Прибор для измерения индуктивности своими руками: Приставка для измерения индуктивности | Все своими руками

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Представляем очередное самодельное устройство для арсенала радиолюбителя — очень точный LC метр на микроконтроллере PIC16F628A. Эта конструкция немного отличается от других схем аналогичных измерителей, найденных в интернете. В основе LC метр своеобразный частотомер с LC осциллятором, частота которого колеблется в зависимости от измеряемой величины L или C, и в результате вычисляется. Точность частоты до 1 Гц. Схема измерителя индуктивности и ёмкости на PIC16F628A    Реле RL1 используется для выбора L или C режима. Счетчик работает на основе четырех базовых уравнений. Для обоих неизвестных L и C, уравнения 1 и 2 являются общими. Можно использовать любые реле на 5 В — будет нормально работать. Работа реле заключается только в выборе режима измерения L или C. Калибровка прибора    При подаче питания произойдёт автоматическая калибровка. Рабочий режим по умолчанию — индуктивность. Подождите несколько минут для прогрева, затем нажмите кнопку « zero«, чтобы заставить произойти повторную калибровку. Дисплей должен теперь показать ind = 0.00.  Теперь подключите известное значение индуктивности, например 10uH или 100uH. LC-метр должен показать точное значение (с точностью до +/- 10% погрешности). Теперь нужно настроить счетчик, чтобы достичь результата в районе +/- 1%. Для этого на схеме есть 4 перемычки Jp1 ~ Jp4. Jp1 и Jp2 добавляют + и — значение. После настройки контроллер будет помнить калибровку до тех пор, пока вы не измените её снова.    Если вы все равно не получите идеального значения, подключитесь частотомером к Jp3, чтобы увидеть значение F1. Он будет показывать около 503292 Гц с 100uH и конденсатором 1nF. Или присоединитесь к Jp4, чтобы увидеть F2. Если не показывает ничего, это означает, что ваш генератор не работает. Проверьте монтаж платы. А тут архив с прошивкой измерителя L-C. Поделитесь полезными схемами САМОДЕЛЬНАЯ БЕСПРОВОДНАЯ ЗАРЯДКА    Беспроводное зарядное устройство для телефона или планшета — электрическая схема и готовая конструкция. ДЕТЕКТОР РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ     Очень неплохой детектор излучений радиопередающих устройств — схема ВЧ детектора без использования катушек.   ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ    Принципиальная схема и фотографии самодельных часов с будильником, выполненных на микроконтроллере PIC16F628. ПАЯЛЬНИК ИЗ РЕЗИСТОРА    Как сделать паяльник для маленьких деталей на основе резистора. Как известно, пайку миниатюрных радиодеталей удобнее осуществлять малогабаритным, — размером с авторучку, паяльником. Он должен быть низковольтным и гальванически изолирован от сети.

Измеритель индуктивности своими руками — контроллер PIC16F1936

Содержание

1. Измеритель индуктивности своими руками — высокой точности
2. Микроконтроллер Microchip PIC16F1936
3. Жидко-Кристаллический индикатор
4. Недостатки технического описания
5. Корпус прибора

Измеритель индуктивности своими руками — на портале РадиоЛоцман публиковалась статья [1]с описанием простой конструкции цифрового прибора для измерения индуктивности, в основе которого была плата Arduino Uno. Этот вариант прибора, по отзывам пользователей, хорошо зарекомендовал себя в работе, но для повседневного использования, возможно, вы хотели бы иметь, нечто похожее на мультиметр.

Поэтому было решено разработать новую версию прибора, которая питается от 9-вольтовой батареи и помещена в пластиковый корпус, напечатанный на 3D принтере (Рисунок 1). В статье мы рассмотрим конструкцию автономного измерителя индуктивности. Принцип измерения индуктивности остался прежним. Все проектные файлы доступны для скачивания в конце статьи.

Микроконтроллер Microchip PIC16F1936

Прибор выполнен на микроконтроллере(МК) Microchip PIC16F1936. Этот выбор не связан с какими-то особенностями данной модели, просто такие МК остались у автора от прошлых проектов. Измеритель индуктивности своими руками, при его разработке была даже мысль использовать ATmega328 — тот самый МК, который установлен на плате Arduino Uno.

Но для измерения частоты и управления ЖК-индикатором ATmega328 слишком избыточен. Кроме того, он несколько дороже микро-контроллера PIC. Поэтому, несмотря на то, что переход к совершенно другому МК означает написание программного кода с нуля, было принято решение использовать PIC16F1936. Схема измерителя индуктивности показана ниже.

Как видите, входная часть прибора (LC-генератор, преобразователь синусоидального сигнала в прямоугольный, делитель частоты), а также схема управления, включая цепь подавления дребезжания контактов кнопки, идентичны версии измерителя на Arduino, поэтому для понимания работы схемы и ее характеристик рекомендуется обратиться к статье [1]. Измеритель индуктивности своими руками, а именно питание, то в схему варианта на МК PIC введен дополнительный регулятор напряжения 5 В серии LM2931-5.0. Сигнал на выходе SLOW_FREG с делителя частоты подается в микроконтроллер (порт RB0).

Жидко-Кристаллический индикатор

Теперь о ЖК-индикаторе. В данном случае применен Midas MCCOG21605B6W-BNMLW — достаточно компактный символьный ЖК-индикатор, синий с белой подсветкой, имеющий две строки по 16 символов. Он управляется по интерфейсу l²C (порты МК RC3, RC4), но еще дополнительно используется входсброса RST (порт RC2). С точки зрения высокоуровневого программирования, программный код очень похож на скетч для версии прибора на Arduino. Но если взглянуть поближе, вы увидите несколько отличий, связанных с изменением аппаратной части:

• Используется совершенно другой МК: PIC16F1936 вместо Atmega328.
• Код написан на Си в компиляторе mikroC для микроконтроллеров PIC компании mikroElektronika, а не в стиле Arduino Си++.
• Дисплей, используемый в этой версии прибора, имеет интерфейс I²C, а не обычный параллельный интерфейс контроллера Hitachi. При написании кода, как и ожидалось, много времени ушло на реализацию управления ЖК индикатором, а точнее, его контроллером. Похоже, что интерфейс I²C реализован в нем как надстройка для основного Hitachi-совместимого контроллера.

Чтобы собрать измеритель индуктивности своими руками, то сама по себе такая концепция была бы неплоха, если бы не одно «но» — техническое описание дисплея. И если бы не предыдущий опыт работы с другими графическими дисплеями Midas, совместимыми с Hitachi, автору пришлось бы отказаться от его использования в устройстве. Вот примеры недостатков технического описания, из-за которых возникли проблемы при написании части кода для управления ЖК-индикатором:

Недостатки технического описания

• В документе нет нумерации страниц. Да, это незначительный недостаток, но вы когда-нибудь видели техническое описание с непронумерованными страницами?
• Имеется вход сброса. Аналогично многим сигналам сброса различных контроллеров, активный уровень сигнала низкий. В техническом описании об этом не сказано ничего.
• Очень подробно рассмотрены некоторые функции контроллера Hitachi, но ни слова о том, что эти функции недоступны через интерфейс I²С.
• Как и всем дисплеями с контроллерами, совместимыми с Hitachi, ЖК-индикатору Midas требуется время на запуск и инициализацию.

В противном случае вы просто не сможете с ним работать. Но прочитать об этом, опять же, вы не сможете. Но, в конце концов, все заработало прекрасно. Для этого измерителя у МК более чем достаточно ОЗУ, Flash-памяти и вычислительной мощности, поэтому не стоит ожидать, что код будет каким-либо образом оптимизирован. Этого просто не нужно. Большую часть математических операций он выполняет с плавающей точкой, что «раздувает» размер скомпилированного кода и очень тормозит его выполнение, но для нашей задачи этого вполне хватает и оставляет неиспользуемым порядка половины доступного объема Flash и ОЗУ.

Корпус прибора

Корпус прибора был спроектирован в среде FreeCAD (Рисунок 3). Это, как следует из названия, бесплатный инструмент с открытым кодом, простой и понятный 8 изучении. Двусторонняя печатная плата проектировалась в Eagle под микроконтроллер в корпусе SOIC (Рисунок4).

Проектные файлы также доступны для загрузки. Скачать: Проектные файлы

измеритель индуктивности: скромный проект по электронике

Philippe Le Guen

26 мая, 2022
по Philippe Le Guen на Тест и измерение

. Модестный механизм

для тестирования и измерения катушек индуктивности? Этот самодельный измеритель индуктивности является доступной альтернативой многим дорогим решениям, представленным на рынке.

Хороший прибор для проверки и измерения катушек индуктивности уже много лет значился в списке моих пожеланий к лабораторному оборудованию, но стоимость такого устройства была непомерно высокой. Поэтому я решил построить что-то сам. Маленький инструмент, представленный здесь, не может конкурировать со сложными все-поющими, все-танцующими инструментами на рынке; только скромный измеритель индуктивности позволяет мне получить значение неизвестной индуктивности. В Интернете доступно множество таких устройств, иногда на базе Arduino.

Несколько лет назад я обнаружил веб-сайт Ф. Кудельско, на котором описывается небольшой самодельный измеритель индуктивности, способный измерять индуктивность от нескольких десятков наногенри до примерно 10 мГн. Небольшая программа для Windows извлекает значение тестируемого индуктора через USB и отображает его. Несмотря на то, что я нашел этот подход довольно интересным, вместо этого я искал автономное устройство. Тем не менее, я хотел бы поблагодарить автора за то, что он поделился своей работой, на которой я основывал свой дизайн.

Принцип работы

Принцип работы измерителя индуктивности довольно прост. Неизвестная индуктивность используется для создания LC-генератора. Измерив частоту генератора, можно определить значение неизвестной индуктивности.

Есть много способов построить LC-генератор. Здесь используется осциллятор Колпитца (см. , рис. 1 ).

Рисунок 1: Цепь бака LC определяет
частота генератора Колпитца.

В схеме используется транзисторный усилитель с общей базой (Q1) с входом на эмиттере и выходом на коллекторе. Не вдаваясь в подробности работы этого генератора, его выходная частота определяется формулой Томсона (он же Лорд Кельвин):

F = 1/(2π √ ( L C ))

После повторного его, мы получаем:

56 36636363363 3 (40014

56 = 1/100336363636 36363636363 гг. C )

Здесь C — это значение двух конденсаторов C6 и C7. В параллеле:

C = C6 × C7/(C6+C7)

. конденсаторы известны — я измерил их своим емкостным измерителем для большей точности в расчетах — нам нужно подключить только C в переработанную формулу (вместе с измеренной частотой), чтобы найти значение L . Рекомендуется использовать 5% МКТ.

Принципиальная схема измерителя индуктивности

Схема измерителя индуктивности показана на рис.   2 . Я заменил микроконтроллер PIC18F2550 в исходной схеме на PIC18F252, так как мне не нужен интерфейс USB, и добавил буквенно-цифровой ЖК-дисплей 2 × 16. Некоторые значения компонентов были определены тем, что у меня было в наличии.

Рисунок 2: Предварительный делитель (IC1) делит частоту генератора, установленную на Lx
вплоть до того, что MCU (IC2) может переварить.

Примечание C5: Эта часть была унаследована от оригинальной конструкции [1] и оказывает незначительное влияние на частоту генератора. С C5 C для использования в расчетах определяется как:

 

C  = C5 + C6 × C7 / (C6 + C7)

 

C5 должен быть того же качества и точности, что и C6 С7.

С моими значениями компонентов (и Lx закорочен реле, см. ниже), теоретическая рабочая частота генератора составляет 83,821 кГц (86,488 кГц с идеальными компонентами). Измерение с помощью осциллографа показало частоту 88,652 кГц, разница 5,4%.

Все вычисления выполняются микроконтроллером. Он измеряет частоту генератора через свой порт RC0. Для этого необходимо разделить частоту до значений, приемлемых для микроконтроллера. Об этом позаботится двоичный счетчик типа 4040 (IC1). Используемый здесь коэффициент деления равен 1/32. Я использовал HEF4040B для IC1, потому что он был у меня в наличии, но 74HCT4040 тоже подойдет.

L1 и реле

Для обеспечения быстрого запуска генератора независимо от значения неизвестной индуктивности Lx последовательно с ним включена еще одна катушка индуктивности L1. При измерении частота генератора определяется этими двумя индуктивностями. Однако нам нужно знать только значение Lx . Поэтому программа сначала выполняет измерение с Lx , закороченными накоротко. Это значение, эталон нуля, запоминается и используется позже для расчета значения 9.0035 люкс .

Блок питания

Блок питания основан на MC34063 (IC3), импульсном понижающем стабилизаторе напряжения, обеспечивающем хорошее напряжение питания +5 В ( Рисунок 3 ). Источник питания, подаваемый на вход схемы, сначала выпрямляется, а затем фильтруется конденсатором С10 перед входом в IC3. Причина использования выпрямителя D2..D5 заключается в том, чтобы обеспечить питание как переменным, так и постоянным током, не беспокоясь об их полярности. Таким образом, устройство принимает от 7 В переменного тока до 23 В переменного тока или 9 В переменного тока.В пост. тока до 32 В пост. тока на его входе. Его рабочая частота составляет около 30 кГц. Потребляемая мощность всей цепи составляет всего 35 мА, что не является проблемой для этого блока питания, который может обеспечить максимальный ток 1,2 А. Центральный контакт разъема питания имеет диаметр 2 мм, что позволяет использовать многие стандартные источники питания. адаптеры.

Рис. 3. Импульсный источник питания обеспечивает широкий диапазон входного напряжения.

Прошивка

Я разработал небольшую программу на mikroC [2], которая, как и оригинальный дизайн, позволяет измерять любую индуктивность и отображать ее значение (в нГн, мкГн или мГн) на ЖК-дисплее. Выбор диапазона измерения происходит автоматически. Измерение значения

Lx выполняется в два этапа:

1. Последовательность калибровки системы (реле замкнуто, рис. 4 ).

2. Последовательность измерений с отображением рассчитанного значения.

Рис. 4. Для обеспечения максимальной точности каждое измерение выполняется в два этапа. Здесь показан Шаг 1,
последовательность калибровки системы.

Таймер 1 MCU настроен на начало подсчета по первому переднему фронту на RC0; он будет считаться за одну секунду (управляется Timer0). Через одну секунду значение Timer1 представляет собой частоту сигнала, присутствующего на его входе. Теперь процессор может выполнить все вычисления, необходимые для определения значения либо L1 (шаг 1), либо люкс (шаг 2).

ЖК-дисплей показывает, что происходит. Во время шага 1 загорается желтый светодиод (LED1, ноль). Если измеряемая индуктивность отключена, то отображается сообщение «катушка не обнаружена» и загорается красный светодиод (LED3, Error). В этом случае проверьте, правильно ли подключена катушка, и перезапустите последовательность измерений, нажав кнопку.

Пользоваться системой просто и удобно, так как она полностью автоматическая. Единственное, что нужно сделать, это кратковременно (около 0,5 с) нажать кнопку, подключенную к RC5, чтобы при необходимости перезапустить процедуру. На дисплее отображается стрелка, указывающая на новое измерение.

Процесс сборки

После проверки прототипа я разработал для него двустороннюю печатную плату. Он предназначен для размещения в корпусе Multicomp MCRh4135 (, рисунок 5, ). Ваш наметанный глаз мог заметить небольшой размер подушечек. Большинство из них имеют диаметр 1,4 мм для отверстия 0,8 мм. Поэтому я настоятельно рекомендую использовать хороший паяльник для монтажа компонентов или изменить разводку платы по-другому.

Рис. 5: Печатная плата измерителя индуктивности плотно прилегает к корпусу.

Несмотря на то, что я сделал все возможное, чтобы придумать хороший дизайн печатной платы, в итоге возникли две проблемы, которые я не устранил:

• Забыл проверить размеры и форму контактных площадок разъема питания J1. Если вы используете ту же модель, что и я, вам придется немного переработать печатную плату с помощью инструмента, похожего на Dremel ( Рисунок 6 ). Поскольку разъем уже не правильно держится за счет пайки, я приклеил его к плате (после пайки).
• Отсутствует разъем ICSP для внутрисхемного программирования MCU, что довольно нецелесообразно. Однако можно запрограммировать микроконтроллер, сняв его с платы и поместив на макетную плату или макетную плату.

Рисунок 6: Errare humanum est, поэтому печатная плата требует некоторой доработки
чтобы бочкообразный домкрат поместился на неправильной опоре.

ЖК-дисплей монтируется на однорядном 16-контактном разъеме и прочно крепится к печатной плате четырьмя нейлоновыми прокладками M3 × 10 мм и подходящими болтами и гайками.

Микросхемы устанавливаются на разъемы, которые, конечно, не являются абсолютно необходимыми (если только вы не хотите перепрограммировать микроконтроллер…). Реле припаивается непосредственно к печатной плате, главным образом для того, чтобы избежать нежелательных паразитных емкостей и индуктивностей. Три светодиода впаяны почти заподлицо с платой, я использовал световоды (оптоволокно) для улучшения их видимости. Бинарный файл, созданный компилятором, должен быть запрограммирован во флэш-памяти микроконтроллера с помощью программатора, такого как PICkit3.

После разработки дизайна передней панели с помощью бесплатного инструмента Front Panel Designer [2][3] я напечатал ее на самоклеящейся алюминиевой фольге (3M) на своем лазерном принтере. Результат чистый, но правильно отрезать переднюю панель и приклеить ее в правильном положении немного сложно.

Детали и последние штрихи

Рекомендуется, чтобы соединения между устройством и тестируемой индуктивностью Lx были как можно короче, поскольку они могут вносить ошибки из-за паразитных емкостей и индуктивностей. Мои измерительные провода представляют собой многожильные провода диаметром 12 см и сечением 0,2 мм² с крючками на одном конце. Как и любой измерительный прибор, включите его на несколько минут, чтобы стабилизировать рабочую температуру, прежде чем проводить какие-либо измерения.

---

Вопросы или комментарии?

У вас есть технические вопросы или комментарии по поводу его статьи? Напишите автору по адресу [email protected] или свяжитесь с Elektor по адресу [email protected].

Прочтите полную статью

Hide Full Article

Добавить рейтинг в эту статью

★ ★ ★ ★ ★

★ ★ ★ ★ ★

★ ★ ★ ★

★ ★ ★ ★

00 omemade Inductance Mater Mater Curich | Самодельные схемы

0014

Искать на веб-сайте

Последнее обновление 11 января 2019 г. от Swagatam 12 комментариев

В статье обсуждается простая, но точная, широкодиапазонная схема измерителя индуктивности. В конструкции используются только транзисторы в качестве основных активных компонентов и несколько недорогих пассивных компонентов.

Предлагаемая схема измерителя индуктивности может точно измерять значения индуктивности или катушки в заданных диапазонах, и в качестве бонуса схема также способна точно измерять значения дополнительных конденсаторов.

Функционирование схемы можно понять по следующим пунктам:

Поскольку все мы знаем, что катушки индуктивности в основном связаны с генерирующими частотами или, другими словами, с пульсирующим или переменным питанием.

Поэтому для измерения таких компонентов нам необходимо наделить их специфическими функциями, чтобы можно было извлечь их скрытые характеристики или атрибуты.

Здесь рассматриваемая катушка вынуждена колебаться с заданной частотой, и поскольку эта частота зависит от значения L конкретного индуктора, ее можно измерить с помощью аналогового устройства, такого как измеритель с подвижной катушкой, после соответствующего преобразования частоты в усиленное напряжение/ текущий.

В показанной схеме измерителя индуктивности T1 вдоль Lo, Lx, Co, Cx вместе образуют автоколебательную конфигурацию типа генератора Колпитца, частота которого непосредственно определяется вышеуказанными компонентами L и C.

Транзистор T2 и связанные с ним детали помогают усиливать генерируемые импульсы на коллекторе T1 до приемлемых потенциалов, которые подаются на следующий каскад, состоящий из T4/T5, для дальнейшей обработки.

Стадия T4/T5 повышает ток и интегрирует полученную информацию до заметного уровня, чтобы ее можно было прочитать на подключенном измерителе uA.

Опция выбора диапазона

Здесь Cx и Co в основном обеспечивают возможность выбора диапазона, многие колпачки хорошего качества с точными значениями могут быть расположены в слоте с возможностью выбора желаемого с помощью поворотного переключателя. Это позволит мгновенно выбрать любой желаемый диапазон для более широкого измерения любой конкретной катушки индуктивности.

И наоборот, правильно измеренные катушки индуктивности/конденсаторы можно расположить в точках Co, Lo и Lx, чтобы получить эквивалентные отклонения метра для любого неизвестного конденсатора в точке Cx.