Представляем оригинальную конструкцию lc-метра от нашего коллеги R2-D2. Далее слово автору схемы: В радиолюбительском деле, особенно при ремонтах, необходимо иметь под рукой прибор для измерения емкости и индуктивности - так называемый lc метр. На сегодняшний день для повторения в интернете можно найти много схем подобных устройств, сложных и не очень. Но решил создать свой вариант устройства. Практически все схемы LC метров с использованием микроконтроллеров представленные в интернете, выглядят одинаково. Идея заключается в расчете номинала неизвестных компонентов по формуле зависимости частоты от емкости и индуктивности. Для простоты своей конструкции решил использовать внутренний компаратор микроконтроллера в качестве генератора. Для отображения информации используется LCD от телефона Nokia 3310 либо ему подобный с контроллером PCD8544 и разрешением 84х48, например Nokia 5110 .

Схема lc метра на микроконтроллере

Настройка и функции

Сердцем устройства является микроконтроллер PIC18F2520 . Для стабильной работы генератора в качестве С3 и С4 лучше использовать неполярные конденсаторы либо танталовые. Реле можно использовать любое, соответствующее по напряжению (3-5 вольт), но желательно с минимально возможным сопротивлением контактов в замкнутом положении. Для звука используется буззер без встроенного генератора, или обычный пьезоэлемент.

При первом старте собранного устройства, программа автоматически запускает режим настройки контраста дисплея. Кнопками 2/4 необходимо установить приемлемый контраст и нажать кнопку OK (3). После выполнения данных действий устройство следует выключить и включить заново. Для некоторой настройки работы измерителя в меню есть раздел «Setup ». В подменю «Capacitor », необходимо указать точный номинал используемого калибровочного конденсатора (С_cal) в пФ. Точность указанного номинала напрямую влияет на точность измерения. Контролировать работу самого генератора можно с помощью частотомера в контрольной точке «B», однако лучше использовать уже встроенную систему контроля частоты в подменю «Oscillator ».

С помощью подбора L1 и С1, необходимо добиться стабильных показаний частоты в районе 500-800 кГц. Большая частота положительно влияет на точность измерения в тоже время с ростом частоты может ухудшаться стабильность генератора. Частоту и стабильность генератора, как я уже сказал выше, удобно мониторить в разделе меню «Oscillator ». При наличии внешнего калиброванного частотомера можно выполнить калибровку частотомера LC-метра. Для этого необходимо подключить внешний частотомер к контрольной точке «B» и с помощью кнопок +/- в меню «Oscillator » подобрать константу «K» таким образом, чтобы показания обоих частотомеров совпадали. Для корректной работы системы отображения состояния батареи питания, необходимо настроить резистивный делитель, построенный на резисторах R9, R10, после чего установить перемычку S1 и записать значения в поля раздела «Battery».

Порядок настройки

• - Измерить напряжение питания микроконтроллера (выводы 19 - 20). Это опорное напряжение “V.ref”
• - Измерить напряжение до резистивного делителя = U1
• - Измерить напряжение питания после делителя = U2
• - Рассчитать коэф. деления “С.div” = U1/U2
• - Внести полученные цифры в соответствующие разделы меню сохраняя их нажатием кнопки «ОК».

Также внести напряжения “V.max” - максимальное напряжение батареи питания (заполнены все сегменты отображаемой батарейки) и соответственно “V.min” - минимальное напряжение батареи питания (все сегменты батарейки погашены, прибор сигнализирует о необходимой смене или заряде батареи питания). Значения напряжения питания для отображения промежуточных сегментов на пиктограмме батарейки, будут рассчитаны автоматически после внесения информации о “V.max” и “V.min”.

Использование стабилизатора для питания схемы обязательно, так как опорное напряжение должно быть стабильным и не меняться при разряде батареи.

Работа с устройством

Ещё меню lc-метра содержит разделы Light , Sound , Memory . В разделе Light есть возможность включить либо отключить подсветку LCD. Раздел Sound , для вкл/откл звука. В разделе Memory можно посмотреть результаты последних 10 измерений, а также (для новичков) увидеть полученный результат в разных единицах измерения. Назначение кнопок описывают пиктограммы, размещенные в нижней части экрана.

• (F ) - “Function” переход в меню Setup
• (M ) - “Memory” сохранение результатов измерения в памяти
• (☼ ) - “Light” вкл/откл подсветки
• (C ) - “Calibration” калибровка

Главный экран содержит условную шкалу погрешности в измерениях, которую необходимо контролировать и в случае необходимости своевременно выполнять калибровку.

Измерение емкости

1. Переключить устройство в режим измерения емкости. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.

2. Подключить измеряемый конденсатор к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).

Измерение индуктивности

1. Переключить устройство в режим измерения индуктивности. Замкнуть клеммы. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.

2. Подключить измеряемую индуктивность к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).

Видео работы измерителя

В качестве корпуса задействовал геройски погибший при ремонте телевизора китайский тестер.

Все файлы - прошивки контроллера, платы в Lay и так далее можно или на форуме. Материал предоставил - Савва . Автор схемы R2-D2 .

Обсудить статью LC МЕТР

Я уверен, что этот проект не является новым, но это собственная разработка и хочу, чтобы этот проект так, же был известен и полезен.

Схема LC метра на ATmega8 достаточно проста. Осциллятор является классическим и выполнен на операционном усилителе LM311. Основная цель, которую я преследовал при создании данного LC метра — сделать его не дорогим и доступным для сборки каждым радиолюбителем.

Принципиальная схема измерителя емкости и индукции

Характеристики LC-метра:

• Измерение емкости конденсаторов: 1пФ — 0,3мкФ.
• Измерение индуктивности катушек: 1мкГн-0,5мГн.
• Вывод информации на ЖК индикатор 1×6 или 2×16 символов в зависимости от выбранного программного обеспечения

Для данного прибора я разработал программное обеспечение, позволяющее использовать тот индикатор, который есть в распоряжении у радиолюбителя либо 1х16 символьный ЖК-дисплей, либо 2х 16 символов.

Тесты с обоих дисплеев, дали отличные результаты. При использовании дисплея 2х16 символов в верхней строке отображается режим измерения (Cap – емкость, Ind – ) и частота генератора, в нижней же строке результат измерения. На дисплее 1х16 символов слева отображается результат измерения, а справа частота работы генератора.

Однако, чтобы поместить на одну строку символов измеренное значение и частоту, я сократил разрешение дисплея. Это ни как не сказывается на точность измерения, только чисто визуально.

Как и в других известных вариантах, которые основаны на той же универсальной схеме, я добавил в LC-метр кнопку калибровки. Калибровка проводится при помощи эталонного конденсатора емкостью 1000пФ с отклонением 1%.

При нажатии кнопки калибровки отображается следующее:

Измерения, проведенные с помощью данного прибора на удивление точны, и точность во многом зависит от точности стандартного конденсатора, который вставляется в цепь, когда вы нажимаете кнопку калибровки. Метод калибровки устройства заключается всего лишь в измерении емкости эталонного конденсатора и автоматической записи его значения в память микроконтроллера.

Если вы не знаете точное значение, можете откалибровать прибор, изменяя значения измерений шаг за шагом до получения наиболее точного значения конденсатора. Для подобной калибровки имеются две кнопки, обратите внимание, на схеме они обозначены как «UP» и «DOWN». Нажимая их можно добиться корректировки емкости калибровочного конденсатора. Затем данное значение автоматически записывается в память.

Перед каждым замером емкости необходимо сбросить предыдущие показания. Сброс на ноль происходит при нажатии «CAL».

Для сброса в режиме индуктивности, необходимо сначала замкнуть выводы входа, а затем нажать «CAL».

Весь монтаж разработан с учетом свободной доступности радиодеталей и с целью достижения компактности устройства. Размер платы не превышают размеров ЖК-дисплея. Я использовал как дискретные компоненты, так и компоненты поверхностного монтажа. Реле с рабочим напряжением 5В. Кварцевый резонатор — 8MHz.

Как извесно, ни одна радиолюбительская лаборатория не может обойтись без средств измерения и наблюдения за процессами протекающими в электронном устройстве. Современный рынок предлагает нам целые линейки измерительных приборов от самых простых до профессиональных, но не каждый, даже самый опытный самодельщик, позволит иметь в составе своей лаборатории полный набор доступного оборудования. Все это - следствие высоких цен на приборы, обусловленное реалиями современного рынка. Но радиолюбители как всегда находят выход из положения - самостоятельно конструируют и изготовливают измерительное оборудование для своих потребностей. С опытом повторения одного из таких приборов, конструкции Андрея Владимировича Остапчука (Andrew) и предлагаю вам ознакомиться.

Универсальный измерительный комплекс АВО-2006 содержит минимальное количество недифицитных и недорогих деталей, а учитывая функциональные возможности прибора,рискну назвать его самым простым, что мне доводилось встречать в своей практике! Итак, какими же функциями обладает прибор?

Наличие функции измерения сопротивления в интервале от 0 до 200000000 ОМ;

Наличие функции измерения емкости конденсаторов в интервале от 0,00001 до 2000 мкф;

Наличие функции однолучевого осциллографа, позволяющей визуализировать форму сигнала, измерять его амплитудное значение и напряжение;

Наличие функции генератора частотного сигнала в интервале от 0 до 100000 Гц с возможностью пошагового изменения частоты с шагом 0-100Гц и выводом значения частоты и длительности на дисплей;

Наличие функции измерения частоты в интервале от 0,1 до 15000000 Гц с возможностью изменения времени измерения и выводом значения частоты и длительности на дисплей.

Если вас впечатлил список функций, поддерживаемых прибором, предлагаю перейти к рекомендациям по его изготовлению. Прежде всего несколько замечаний по комплектующим прибора. Самая дорогая и ответственная деталь - ЖК индикатор на 2 строки по 16 символов, со встроенным контроллером HD44780 или его аналогом. Самые распространенные - индикаторы фирм Winstar и МЭЛТ (хотя мое личное предпочтение - Winstar с русским и латинским шрифтом). Конденсатор С5 следует выбрать как можно более термостабильный, пленочный - от неизменности его параметров будет зависеть точность измерений параметров сопротивлений.

Другая ответственная деталь - защитный стабилитрон VD1. Сразу оговорюсь - применение отечественных стабилитронов КС156 невозможно, поскольку они имеют малое обратное сопротивление, а ведь именно от него зависит работоспособность прибора - чем выше обратное сопротивление стабилитрона, тем лучше. Идеально для этих целей подходят импортные стабилитроны с маркировкой на корпусе 5V6 или 5V1. Для изготовления прибора идеально подходят микроконтроллеры Atmega8A-PU (аналог старых Atmega8-16PI и Atmega8-16PU), но так как на сегодняшний момент появилось много китайских аналогов этих контроллеров, причем со старыми маркировками, не исключены и отказы в работе устройства - здесь мы вам помочь, увы, не можем.

Прежде чем приступать к изготовлению прибора, советую поближе познакомиться с ЖК индикатором. Лучше скачать даташит с сайта производителя (Winstar-www.winstar.com.tw или МЭЛТ-www.melt.com.ru). Далее, строго следуя даташиту подключаем экран к блоку питания устройства (это может быть простейший трансформаторный блок питания со стабилизатором LM317 (К142ЕН5А)

или 6-ти вольтовый гелевый (или любой другой малогабаритный и легкий) аккумулятор с тем же стабилизатором (если кому то понадобится изготовить измеритель для полевых работ). Напряжение +5 вольт подаем на вывод 2 индикатора (смотри даташит - выводы питания могут менятся!), минус подаем на выводы 1 и 5. Вывод 3 индикатора подключаем через подстроечный резистор 10кОм к минусу питания. Вращая резистор, добиваемся четкого и контрастного отображения всей верхней строки индикатора. Снимаем резистор, замеряем его сопротивление и подбираем такой же постоянный - вот мы и подобрали резистор R4 для нашей схемы. Подобную процедуру проводим и при подключении подсветки дисплея - добившись оптимальной яркости свечения, подбираем постоянный резистор - это будет резистор R5 нашей схемы. Другая важная процедура-прошивка микроконтроллера. Качаем HEX файл с сайта автора и зашиваем в наш контроллер при помощи , не забывая при этом про фьюз-биты контроллера.

Собрать прибор можно на макетной плате, настолько проста его обвязка. После первого запуска прибора приступаем к его калибровке. Для этого, в режиме измерения сопротивления, при калибровке на ноль, замыкаем измерительные щупы (крокодилы) между собой, нажимаем и удерживаем кнопку 1 и одновременно нажимаем кнопку 2 (заносим в память - на экране надпись ОК).

Далее производим калибровку по номиналу 1000Ом - навешиваем прецизионный резистор, нажимаем и удерживаем кнопку 2 и одновременно нажимаем кнопку 1 (заносим в память). Переключение режимов прибора осуществляется по кольцу при помощи кнопки 3. Для калибровки прибора в режиме измерения емкостейвыполняем следующие действия. При калибровке на 0 - размыкаем щупы измерителя и нажимаем и удерживаем кнопку 1 и выполняем запись в память кнопкой 2. При калибровке на 1000пФ - навешиваем прецизионный конденсатор, нажимаем и удерживаем кнопку 2 и выполняем запись в память кнопкой 1. Все, прибор готов к работе. В остальных режимах никаких калибровок не производится.

Проверить работу осциллографа и частотомера, можно подключив прибор в какую нибудь рабочую схему, результаты измерений с которой были сняты заранее при посредстве других осциллографа и частотомера. Проверить работу генератора частоты можно просто подключив к выходу прибора обычный динамик и плавно изменяя частоту клавишами регулировок (1 и 2). Этими же клавишами производится и изменение времени развертки в режиме осциллограф. Изменение времени измерения частоты (в режиме частотомер) осуществляется кнопкой 1, позволяющей измерять частоту с точностью до 0,1Гц.

Одно небольшое замечание - измерения, калибровки и настройки производить только с уже готовыми экранированными щупами (а не с кусочками монтажного провода) - практика показывает что разные типы кабеля могут внести значительные искажения в результаты измерений.

В качестве калибровочных конденсаторов отлично подходят прецизионные К71-7, а в качестве калибровочных резисторов - С2-33Н.

Все детали с отклонением от номинала не более 1 процента. Если в результате первичных контрольных замеров выяснится что линейность измерений емкости слишком мала, изменяем сопротивление резистора R3 в пределах 50-220кОм (чем больше номинал этого резистора, тем выше будет точность измерений малых емкостей, но соответственно вырастет в разы время измерения больших емкостей); если линейность измерения сопротивлений мала, то придется подобрать емкость конденсатора С5 (разумеется менять его можно только на тако же термостабильный).

Вот вкратце и все рекомендации по сборке и наладке устройства. Свой прибор отдал для испытаний знакомому, работающему в цехе КИПиА местного предприятия, а для сравнения передал ему еще китайский измерительный прибор XC4070L (LCR-метр). Так вот - по результатам контрольных замеров, произведенных на прецизионной аппаратуре предприятия, прибор АВО-2006 превзошел китайский измеритель по точности измерения емкостей и сопротивлений! Так что делайте выводы и следите за дальнейшими публикациями в этой области.

Степан Миронов.

Измеритель ESR+LCF v3.

Давно не секрет, что половина отказов в современной бытовой технике связана с электролитическими конденсаторами.
Вздувшиеся конденсаторы видно сразу, но есть и такие, которые выглядят вполне нормально. Все неисправные конденсаторы имеют потерю ёмкости и увеличенное значение ESR, или только увеличенное значение ESR(ёмкость нормальная или выше нормы).
Вычислить их - не так просто, приходится выпаивать их, если параллельно подключено несколько конденсаторов, или параллельно к измеряемому конденсатору подключены какие либо шунтирующие элементы, проверять и исправные запаивать обратно. Многие конденсаторы приклеены к плате, находятся в труднодоступных местах и демонтаж/монтаж их, занимает много времени. Ещё при нагревании, неисправный конденсатор может на время восстанавливать работоспособность.
Поэтому радиомеханики, да и не только они, мечтают иметь прибор для проверки исправности электролитических конденсаторов, внутри-схемно, не выпаивая их.
Хочу огорчить, на все 100% - это не возможно. Не возможно правильно измерять ёмкость и ESR, но проверить исправность электролитического конденсатора без выпаивания, во многих случаях возможно по увеличенному значению ESR.
Неисправные конденсаторы с увеличенным ESR и нормальной ёмкостью встречаются часто, а с нормальным ESR и с потерей ёмкости нет.
Уменьшение ёмкости от номинальной на 20% - не считается дефектом, это нормально даже для новых конденсаторов, поэтому для начальной дефектации электролитического конденсатора достаточно измерить ESR. Показания ёмкости при внутрисхемных измерениях, только для информации и в зависимости от шунтирующих элементов схемы, могут быть значительно завышенными или не измеряться.

Ориентировочная таблица допустимых значений ESR, приведена ниже:

Было разработано несколько версий измерителя ESR.
Измеритель ESR+LCF v3 (третья версия), разрабатывался с учётом максимальных возможностей при внутрисхемных измерениях. Кроме основного измерения ESR (на дисплее Rx>x.xxx), имеется дополнительная функция для внутрисхемного вычисления ESR, названная анализатором - "aESR" (на дисплее a x.xx).
Анализатор обнаруживает нелинейные участки при заряде измеряемого конденсатора (исправный конденсатор заряжается линейно). Далее математическим путём рассчитывается предполагаемое отклонение и прибавляется к значению ESR.
При измерении исправного конденсатора “aESR” и “ESR” близки по значению. На дисплее дополнительно выводится значение “aESR”.
Эта функция не имеет прототипа, поэтому на момент подготовки основной документации, был очень не большой опыт в её использовании.

На данный момент, есть множество положительных отзывов от разных людей с рекомендациями по её использованию.
Данный режим не даёт сто процентного результата, но при знании схемотехники и накопленном опыте - эффективность данного режима велика.
Результат внутрисхемного измерения, зависит от шунтирующего влияния элементов схемы.
Полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды) не оказывают влияния на результат измерения.
Наибольшее влияние оказывают низкоомные резисторы, индуктивности, а так же другие конденсаторы, подключенные к цепям измеряемого конденсатора.
В местах, где шунтирующее влияние на проверяемый конденсатор не велико, неисправный конденсатор хорошо измеряется в обычном режиме "ESR", а в местах, где шунтирующее влияние велико, неисправный конденсатор (не выпаивая) можно вычислить только с помощью "анализатора - aESR".

Следует помнить, что при внутрисхемных измерениях исправных электролитических конденсаторов, показания "aESR" в большинстве случаев немного выше показаний "ESR". Это нормально, так как многочисленные соединения с измеряемым конденсатором, вносят погрешность.

Наиболее сложными местами для измерения, являются схемы с одновременным шунтированием множеством элементов разных видов.

На схеме выше, неисправный конденсатор С2+1ом, шунтируется C1+L1+C3+R2.

При измерении такого конденсатора, значение ESR в норме, а анализатор показывает ”0,18” - это превышение нормы.

К сожалению, не всегда удаётся внутри-схемно определить исправность электролитического конденсатора.
Например: в материнских платах по питанию процессора не получится, там слишком велико шунтирование. Радиомеханик, как правило, ремонтирует однотипную аппаратуру, и со временем у него накапливается опыт, и он уже точно знает в каком месте и как диагностируются электролитические конденсаторы.

И так, что же может мой измеритель.

Измеритель ESR+LCF v3 - измеряет

Дополнительные функции:

В режиме ESR можно измерять постоянные сопротивления 0.001 - 100Ом, измерение сопротивления цепей, имеющих индуктивность или ёмкость, невозможно (т.к. измерение производится в импульсном режиме и измеряемое сопротивление шунтируется). Для корректного измерения таких сопротивлений необходимо нажать кнопку «+» (при этом измерение производится при постоянном токе 10мА). В этом режиме диапазон измеряемых сопротивлений равен 0.001 - 20Ом.
- В режиме ESR при нажатой кнопке «L/C_F/P» включается функция внутрисхемного анализатора (подробное описание см. далее).
- В режиме частотомера при нажатой кнопке «Lx/Cx_Px» включается функция «счетчик импульсов» (непрерывный счёт импульсов поступающих на вход “Fx“). Обнуление счетчика производится кнопкой «+».
- Индикация разряда батареи.
- Автоматическое отключение - около 4х минут (в режиме ESR-2мин.). По истечении времени простоя, загорается надпись "StBy" и в течении 10 сек, можно нажать любую кнопку и продолжится работа в том же режиме.

В современной технике электролитические конденсаторы часто шунтируются индуктивностью менее 1 мкГн и керамическими конденсаторами. В обычном режиме здесь, измеритель не способен выявить неисправный электролитический конденсатор без выпаивания. Для этих целей, добавлена функция внутрисхемного анализатора.
Анализатор обнаруживает нелинейные участки при заряде измеряемого конденсатора (исправный конденсатор заряжается линейно). Далее математическим путём рассчитывается предполагаемое отклонение и прибавляется к значению ESR(Rx) = aESR(a). На дисплее дополнительно выводится значение aESR (a). Наиболее эффективна данная функция при измерении ёмкостей выше 300мкФ. Для включения этой функции необходимо нажать кнопку «L/C_F/P».

Принципиальная схема.

"Сердцем измерителя является микроконтроллер PIC16F886-I/SS. В этом измерителе также, без изменения прошивки, могут работать и микроконтроллеры PIC16F876, PIC16F877.

Конструкция и детали.

ЖК - индикатор на основе контроллера HD44780, 2 строки по 16 знаков.
Контроллер - PIC16F886-I/SS.
Транзисторы BC807 - любые P-N-P, близкие по параметрам.
ОУ TL082 - любой этой серии (TL082CP, AC и др.). Возможно применение ОУ MC34072. Применение других ОУ (с другим быстродействием) не рекомендуется.
Полевой транзистор P45N02 - 06N03, P3055LD и др., подходит практически любой из материнской платы компьютера.
Дроссель L101 - 100мкГн +-5%. Можно изготовить самому или применить готовый. Диаметр провода намотки должен быть не менее 0.2мм.
С101 - 430-650пФ с низким ТКЕ, К31-11-2-Г - можно найти в КОС отечественных телевизоров 4-5 поколения (КВП контура).
С102, С104 4-10мкФ SMD - можно найти в любой старой компьютерной материнской плате Пентиум-3 возле процессора, а также в боксовом процессоре Пентиум-2.
BF998 - можно найти в СКВ, телевизоров и видеомагнитофонов ГРЮНДИК.
SW1 (размер7*7mm)- обратите внимание на распиновку, встречаются двух типов. Разводка печатной платы соответствует рис 2.

Печатная плата выполнена из одностороннего стеклотекстолита.

Одновременно печатная плата служит основанием для корпуса. По периметру платы припаяны полоски стеклотекстолита шириной 21мм.

Крышки сделаны из чёрной пластмассы.

Сверху расположены кнопки управления, а спереди три гнезда типа «ТЮЛЬПАН», для съёмного щупа. Для режима “R/ESR” - гнездо более высокого качества.

Конструкция щупа:

В качестве щупа, использован металлический штекер типа « тюльпан». К центральному выводу припаяна игла.

Из доступного материала для изготовления иглы можно использовать латунный стержень, диаметром 3мм. Через некоторое время, игла окисляется и для восстановления надёжного контакта, достаточно протереть кончик, мелкой наждачной бумагой.

Ниже в архиве есть все необходимые файлы и материалы для сборки и настройки данного измерителя.

Удачи всем и всего наилучшего!

miron63 .

Архив Измеритель ESR+LCF v3.