Jest to moja wersja tego dość znanego miernika LC, wykonana na podstawie artykułu opublikowanego w angielskim piśmie "Everyday Practical Electronics" 3/2010 (strona 10, autor Jim Rowe). Miernik umożliwia pomiar pojemności do 800nF (maksymalna rozdzielczość 0.1pF) oraz indukcyjności do 80mH (maksymalna rozdzielczość 0.01uH). Bez kalibracji miernik jest tylko testerem, który pozwala wykryć uszkodzenie i oszacować wartość badanego elementu (szereg znamionowy). Po skalibrowaniu wskazań dokładność miernika jest wystarczająca do amatorskich zastosowań. Jednak nie można tu mówić o dużej dokładności pomiarów rzędu 1-2%, co często jest podawane w opisach podobnych konstrukcji. Dodatkowo pod koniec zakresów pomiarowych, pojawiają się największe błędy wskazań.
Wszystkie informacje są prezentowane na wyświetlaczu LCD 2x16 znaków (używana jest tylko górna jego linia). Przełącznikiem S3 wybiera się pomiar pojemności lub indukcyjności, a zakresy mierzonej wielkości zmieniają się automatycznie. Przycisk (mikrostyk) S2 (ZERO) służy do zerowania pojemności/indukcyjności montażowej miernika. Zworki J1/J2 pozwalają na wyświetlenie częstotliwości F2/F1 z generatora pomiarowego, a J3/J4 umożliwiają kalibrację wskazywanych przez miernik wartości pojemności/indukcyjności. Pomiar badanego elementu jest szybki i trwa ok. 1s.
W archiwum z projektem znajduje się wsad (HEX) z poprawioną przeze mnie wersją oprogramowania sterującego. W programie opracowanym przez autora wspomnianego artykułu, dokonałem następujących modyfikacji:
Zmieniłem ustawienia mikrokontrolera (Config Word) z CP:OFF/CPD:OFF/LVP:OFF/BOREN:ON/MCLRE:ON/FOSC:HS/PWRTE:ON/WDTE:OFF ($3F62) na CP:OFF/CPD:OFF/LVP:OFF/BOREN:OFF/MCLRE:ON/FOSC:XT/PWRTE:ON/WDTE:OFF ($3F21).
Dodałem kilka komunikatów i przeniosłem je z pamięci EEPROM (nie mieściły się w 128 bajtach) do pamięci FLASH mikrokontrolera (jako instrukcje RETLW). Teraz w pamięci EEPROM są zapisane tylko 2 bajty z wartością kalibracyjną (domyślnie Ccal = 1000.0pF = 10000 = $2710), korygującą odczyt pojemności/indukcyjności.
Po zwarciu zworki J1/J2 była wyświetlana częstotliwość F2/F1 z generatora pomiarowego w formacie "000xxxxx". Teraz jest to format "000xxxxx0 Hz" (rzeczywista wartość częstotliwości).
Jeśli częstotliwość F1/F2 z generatora pomiarowego była wyższa niż 655359 Hz, pojawiał się napis "Over Range". Teraz jest to napis "F1/F2 > MAX".
Jeśli częstotliwość F3 z generatora pomiarowego była niższa niż 2560 Hz lub wyższa niż 655359 Hz, pojawiał się napis "Over Range". Teraz jest to napis, odpowiednio: "Connect L" i "F3 > MAX".
Po wlutowaniu wszystkich elementów w typowej kolejności, programujemy mikrokontroler poza płytką miernika, ponieważ nie udało mi się pomieścić na niej złącza ICSP (In-Circuit Serial Programming) do programowania w systemie. Napięcie programowania VPP dla mikrokontrolera PIC16F628(A) wynosi 12.75-13.25V (maksymalnie 14V). Przy wyłączonym napięciu zasilania wkładamy zaprogramowany mikrokontroler w podstawkę, która jest odwrócona o 180 stopni (do góry nogami). Następnie włączamy zasilanie i potencjometrem P1 ustawiamy odpowiedni kontrast na wyświetlaczu LCD tak, aby znaki były dobrze widoczne. Kolejnym krokiem jest wyzerowanie i przeprowadzenie kalibracji miernika, która polega na ustawieniu identycznych wskazań z pomiaru kondensatora 10nF/cewki 10mH na fabrycznym multimetrze. Po kalibracji wartość korygująca wskazania miernika (Ccal), zostanie zapisana w pamięci EEPROM mikrokontrolera. Natomiast w dalszym ciągu konieczne będzie zerowanie miernika przyciskiem S2, gdy jego pojemność montażowa będzie różna od 0.
Miernik można zasilać napięciem stałym DC=7-12V z zasilacza lub z baterii/akumulatorów, ale nie z tych dwóch źródeł jednocześnie. Dioda D1 zabezpiecza miernik przed odwrotnym podłączeniem napięcia zasilania (występuje na niej spadek 300mV przy prądzie do 100mA). Modelowy miernik z niebieskim wyświetlaczem LCD z podświetleniem przy napięciu zasilania DC=9V, pobierał prąd od 23.5mA w stanie spoczynku/pomiaru do 32.5mA przy zwartej zworce J1 (bez wyświetlacza LCD było to, odpowiednio: od 7.5 do 16.5mA). Ponieważ użyty stabilizator U2 jest typu LDO (Low Drop-Out), miernik może poprawnie pracować przy minimalnym napięciu zasilania DC=6.3V. Jednak bateria 9V o takim napięciu wyjściowym nie nadaje się do dalszej eksploatacji, gdyż jest zbyt rozładowana i nie zapewnia odpowiedniej wydajności prądowej.
Miernik zmontowałem na płytce dwustronnej o wymiarach 82x60 mm (6 przelotek), wykonanej metodą transferu chemicznego. W rogach płytki znajdują się cztery otwory montażowe o średnicy 3 mm, dzięki którym miernik można przykręcić do obudowy lub zamontować w nich jakieś nóżki w przypadku braku obudowy. Dwa dodatkowe otwory 3 mm na środku płytki służą do przymocowania tulejek dystansowych (wysokość 11-12 mm), do których można przykręcić wyświetlacz LCD. Płytka jest tak zaprojektowana, aby miernik mógł być używany zarówno po zamontowaniu w obudowie, jak i bez niej. Ponadto na płytce znajdują się pola, które służą do pomiaru elementów SMD (trzeba je pocynować). Miernik można również zmontować na płytce jednostronnej (3 zworki) o takich samych wymiarach, ale bez pól do badania elementów SMD.
Wstępnie gotowy schemat miernika powstał ponad rok temu. Niestety po dłuższej przerwie w pracach zapomniałem i później przeoczyłem, że linie "E" i "RS" wyświetlacza LCD nie są połączone z mikrokontrolerem. Fakt ten zauważyłem dopiero po wykonaniu modelowego miernika, gdy na wyświetlaczu nic się nie pojawiało. Dlatego na zdjęciu dolnej warstwy płytki, widać dwa czerwone kabelki korygujące ten błąd. Oczywiście udostępniony projekt jest już poprawiony.
Porównałem wyniki pomiarów modelowego miernika (skalibrowanego i wyzerowanego) z fabrycznym multimetrem LC Mastech MY6243. Dawniej, gdy fabryczne mierniki indukcyjności były drogie i niezbyt dostępne, opisywana konstrukcja była atrakcyjna przy braku alternatyw. Jeśli dziś myśli się o uzyskaniu realnych wskazań, to lepiej kupić najtańszy multimetr z pomiarem indukcyjności (np. UNIT UT602/603 lub wspomniany Mastech MY6243). Natomiast sens budowy opisywanego miernika jest na pewno edukacyjny, no i zyskuje się tani, choć niezbyt dokładny miernik indukcyjności.
Schemat w Eagle, płytki w DipTrace, wsad, wyniki pomiarów i szczegółowa dokumentacja, znajdują się w dołączonym archiwum oraz na stronie projektu: Link.
Cool? Ranking DIY
