacitors have too much deviation. Avoid using ceramic capacitors. Some of them have large attenuation.

First, check that all components fit perfectly in their places on the board.

Program the chip (16F628A) using the Hex file listed below on this page. If you do not have a programmer / bootloader, then refer to my PicKit-2 clone scheme. It is very easy to assemble on your own.

First supply power to the circuit without a microcircuit, then check the voltage at terminal 5, 14 of the IC block with a voltmeter. If the voltage is 5V, then everything is fine.

Place the chip in the IC block and apply power. If there is an increased contrast on the LCD, then increase the value of resistor R11 by a few kilograms.

Calibration:

Short the two test leads and apply power to the circuit. This will automatically calibrate. The device will go into default mode - inductance mode. Allow a few minutes to warm up, then press the zero button to force a recalibration. The display should now show the value ind = 0.00 uH (μH)

Now open the two test conductors and connect a previously known inductance, for example 10 μH or 100 μH. The inductance / capacitance meter should read approximately the same value (an error of up to +/- 10% is allowed).

After that, you need to configure the meter to display the result with an error of about +/- 1%. To accomplish this, check that 4 jumpers Jp1 ~ Jp4 are installed in the circuit. Jumpers Jp1 and Jp2 are designed to increase (+) and decrease (-) values. To increase the value, first install Jp1 and follow steps 1,2; to decrease the value, set Jp2 and follow steps 1,2.

If the display shows the required values, then remove the jumpers. After that, the microcircuit will remember the potassium