ELECTRA-BG: Very Accurate LC Meter based on PIC16F84A IC.

Список деталей:
2x 1K
2x 6.8K
1x 47K
3x 100K
1x 10K переменный резистор
2x 22pF
1x 56pF
1x 100pF
2x 1nF
2x 10uF
1x 16x1 LCD дисплей
1x PIC16F84A IC
1x LM311 IC
1x 4 MHz Crystal
1x 82uH Катушка
1x 3V Геркон
Программу можно закачать тут.
Технические спецификации:
Напряжение питания: 5V
Точность: 1%
Система сброса
Автоматический выбор диапазона
Область измерения индуктивности:
- 10nH - 1000nH
- 1uH - 1000uH
- 1mH - 100mH
Область измерения емкости:
- 0.1pF - 1000pF
- 1nF - 300nF

Об LC - метре
------------------------------------------------------------------------------
Это самый точный и простой LC метр который вы сможете найти. Он позволяет вам измерять очень маленькие индуктивности, начиная от 10nH до 1000nH, от 1uH до 1000uH и от 1mH до 100mH, и емкости от 0.1pF вплоть до 300nF. Прибор использует систему автоматического выбора диапазона, так что вам не придется тратить время для выбора его вручную. Еще одна полезная функция это переключатель моментального "Сброса в ноль", который сбросит прежнее значение индуктивности / емкости, гарантируя что последние данные точны, насколько это возможно.

Как это работает?
------------------------------------------------------------------------------
Чтобы определить значение неизвестной катушки или конденсатора, мы можем использовать формулу частоты, данную ниже.
Замечу, что есть три переменные, с которыми мы можем работать: f, L и C (f частота, L индуктивность и C емкость). Если нам известны значения двух переменных, мы можем посчитать значение третьей.
Допустим, что мы хотим определить значение катушки, с индуктивностью X. Мы подставляем индуктивность X в формулу, и используем известное значение емкости конденсатора. Используя эти данные мы можем рассчитать частоту. Если нам известна частота, мы можем использовать силу алгебры и переписать верхнюю формулу чтобы найти L (индуктивность). В этом случае мы используем рассчитанную частоту, и известное значение конденсатора, чтобы рассчитать индуктивность.
Не изумительно ли это? Мы только что рассчитали неизвестное значение катушки, и мы можем использовать ту же технику для расчета неизвестного конденсатора и даже частоты.

Воплощение теории в оборудовании.
---------------------------------------------------------------------------------
Теперь давайте используем теорию, изложенную выше и применим ее в электронике. LC - метр использует популярную микросхему LM311, функционирующую как генератор частоты, что нам и надо. Если мы хотим рассчитать неизвестное значение катушки мы используем конденсатор Ccal с емкостью 1000pF и значение неизвестной катушки. LM311 сгенерирует частоту, которую мы можем измерить с помощью частотомера. Получив эту информацию мы сможем использовать формулу частоты для расчета индуктивности. Тоже самое может быть сделано для расчета неизвестного конденсатора. В этот раз мы не знаем значение конденсатора, так что вместо него используем известное значение катушки, для расчета частоты. Когда получим данные, обратимся к формуле, для определения емкости.
Звучит хорошо, однако если мы хотим определить значение многих катушек / конденсаторов, тогда это может стать очень длительным процессом. Конечно, мы можем написать компьютерную программу, но что если у нас нет доступа к компьютеру или частотомера. Вот почему полезным становится PIC16F84A. PIC16F84A как небольшой компьютер, который может выполнять HEX программы, написанный с использованием ассемблера. PIC16F84A легко приспосабливаемый микрочип, так как имеет выводы, которые могут быть настроены как на вход так и на выход. Кроме того PIC16F84A требует очень небольшого числа внешних компонентов таких как 4MHz кристалл / резонатор и нескольких резисторов, зависящих от того каким мы занимаемся проектом. Перед использованием PIC16F84A его нужно запрограммировать HEX, который должен быть послан с компьютера.
На следующем этапе мы используем частоту, сгенерированную микросхемой LM311, и отправляем ее на ножку 17 микроконтроллера. Мы назначили эту ножку для входа, заодно и все другие напрямую подключили к переключателем и перемычкам. Пользователь может использовать эти входы, чтобы приказать контроллеру выполнить определенный набор инструкций или расчеты.

После расчета неизвестной частоты или емкости микроконтроллер использует ножки, определенные на выход и передаст результаты на 16 - ти символьный дисплей.

Переключатели / Перемычки
--------------------------------------------------------------------------------------
SW1 - Zero out the readings.
SW2 - Переключатель индуктивность / емкость.
J3 - Включает подсветку LED дисплея, у LED дисплеев имеющих ее
J1 - использован 16 - ти символьный двухстрочный LCD дисплей.
J2 - показывает исходную частоту генератора LM311, которая должна быть в районе 550KHz.

Соединение символьного LCD дисплея.
--------------------------------------------------------------------------------------
Большинство символьных LCD дисплеев имеют 14 или 16 ножек. Дисплеи у которых есть подсветка имеют 16 ножек, а у которых нет - 14 ножек. Ножки, окрашенные в зеленый в таблице внизу это те которые PIC16F84A использует для вывода информации, представленной в битах (0/1).

PIN Symbol Function States
1 VSS GND -
2 VDD VCC +5V +
3 VO Contrast Adjustment +/-
4 RS Register Select H/L
5 R/W Read / Write H/L
6 E Enable Signal H/L
7 DB0 Data Bit 0 H/L
8 DB1 Data Bit 1 H/L
9 DB2 Data Bit 2 H/L
10 DB3 Data Bit 3 H/L
11 DB4 Data Bit 4 H/L
12 DB5 Data Bit 5 H/L
13 DB6 Data Bit 6 H/L
14 DB7 Data Bit 7 H/L
15 LED Backlight VCC +5V +
16 LED Backlight GND -

ВНИМАНИЕ:
Чип контроллера, который видно сзади LCD дисплея может быть поврежден статическим разрядом. Позаботьтесь о своем заземлении , каждый раз кода берете его, и держите его за края, а не за ножки.

Последние рекомендации
----------------------------------------------------------------------------------------
1nF Ccal используется как калибровочный конденсатор, так что убедитесь что используете качественный конденсатор на майларовой плёнке. Сделайте проводки между LM311 и клеммами как можно короче, чтобы свести паразитную ёмкость к минимуму и гарантировать высочайшую точность. Вам также придется использовать "5V геркон", так как ток от PIC16F84A очень мал. Герконам нужен очень маленький ток чтобы переключиться. Я также советую использовать микросхему 7805 для защиты LC - метра, в случае если вы случайно подадите большее напряжение. PIC16F84A будет поврежден если вы подадите напряжение выше 5.5V.

Прошивка контроллера.
За перевод благодарим Night watcher h