LC Метр Прибор для измерения емкости и индуктивности на PIC16F628A. Компактный многофункциональный прибор - измеритель L, C, ESR, пробник-генератор сигналов Тестер для измерения емкости индуктивности и частоты

19.07.2023

Этот проект - простой LC-метр на основе популярного дешёвого микроконтроллера PIC16F682A. Он похож на другую, недавно опубликованную тут . Обычно такие функции трудно найти в дешевых коммерческих цифровых мультиметрах. И если некоторые ещё могут мерять ёмкость, то индуктивность точно нет. А значит придётся собрать такой приборчик своими руками, тем более ничего сложного в схеме нет. В нем используется PIC контроллер и все нужные файлы плат и HEX файлы для программирования микроконтроллера есть по ссылке .

Вот схема измерителя LC

Дроссель на 82uH. Общее потребление (с подсветкой) 30 мА. Резистор R11 ограничивает подсветку и должен быть рассчитан в соответствии с фактическим токопотреблением ЖК-модуля.

В измеритель нужно 9 В батарею питания. Поэтому тут использован стабилизатор напряжения 78L05. Также добавлен автоматический режим сна схемы. За время в режиме работы отвечает значение конденсатора C10 на 680nF. Это время в данном случае 10 минут. Полевой MOSFET Q2 может быть заменен на BS170.

В процессе настройки, следующей целью было сделать потребляемый ток максимально низким. С увеличением значения R11 до 1,2 ком, которые управляют подсветкой, общий ток устройства был снижен до 12 мА. Можно было уменьшить еще больше, но видимость очень страдает.

Результат работы собранного устройства

Эти фотографии показывают LC метр в действии. На первой конденсатор 1nF/1%, а на второй дроссель 22uH/10%. Прибор очень чувствителен - когда ставим щупы, то уже есть 3-5 пФ на дисплее, но это устраняется при калибровке кнопкой. Конечно можно купить готовый аналогичный по функциям измеритель, но конструкция его столь проста, что совсем не проблема спаять и самому.

Обсудить статью ИЗМЕРИТЕЛЬ LC

В Интернете много схем для изготовления дома LC метра (прибор для измерения емкости конденсаторов и индуктивности катушек). Также, почти в любом магазине электроники можно купить уже готовый измеритель. Но, первый вариант требует как минимум умения и возможность прошивать микроконтроллер, а второй вариант наличие 50 или более лишних долларов в кошельке. В моем городе оказалось проблематично купить готовый LC метр. Но мне повезло, я скачал с форума vrtp.ru архив с программой Zmeter и описанием.

С помощью пары резисторов и программы можно за час собрать измеритель комплексного сопротивления на базе ПК, к тому же программа достаточно точно показывает ESR электролитических конденсаторов. По-моему вещь нужная, а если сопоставить ее затрачиваемым ресурсам, то могу сказать – лучше схемы LC метра чем эта, я пока не видел. Собирается за час с травлением платы, настраивается за пару минут, затрат на комплектующие практически нету. Все подробности сборки и настройки программы лежат в архиве. У меня заработало сразу. Резистор на балласт 16 ом, Резистор референс 46 ом, звуковая карта Audigy SE, аудиокабель и два штекера TRS.
Ниже фотографии и скриншоты измерений.
Устройсво в сборке

конденсатор на 3300мкФ, старенький

конденсатор на 22мкФ

конденсатор на 10нФ. Для маленьких емкостей частотный диапазон надо сдвинуть как можно выше

конденсатор на 22 пика. Мелочь ниже 10 пикофарад уже неустойчиво измеряется.

индуктивность из телевизора

покупная индуктивность на 5uH

переменная индуктивность из радио.

Все что меньше 1uH можно соединить последовательно с индуктивностью на 10-20uH. Так думаю будет удобнее и надежнее измерять.

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

Прибор Е7-22 (блок 533) предназначен для измерения параметров элементов электрических цепей: электрического сопротивления, индуктивности и емкости.

Внешний вид лицевой панели прибора Е7-22 приведен на рис. 1.4.1.

Подробное описание порядка работы с прибором и расчета погрешности результата измерения приведены в руководстве по эксплуатации «Цифровой измеритель иммитанса Е7-22», входящем в комплект прибора. Ниже приведены лишь основные сведения, необходимые для выполнения измерений.

Включение прибора. Подключите блок питания 224.1 к разъему на верхней стороне корпуса прибора Е7-22. Вилку блока питания подключите к свободной розетке однофазного источника питания (218). Если прибор не включился, кратковременно нажмите левую верхнюю кнопку на лицевой панели прибора - . Схема электрическая соединений приведена на рис. 1.4.2. В качестве примера на рисунке показано подключение конденсатора при измерении емкости.

Рис. 1.4.2. Схема электрическая соединений для измерения параметров
элементов электрических цепей прибором Е7-22.

Основные элементы управления прибором.

1. Кнопка «ЧАСТ» («Frequency») задает частоту, на которой будут выполняться измерения. Последовательные нажатия на кнопку переключают частоту 120 Гц или 1 кГц. Выбранное значение отображается на дисплее.

2. Кнопка «ПАР/ПОСЛ» выбирает схему замещения элемента: параллельную (PAR) или последовательную (SER). Соответствующий индикатор переключается на дисплее.

3. Кнопка «ДИАП» («Range») используется для фиксации диапазона измерения. При включении прибора устанавливается режим автоматического выбора предела измерения («Auto» на индикаторе). Кратковременное нажатие на кнопку переключает предел измерения. Нажатие и удержание кнопки в течении более 2 с возвращает режим автоматического выбора пределов.

4. Кнопка «L/C/R» переключает основной измеряемый параметр элемента: индуктивность, емкость или сопротивление.

5. Кнопка «Q/D/R» последовательно переключает вспомогательный измеряемый параметр: Q – добротность, D – тангенс угла потерь, R – сопротивление. На индикаторе отображаются только те вспомогательные параметры, которые совместимы с выбранным основным параметром.

6. Кнопка «УДЕРЖ» («Hold»). Кратковременное нажатие этой кнопки блокирует обновление результата измерения на индикаторе, повторное кратковременное нажатие снимает блокировку. В режиме блокировки на индикаторе отображается символ «Н». Нажатие и удержание этой кнопки более 2 с включает (или выключает) подсветку индикатора.

7. Кнопка «MIN/MAX» - включает режим фиксации экстремальных значений. Последовательные кратковременные нажатия переключают различные, доступные в этом режиме, параметры. Для выхода из режима эту кнопку необходимо нажать, и удерживать более 2 с.

8. Кнопка «УСТ» («Set») – задает программные установки прибора (здесь не рассматриваются).

9. Кнопка «Δ» («Relative») – задает режим относительных измерений. Для отключения режима необходимо нажать кнопку и удерживать её более 2 с.

10. Кнопка «Вер/Ниж ПРЕД» («HI/LO Limit») – включение верхнего и нижнего предела при контроле допуска.

11. Кнопка «ОТН» («TOL») – кнопка включения режима измерения относительных отклонений.

Выполнение измерений.

1. Если прибор включен, отключите и вновь включите его питание. Произойдет сброс некоторых установок в исходное состояние.

2. Выберите:

Вид измеряемого параметра (кнопка «L/C/R»);

Вспомогательный измеряемый параметр (кнопка «Q/D/R»);

Схему замещения элемента (кнопка «ПАР/ПОСЛ»);

Частоту измерения (кнопка «ЧАСТ»).

3. Измерьте параметры элемента.

Недопустима подача напряжения на вход прибора! Конденсаторы перед измерением необходимо разрядить, замкнув их выводы.

Подключите элемент к входу прибора и измерьте его параметры. Полярные конденсаторы необходимо подключать в соответствии с полярностью гнезд входа прибора.

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блока «Измеритель RLC» (533).

Мультиметр

Мультметр предназначен для измерения напряжений, токов, сопротивлений, температуры, а также для проверки диодов и транзисторов. Его общий вид представлен на рис. 1.5.1. Подробная техническая информация о мультиметрах и правила эксплуатации приводится в руководстве по эксплуатации изготовителя. Здесь приведём лишь основные сведения.

Для включения мультиметра необходимо нажать кнопку «ON/OFF», расположенную слева под индикатором.

В верхней части мультиметра расположено отсчетное устройство - цифровой индикатор. Ниже расположен механический переключатель режимов работы и пределов измерения приборов. Под переключателем расположены гнезда подключения проводников:

Гнездо «СОМ» - общее гнездо подключения прибора при любых измерениях. При измерении постоянного напряжения или тока гнездо соответствует «-» (минусу) прибора. При измерении сопротивления на гнездо «СОМ» подается «-» (минус) от внутреннего источника. Полярность внутренних источников необходимо учитывать, например, при проверке диодов;

Гнездо «VΩ» используется для подключения к прибору второго проводника на пределах измерения напряжения и сопротивления. При измерении постоянных напряжений и токов это гнездо соответствует «+» прибора. При измерении сопротивления это гнездо «+» внутреннего источника.

Гнездо «А» мультиметра MY60 предназначено для подключения цепи измерения тока на всех пределах измерения тока, кроме 10 А. Гнездо соответствует «+» прибора.

Гнездо «10 А» предназначено для подключения цепи измерения тока на пределе 10 А. Гнездо соответствует «+» прибора.

При измерении постоянного напряжения показания прибора положительны, если напряжение направлено от гнезда «V» (т. е. «+») к гнезду «СОМ» (т. е. «-»). Аналогично, ток считается положительным, если он протекает через прибор в направлении от гнезда «+» (т.е. «mA», «А» или «10А») к гнезду «-» («СОМ»).

Пара гнёзд TEMP предназначена для подключения термопары, входящей в комплект прибора или специального кабеля, соединения этих гнёзд с термопарой, смонтированной внутри миниблока (о миниблоках см. жальше).

Последовательность работы с мультиметром:

1. В исходном состоянии прибор отключен от измеряемой цепи.

2. Установить переключателем род измеряемой величины и требуемый предел измерения. Если величина измеряемого напряжения или тока не известна заранее, необходимо установить наибольший предел измерения соответствующей величины, исключающий выход прибора из строя при подаче питания на испытываемую цепь. Подавать напряжение (ток) на входы мультиметров, можно, только если их переключатели установлены в положения измерения напряжения или тока.

3. Подключить прибор к обесточенной испытываемой цепи. Включить источники питания мультиметра и испытываемой цепи и выполнить измерения.

Допускается переход на меньший предел измерения измеряемой величины: переключатель пределов переводиться в соседнее с исходным положение.

Недопустимо при переключении предела, даже кратковременно, устанавливать переключатель в положения, соответствующие иным измеряемым величинам.

5. Для переключения прибора к другому участку испытываемой цепи, необходимо отключить питание цепи, изменить подключение мультиметра, установить предел измерения, и вновь подать питание на испытываемую цепь.

6. При измерении параметров элементов электрических цепей: диодов, резисторов, конденсаторов недопустимо подавать на вход прибора напряжение от внешних источников (недопустимо измерять параметры элементов в цепи. находящейся под напряжением). Конденсатор перед измерением емкости необходимо разрядить, замкнув накоротко его выводы.

Для обеспечения надёжной длительной работы мультиметра соблюдайте следующие правила:

· Когда порядок измеряемой величины неизвестен, устанавливайте переключатель пределов измерения на наибольшую величину.

· Недопустимо при переключении предела, даже кратковременно, устанавливать переключатель в положения, соответствующие иным измеряемым величинам.

· Перед тем, как повернуть переключатель для смены рода работы (не для изменения предела измерения!), отключайте щупы от проверяемой цепи.

· Не измеряйте сопротивление в цепи, к которой подведено напряжение.

Блок электронагревателя

Блок электронагревателя (рис. 1.6.1) используется для определения температурного коэффициента сопротивления различных материалов. Блок позволяет задать и автоматически поддерживать температуру нагревателя. В блоке установлен маломощный источник +5 В, используемый как дополнительный источник питания в некоторых экспериментах.

Слева от индикаторов 3 и 4 (рис. 1.6.1) на лицевой панели регулятора температуры установлены 4 светодиода

K1 – включен при нагреве;

K2 – не используется;

AL – индикатор превышения предельных значений (не используется).

RS – индикатор режима автоматического регулирования. Должен быть включен для нормальной работы блока в режиме автоматического регулирования. При выключении автоматического регулирования (см. ниже) прибор работает только как индикатор температуры нагревателя.

Задание температуры электронагревателя.

1. Нажать одну из кнопок управления 5 или 6 регулятора температуры 2 (рис. 1.6.1).

Начинает мигать индикатор заданного значения температуры нагревателя
(SV, зеленый индикатор 4).

2. Для изменения заданного значения температуры повторно нажать кнопки 5 (уменьшение) или 6 (увеличение температуры). Удержание кнопки в течение некоторого времени включает режим автоматического ускоренного изменения значения. В процессе установки индикатор продолжает мигать.

3. После установки требуемого значения температуры необходимо однократно нажать кнопку 7 (рис. 1.6.1). Мигание индикатора 4 прекращается. Температура задана.

Рис. 1.6.1. Лицевая панель блока электронагревателя (394.2).

1 – отверстие нагревателя; 2 – измеритель-регулятор температуры; 3 – индикатор текущего значения температуры нагревателя (PV); 4 – индикатор заданного значения температуры нагревателя (SV); 5,6,7 – кнопки управления регулятором температуры; 8 – выключатель питания; 9 – гнезда источника питания +5 В.

Буквой C. Вот отсюда и пошло название прибора. Или иными словами, LC-метр – это прибор для измерения значений индуктивности и емкости.

На фото он выглядит примерно вот так:

LC-метр на вид напоминает . Он также имеет два щупа для измерения значений катушки индуктивности и емкости. Выводы конденсаторов можно пихать либо в отверстия для конденсаторов, там где написано Cx, а можно и напрямую к щупам. Проще и быстрее все-таки подсоединять к щупам. Индуктивность и емкость измеряются очень просто, выставляем предел измерения, покрутив крутилку, и смотрим обозначение на дисплее LC-метра . Как говорится, даже маленький ребенок без труда освоит эту “игрушку”.

Как измерить емкость LC-метром

Вот у нас четыре испытуемых конденсатора. Трое из них – неполярные, а один – полярный (черный с серой полосой)

Погнали

Давайте разберемся с обозначениями на конденсаторе. 0,022 мкФ – это его емкость, то есть 0,022 микрофарад. Далее +-5% – это его погрешность. То есть измеряемое значение может быть на плюс или минус 5% больше или меньше. Если больше или меньше 5 % – значит конденсатор у нас плохой, и его желательно не использовать. Пять процентов от 0,022 – это 0,001. Следовательно, конденсатор можно считать вполне рабочим, если его измеряемая емкость будет находится в диапазоне от 0,021 до 0,023. У нас значение 0,025. Если даже учесть погрешность измерения прибора – это не есть хорошо. Выкидываем его куда подальше. Ах да, обратите внимание на вольты, которые пишутся после процентов. Там написано 200 Вольт – это значит, что он рассчитан на напряжение до 200 Вольт. Если у него в схеме будет на выводах напряжение больше 200 Вольт, то он, скорее всего, выйдет из строя.

Если, например, на конденсаторе указано 220 В, то это – максимальное значение напряжения . С учётом того, что в сетях переменного тока указываются , то такой конденсатор не подойдёт для применения при напряжении сети 220 В, так как максимальное значение напряжения в этой сети = 220 В х 1,4 (то есть корень из 2) = 310 В. Конденсатор надо выбрать такой, чтобы он был рассчитан на напряжение намного превышающее 310 Вольт.

Следующий советский конденсатор

0,47 микрофарад. Погрешность +-10 %. Это значит 0,047 в ту и другую сторону. Его можно считать нормальным в диапазоне 0,423-0,517микроФарад. На LC-метре 0,489 – следовательно, он вполне работоспособный.

Следующий импортный конденсатор

На нем написано,22 – это значит 0,22 микрофарад. 160 – это предел напряжения. Вполне нормальный конденсатор.

И следующий электролитический или, как его называют радиолюбители, электролит. 2,2 микрофарада на 50 Вольт.

Все ОК!

Как измерить индуктивность LC-метром

Давайте замеряем индуктивность катушки индуктивности . Берем катушку и цепляемся к ее выводам. 0,029 миллигенри или 29 микрогенри.

Таким же образом можно проверить другие катушки индуктивности.

Где купить LC-метр

В настоящее время прогресс дошел до того, что можно купить универсальный R/L/C/Transistor-metr , который умеет замерять почти все параметры радиоэлектронных компонентов

Ну для эстетов все таки есть нормальные LC-метры, которые в один клик можно приобрести с Китая в интернет-магазине Алиэкспресс;-)

Вот страничка на LC-метры.

Вывод

Катушки индуктивности и конденсаторы – незаменимая вещь в электронике и электротехнике. Очень важно знать их параметры, потому как малейшее отклонение параметра от значения написанного на них может сильно изменить работу схемы, особенно это касается приемопередающей аппаратуры. Измеряйте, измеряйте и еще раз измеряйте!