Адаптер за измерване на индуктивност

Inductance meter adapter
The following circuit enables me to measure inductance of the inductor labeled LX which is the inductance to be measured. The o/p of the circuit is a TTL square wave whose frequency relates to the inductance being measured.
The inductance meter adapter output is connected to a frequency meter and the inductance is calculated from the frequency.Hence you need a frequency meter and some calculation to get your inductor value.

All resistances are in ohms
7805 positive regulator 5v o/p
2SC9018 is a high frequency transistor with FT of 1.1 Ghz . you need high frequency transistors in the circuit where it is used in case you want to substitute for it.
I guess 2n2857, 2n5179 ,BF180 can be substituted

HOW IT WORKS
The heart of the circuit is the buffer colpitts oscillator(the first stage) which resonates with the unknown inductance to give a Sine wave of a particular frequency .
The frequency of the sine wave is a function of the unknown inductance and the four 1000pF capacitors.
The output sine wave is amplified by the second transistor and is then rectified by the capacitor and diode combination that Follows.
The rectified sine wave now having only positive excursions is buffered by the third transistor and is then fed to the 74ls393
Counter ic which is configured as a divide by 256 counter.
The output of the ic pin 6 and ground is connected to the frequency meter.

NOTES
The 7805 regulator powers the IC and the last 2 transistors
The circuit operates from a 9V battery which also feeds the regulator
The Ic consists of two counters in one package of 14 pins hence you need just one.
PIN 14 is VCC and PIN 7 is ground
The ic is TTl IC

PERFORMANCE AND GETTING YOUR READING
My own digital meter can read frequency so I use it to take the reading.
I programmed my calculator to get me the inductance value from the reading. A simple computer programme can do this as well.
Actual frequency= Frequency reading*256 (the counters have scaled down the frequency by 256 times)

Actual frequency =1/2Pi SQRT(L.10^-15)

So the last equation allows you to solve for the value of the inductance Lx which will be in microhenries.


ADDITIONAL COMMENTS
This inductance measuring scheme works well for inductances of even low values less than 1uH. However the lower
Values could have error due to the circuit including test lead inductance. The circuit is that sensitive. I play with some tricks to get around this which I will discuss later if people are interested in the circuit. I wish it was a stand alone unit but here in my country NIGERIA(IN WEST AFRICA) and my city Ibadan there are no fancy PICS or Digital displays to make it a stand alone unit so I just have to make do with Simple IC�S and transistors.

Sorry the equations don�t look too neat I hope you get them though.
Any comments about this circuit can be mailed to me and I hope somebody finds it interesting enough to construct And possibly make a stand alone unit with microprocessors or PICS and displays that I haven�t got. Thanks to Bernardo Dimacali for helping me put the equation in a good and clear form.
tosinopro@yahoo.com

Честотомер, измервател на капацитет и индуктивност– FCL-meter

Частотометр, измеритель ёмкости и индуктивности – FCL-meter
В лаборатории радиолюбителя-конструктора (и в особенности коротковолновика) помимо уже “обычных” цифрового мультиметра и осциллографа находят место и более специфические измерительные приборы– генераторы сигналов, измерители АЧХ, анализаторы спектра, ВЧ мосты и т.д. Подобные приборы, как правило, приобретаются из числа списанных за относительно небольшие (по сравнению с новыми) деньги и занимают достойное место на столе конструктора. Самостоятельное их изготовление в домашних условиях практически не возможно, по крайней мере, для рядового любителя.

В то же время есть ряд приборов, самостоятельное повторение которых не только возможно, но и необходимо по причине их редкости, специфичности или же требований к габаритно-массовым показателям. Это всевозможные приставки к мультиметрам и ГИРы, испытатели и частотометры, LC-метры и прочее. Благодаря всё большей доступности программируемых компонент и PIC-микроконтроллеров в частности, а также огромному объёму информации по их использованию в Internet, самостоятельное проектирование и изготовление домашней радиолаборатории стало вполне реальным делом доступным многим.

Описываемый ниже прибор позволяет в широких пределах измерять частоты электрических колебаний, а также ёмкость и индуктивность электронных компонентов с высокой точностью. Конструкция обладает минимальными размерами, массой и энергопотреблением, что позволяет пользоваться ею при работах на крышах, опорах и в полевых условиях.

Технические характеристики:

Частотометр Измеритель LC

Напряжение питания, В: 6…15

Ток потребления, мА: 14…17 15*

Пределы измерения, в режиме:

F1, МГц 0,01…65**

F2, МГц 10…950
С 0,01 пФ…0,5 мкФ

L 0,001 мкГн…5 Гн

Точность измерения, в режиме:

F1 +-1 Гц

F2 +-64 Гц

C 0,5 %

L 2…10 %***

Период отображения, сек, 1 0,25

Чувствительность, мВ

F1 10…25

F2 10…100

Габариты, мм: 110х65х30

* – в режиме самокалибровки в зависимости от типа реле до 50 мА на 2 сек.

** – нижний предел может быть расширен до единиц Гц, см. ниже; верхний в зависимости от микроконтроллера до 68 МГц

*** – погрешность возрастает с ростом активного сопротивления; для компенсации влияния собственной “паразитной” ёмкости имеется функция коррекции показаний и отображения значения этой емкости. Для малогабаритных катушек с большим активным сопротивлением (более 20 Ом) и замкнутым магнитопроводом без зазора погрешность существенно увеличивается.

Принцип работы:

В режиме частотометра прибор работает по широко известному методу измерения PIC-микроконтроллером числа колебаний в единицу времени с досчётом предварительного делителя, что и обеспечивает такие высокие показатели. В режиме F2 подключается дополнительный внешний высокочастотный делитель на 64 (при небольшой коррекции программы возможно использование делителей с другим коэффициентом).

При измерении индуктивностей и ёмкостей прибор работает по резонансному принципу, хорошо описанному в [1]. Вкратце. Измеряемый элемент включается в колебательный контур с известными параметрами, входящий в состав измерительного генератора. По изменению генерируёмой частоты по общеизвестной формуле f2=1/4π2LC рассчитывается искомое значение. Для определения собственных параметров контура к нему подключается известная дополнительная емкость, по той же формуле высчитываются индуктивность контура и его емкость, включая конструктивную.

Данный метод применительно к работам [1], [2], [3] имеет существенный недостаток, заключающийся в увеличении погрешности при измерении больших (более 10 мГн) индуктивностей со значительной собственной ёмкостью. Показания прибора в таком случае могут быть завышены в 2-10 раз. Для устранения этого недостатка автором применена функция определения собственной “паразитной” ёмкости и пересчёта индуктивности с её учётом. Для этого калибровка проводится при подключенной измеряемой индуктивности. Далее происходит расчёт и отображение ”правильной” индуктивности и её “собственной” ёмкости, точность измерения которой около 2…10% с уклоном в меньшую сторону. Данный метод также не идеален из-за распределения “собственной” ёмкости между измеряемой и измерительной индуктивностями, что заметно проявляется при их соизмеримых значениях. Если же измеряемая индуктивность более 10 мГн, т.е. в 100 раз больше измерительной катушки генератора (100 мкГн), то это влияние ничтожно и показания прибора близки к истинным.

Принципиальная схема:

Электрическая схема прибора показана на рис. 1. В схеме можно выделить следующие основные узлы: измерительный генератор на DA1, входной усилитель режима F1 на VT1, входной делитель (прескалер) режима F2– DD1, коммутатор сигналов на DD2, блок измерения и индикации на DD3 и LCD, а также стабилизатор напряжения.




Измерительный генератор собран на микросхеме-компараторе LM311. Данная схема хорошо зарекомендовала себя в качестве генератора частоты до 800 кГц, обеспечивая на выходе сигнал, близкий к меандру. Для обеспечения стабильных показаний генератор требует согласованной по сопротивлению и стабильной нагрузки.

Частотозадающими элементами генератора являются измерительная катушка L1 и конденсатор C1, а также коммутируемый микроконтроллером эталонный конденсатор C2. В зависимости от режима работы L1 подключается к клеммам XS1 последовательно или параллельно.

С выхода генератора сигнал через развязывающий резистор R7 поступает на коммутатор DD2 CD4066.

На транзисторе VT1 собран усилитель сигнала частотометра F1. Схема особенностей не имеет за исключением резистора R8, необходимого для питания выносного усилителя с малой входной ёмкостью, во многом расширяющего область применения прибора. Его схема показана на рис. 2.

При пользовании прибором без внешнего усилителя необходимо помнить, что его вход находится под напряжением 5 Вольт, и поэтому необходим развязывающий конденсатор в сигнальной цепи.

Предделитель частотометра F2 собран по типовой для большинства подобных прескалеров схеме, лишь введены ограничительные диоды VD3, VD4. Необходимо заметить, что при отсутствии сигнала предделитель самовозбуждается на частотах около 800-850 МГц, что является типичным для высокочастотных делителей. Самовозбуждение пропадает с подачей на вход сигнала от источника с входным сопротивлением близким к 50 Ом. Сигнал с усилителя и прескалера поступает на DD2.

Главная роль в приборе принадлежит микроконтроллеру DD3 PIC16F84A. Данный микроконтроллер пользуется огромной и заслуженной популярностью у конструкторов благодаря не только хорошим техническим параметрам и небольшой цене, но и простоте в программировании и обилию различных праметров его использования как от производителя, компании MicroChip, так и всех, кто применял его в своих конструкциях. Желающим получить подробную информацию достаточно в любом поисковике Internet’а ввести слова PIC, PIC16F84 или MicroChip. Результат поиска Вам понравится.

Сигнал с DD2 поступает на формирователь, выполненный на транзисторе VT2. Выход формирователя непосредственно подключен к входящему в микроконтроллер триггеру Шмидта. Результат расчётов выводится на алфавитно-цифровой дисплей с интерфейсом HD44780. Микроконтроллер тактируется частотой 4МГц, при этом его быстродействие составляет 1млн. операций в секунду. В приборе предусмотрена возможность внутрисхемного программирования посредством разъёма ISCP (in circuit serial programming). Для этого необходимо удалить перемычку XF1, изолировав этим цепь питания микроконтроллера от остальной схемы. Далее присоединяем программатор к разъёму и “зашиваем” программу, после чего не забываем установить перемычку. Такой способ особенно удобен при работе с микроконтроллерами в корпусе для поверхностного монтажа (SOIC).

Управление режимами осуществляется тремя кнопочными переключателями SA1–SA3 и будет подробно описано ниже. Данные переключатели не только включают нужный режим, но и обесточивают не задействованные в данном режиме узлы, снижая общее энергопотребление. На транзисторе VT3 собран ключ управления реле, подключающего эталонный конденсатор C2.

Микросхема DA2 является высококачественным стабилизатором 5 Вольт с низким остаточным напряжением и сигнализатором разряда питающей батареи. Эта микросхема специально разрабатывалась для использования в устройствах с низким токопотреблением и батарейным питанием. В питающей цепи установлен диод VD7 для защиты прибора от переполюсовки. Пренебрегать им не стоит!!!

При использовании индикатора, требующего отрицательного напряжения, необходимо по схеме рис. 3 собрать источник отрицательного напряжения. Источник обеспечивает до –4 Вольт при использовании в качестве 3VD1, 3VD2 германиевых диодов или с барьером Шоттки.

Схема программатора JDM, доработанного для внутрисхемного программирования, приведена на рис. 4. Подробнее о программировании будет сказано ниже в соответствующем разделе.


Детали и конструкция:

Большинство использованных в авторском устройстве деталей рассчитано на планарный монтаж (SMD), под них же спроектирована печатная плата. Но вместо них могут быть использованы аналогичные более доступные отечественного производства с ”обычными” выводами без ухудшения параметров прибора и с соответствующим изменением печатной платы. VT1, VT2 и 2VT2 могут быть заменены на КТ368, КТ339, КТ315 и пр. В случае с КТ315 следует ожидать небольшое падение чувствительности на на верхнем участке диапазона F1. VT3– КТ315, КТ3102. 2VT1– КП303, КП307. VD1, 2, 5, 6– КД522, 521, 503. В качестве VD3, 4 желательно применить pin-диоды с минимальной собственной ёмкостью, например КД409 и пр. но вполне можно обойтись и КД503. VD7– для уменьшения падения напряжения желательно выбрать с барьером Шоттки– 1N5819, или обычный из указанных выше.

DA1– LM311, IL311, К544СА3, предпочтение следует отдать IL311 завода «Интеграл», так как они лучше работают в необычной роли генератора [2]. DA2– прямых аналогов не имеет, но допускается замена на обыкновенную КР142ЕН5А с соответствующим изменением схемы и отказом от сигнализации разряда батареи. Вывод 18 DD3 в таком случае необходимо оставить подтянутым к Vdd через резистор R23. DD1– выпускается множество прескалеров подобного типа, например SA701D, SA702D, совпадающий по выводам с применённым SP8704. DD2– xx4066, 74HC4066, К561КТ3. DD3– PIC16F84A прямых аналогов не имеет, обязательно наличие индекса А (с ОЗУ в 68 байт). При некоторой коррекции программы возможно использование более “продвинутого” PIC16F628A, имеющего вдвое большую память программ и быстродействие до 5 млн. операций в секунду.

В авторском приборе использован алфавитно-цифровой двустрочный по 8 символов в строке дисплей производства Siemens, требующий отрицательного напряжения в 4 вольта и поддерживающий протокол контроллера HD44780. Для такого и подобного дисплеев необходимо загружать программу FCL2x8.hex. Значительно удобнее в работе прибор с дисплеем формата 2*16. Такие индикаторы выпускаются множеством фирм, например Wintek, Bolumin, DataVision, и содержат в своём названии цифры 1602. При использовании доступного SC1602 фирмы SunLike необходимо поменять местами его выводы 1 и 2 (1–Vdd, 2–Gnd). Для таких дисплеев (2х16) используется программа FCL2x16.hex. Подобные дисплеи обычно не требуют отрицательного напряжения.

Особое внимание необходимо уделить выбору реле К1. Прежде всего, оно должно уверенно срабатывать при напряжении 4,5 вольт. Во-вторых, сопротивление замкнутых контактов (при подаче указанного напряжения) должно быть минимальным, но не более 0,5 Ом. Многие малогабаритные герконовые реле с потреблением в 5-15 мА от импортных телефонных аппаратов имеют сопротивление порядка 2-4 Ом, что недопустимо в данном случае. В авторском варианте использовано реле TIANBO TR5V.

В качестве XS1 удобно использовать акустические зажимы или линейку из 8-10 цанговых контактов (половинку панельки под м/с)

Важнейшим элементом, от качества которого зависит точность и стабильность показаний измерителя LC, является катушка L1. Она должна обладать максимальной добротностью и минимальной собственной ёмкостью. Неплохо здесь работают обыкновенные дроссели Д, ДМ, ДПМ индуктивностью 100-125 мкГн.

К конденсатору C1 требования также довольно высокие, особенно по термостабильности. Это может быть КМ5 (M47), К71-7, КСО ёмкостью 510…680 пФ.

Таким же должен быть и C2, но в пределах 820…2200 пФ.

Прибор собран на двусторонней плате размерами 72х61 мм. Фольга с верхней стороны практически полностью сохранена (см. файл FCL-meter.lay) за исключением окружения элементов контура (для уменьшения конструктивной ёмкости). Элементы SA1–SA4, VD7, ZQ1, L1, L2, K1, индикатор и пару перемычек расположены с верхней стороны платы. Длина проводников от измерительных зажимов XS1 до соответствующих контактов на печатной плате должна быть минимальна. Разъём питания XS2 установлен со стороны проводников. Плата помещена в стандартный пластмассовый корпус 110х65х30 мм. с отсеком для батареи питания типа “Крона”.

Для расширения нижней границы измерения частоты до единиц герц необходимо параллельно С7, С9 и С15 подключить электролитические конденсаторы 10 мк.

Программирование и настройка

Включать прибор с установленным, но незапрограммированым микроконтроллером не рекомендуется!!!

Начинать сборку прибора необходимо с установки элементов стабилизатора напряжения и установки подстроечным резистором R22 напряжения 5.0 вольт на выводе 1 микросхемы DA2. После этого можно устанавливать все остальные элементы кроме DD3 и индикатора. Ток потребления не должен превышать 10-15 мА при различных положениях SA1-SA3.

Для программирования микроконтроллера можно воспользоваться разъёмом ISCP. На время программирования перемычка XF1 удаляется (конструкция разъёма иного не допускает). Для программирования рекомендуется использовать некоммерческую программу IC-Prog , последнюю версию которой можно бесплатно загрузить с www.ic-prog.com (около 600 кбайт). В установках программатора (F3) необходимо выбрать JDM Programmer, убрать все птички в разделе Communication и выбрать порт, к которому подключен программатор.

Прежде чем загрузить в программу одну из прошивок FCL2x8.hex или FCL2x16.hex, необходимо выбрать тип микроконтроллера – PIC16F84A, остальные флаги автоматически установятся после открытия файла прошивки и изменять их нежелательно. При программировании важно, чтобы общий провод компьютера не имел контакта с общим проводом программируемого устройства, иначе данные не запишутся.

Усилитель-формирователь и измерительный генератор в настройке не нуждаются. Для достижения максимальной чувствительности можно подобрать резисторы R9 и R14.

Дальнейшая настройка прибора проводится с установленными DD3 и LCD в следующем порядке:

1. Ток потребления не должен превышать 20 мА в любом режиме (кроме момента срабатывания реле).

2. Резистором R16 устанавливается желаемая контрастность изображения.

3. В режиме частотометра F1 конденсатором С22 добиваются правильных показаний по промышленному частотометру или иным способом. Возможно использование в качестве эталонных источников частоты гибридных кварцевых генераторов от радио и сотовых телефонов (12,8МГц, 14,85Мгц и пр.) или, в крайнем случае, компьютерные 14,318МГц и др. Расположение выводов питания (5 или 3 вольт) у модулей стандартное для цифровых микросхем (7– минус и 14–плюс), сигнал снимается вывода 8. Если настройка происходит при крайнем положении ротора, то придётся подобрать и ёмкость C23.

4. Далее необходимо зайти в режим установки констант (см. ниже в разделе ”Работа с прибором”). Константа X1 устанавливается численно равной ёмкости конденсатора С2 в пикофарадах. Константа X2 равна 1.000 и может быть скорректирована позже при настройке измерителя индуктивности.

5. Для дальнейшей настройки необходимо иметь набор (1-3 штуки) конденсаторов и индуктивностей с известными значениями (желательна точность лучше 1%). Самокалибровка прибора должна проходить с учётом конструктивной ёмкости зажимов (см. ниже описание вариантов самокалибровки).

6. В режиме измерения ёмкости отмеряем известную ёмкость, далее номинал конденсатора делим на показания прибора, это значение будет использовано для корректировки константы X1. Можно повторить эту операцию с другими конденсаторами и найти среднее арифметическое отношений их номиналов к показаниям. Новое значение константы X1 равно произведению найденного выше коэффициента на “старое” её значение. Это значение необходимо записать до перехода к следующему пункту.

7. В режиме измерения индуктивности аналогично находим отношение номинала к показаниям. Найденное отношение будет новой константой X2 и записывается в EEPROM аналогично X1. Для настройки желательно использовать индуктивности от 1 до 100 мкГн (лучше несколько из этого диапазона и найти среднее значение). Если имеется катушка с индуктивностью в несколько десятков-сотен миллигенри с известными значениями индуктивности и собственной ёмкости, то можно проверить работу режима двойной калибровки. Показания собственной ёмкости, как правило, несколько занижены (см. выше).

На этом настройку прибора можно считать завершённой.

Работа с прибором

Режим частотометра. Для входа в данный режим необходимо вжать SA1 ”Lx” и SA2 “Cx”. Выбор пределов F1/F2 осуществляется переключателем SA3: отжат – F1, вжат – F2. С прошивкой для дисплея 2х16 символов на дисплее отображается надпись “Frequency” XX,XXX.xxx MHz или XXX,XXX.xx MHz. Для дисплея 2х8 соответственно “F=” XXXXXxxx или XXXXXXxx MHz, вместо десятичной точки здесь используется символ □ над значением частоты.

Режим самокалибровки. Для измерения индуктивностей и ёмкостей прибору необходимо пройти самокалибровку. Для этого после подачи питания необходимо отжать SA1 ”Lx” и SA2 ”Сx” (какой именно – подскажет надпись L или C). После чего прибор войдёт в режим самокалибровки и отобразит “Calibration” или ”WAIT”. После этого нужно сразу же вжать SA2 ”Сx”. Сделать это нужно достаточно быстро не дожидаясь срабатывания реле. Если же пропустить последний пункт, то ёмкость клемм не будет учтена прибором и “нулевые” показания в режиме ёмкости будут 1-2 пФ. Подобная калибровка (с вжатием SA2 ”Cx”) позволяет учитывать емкость выносных щупов-зажимов с собственной ёмкостью до 500 pF, однако пользоваться такими щупами при измерении индуктивностей до 10mH нельзя.


Режим “Cx” может быть выбран после калибровки нажатием на SA2 ”Cx”, SA1 ”Lx” должен быть отжат. При этом выводится “Capacitance” XXXX xF или “C=” XXXX xF.


Режим ”Lx” активизируется при нажатом SA1 ”Lx” и отжатом SA2 ”Cx”. Вход в режим двойной калибровки (для индуктивностей более 10 миллигенри) происходит при любом изменении положения SA3 ”F1/F2”, при этом помимо индуктивности отображается и собственная ёмкость катушки, что может быть очень полезно. На дисплее отображается “Inductance” XXXX xH или ”L=” XXXX xH. Выход из данного режима происходит автоматически при извлечении катушки из зажимов.

Возможен переход в любой последовательности между перечисленными выше режимами. Например, сначала частотометр, затем калибровка, индуктивность, ёмкость, индуктивность, калибровка (необходима, если прибор долгое время находился включеным, и параметры его генератора могли “уйти”), частотометр и т.д. При отжатии SA1 ”Lx” и SA2 ”Cx” перед входом в калибровку предусмотрена небольшая (3 секунды) пауза для исключения нежелательного входа в этот режим при простом переходе от одного режима к другому.

Режим установки констант. Данный режим необходим только при настройке прибора, поэтому вход в него предполагает подключение внешнего выключателя (или перемычки) между выводом 13 DD3 и общим, а также двух кнопок между выводами 10, 11 DD3 и общим проводом.

Для записи констант (см. выше) необходимо включить прибор при закороченном выключателе. На дисплее в зависимости от положения переключателя SA3 ”F1/F2” отразится “Constant X1” XXXX или “Constant X2” X.XXX. Кнопками можно изменять значение констант с шагом в один разряд. Для сохранения установленного значения необходимо изменить состояние SA3. Для выхода из режима необходимо разомкнуть выключатель и переключить SA3 или выключить питание. Запись в EEPROM происходит только при манипуляциях с SA3.

Файлы
прошивки и исходные тексты (.hex и
.asm): FCL-prog

Принципиальная
схема в (sPlan 5.0): FCL-sch.spl

Печатная плата (Sprint Layout 3.0 R): FCL-pcb.lay





22.03.2005. Доработки FCL-метра
Буевский Александр, Минск.

1. Для расширения диапазона измеряемых емкостей и индуктивностей необходимо соединить выводы 5 и 6 DA1.

2. Доработка входных цепей микроконтроллера (см. рис.) увеличит стабильность измерения частоты. Можно также использовать аналогичные микросхемы серий 1554, 1594, ALS, АС, НС, например 74AC14 или 74HC132 с изменениями в схеме.

3. Новейшая версия прошивки позволяет устанавливать любой (даже дробный) коэффициент деления предделителя. Увеличена частота обновления показаний частотомера.

Примечание. Коэффициент деления можно установить при программировании, для этого в ячейки EEPROM с адресами 0х04, 0х05 необходимо вписать в шестнадцатеричном представлении коэффициент деления, умноженный на 5.

Для установки коэффициента в процессе работы с прибором необходимо в режиме установок выставить Const X3 равной коэффициенту деления умноженному на 5. Выбор номера константы в новой версии прошивки происходит кнопками "C","L"; запись в память производится при любых изменениях переключателей "C"-"L"-"F".
25.03.2005. Доработки FCL-метра
Доработка схемы и печатные платы от Александра (US4IJR) - US4IJR.ZIP 59kb

25.09.2008.
Предлагаю хорошо зарекомендовавшую себя модификацию прибора от Олега Шипилова из города Корбина, Беларусь. Оригинально сделан измерительный разъем и сменная измерительная площадка (см. фото). Ниже краткий комментарий автора.

Рекомендую именно эту конструкцию к повторению - не пожалеете!
Александр Буевский, EU1ME

Элементы, отмеченные коричневым цветом на схеме "Схема FLC.spl", они же на картинке расположения элементов "1 сторона.tif" обведены прямоугольником со знаком вопроса, нужны для формирования отрицательного напряжения питания применённого индикатора. Для обычного 16-ти символьного индикатора они не нужны. Вывод Contr у такого индикатора подключается к движку переменного резистора сопротивлением 10-22 кОм. Два других вывода этого резистора подключаются на +5В и общий провод соответственно.

На изображениях с расположением элементов чёрными точками обозначены выводы элементов, припаивающиеся к контактным площадкам с одной из сторон, а красными точками - выводы или перемычки, которые должны припаиваться к контактным площадкам с обеих сторон.

Разъём входа частотомера применён от старой компьютерной звуковой карты. К такому разъёму подключался аудиокабкль от CD- рома. Выводы, запаиваемые в плату, у него изогнуты на 90 градусов относительно контактов. Два других разъёма аналогичны штырькам на материнской плате компьютера, которыми подключаются провода от PC speaker-а, кнопок и светодиодов передней панели.

Олег Шипилов
Кобрин, Беларусь

Модификация от Олега Шипилова FLC4.zip 356kb

USB осцилоскоп със PIC18F2550

PIC18F2550 USB HID Oscilloscope

PIC18F2550 USB HID OscilloscopeThis is a project that I’ve been planning on putting together for a long time. After creating an oscilloscope using a PIC12F675, I wanted to create a simple and effective USB oscilloscope using the higher performance PIC18F2550. During the development of this project, I learned quite a bit about USB HID communication, which allows me to quickly and effectively communicate with the desktop computer. Using HID means that this oscilloscope does not require drivers (only the oscilloscope software).

Full Circuit

PIC18F2550 USB HID Oscilloscope

The source and firmware for the circuit can be found at the bottom of the page. Each section of the circuit is labeled in the schematic. All of the sections and their components are described and discussed below. The part numbers for the components are linked to websites for data and more information when available.

Analog Input

PIC18F2550 USB HID Oscilloscope Analog Input

The analog input for the oscilloscope is connected to the A0 pin, which is configured to be an analog input. Please note that “The source impedance affects the offset voltage at the analog input (due to pin leakage current). The maximum recommended impedance for analog sources is 2.5 kΩ” (PIC18F2550, pp. 260).

Microcontroller

PIC18F2550 USB HID Oscilloscope Microcontroller

The microcontroller used is a Microchip PIC18F2550. I modified the PIC18F2550 Tiny PIC Bootloader assembly file so I could use a 20MHz crystal/resonator at 115,200 baud (the modified bootloader can be found at the bottom of the page). The PIC18F2550 runs at 48MHz using the internal PLL. R1 is a pull-up resistor necessary for operation. C1 is a stabilizing capacitor that is used for the onboard USB voltage regulator, which is used in this project. The component marked ‘RES’ is a 20MHz resonator.

RS232 Level Converter

PIC18F2550 USB HID Oscilloscope RS232 Level Converter

The microcontroller USART pins need to be connected to a RS-232 Level Converter to connect to a PC for firmware updates using the Tiny PIC Bootloader. Otherwise, after initial programming they can be left disconnected.

USB I/O

PIC18F2550 USB HID Oscilloscope USB I/O

The PIC is connected to the computer through a USB port and is bus-powered.

Source and Firmware

The PIC must initially programmed with the ‘SAC_tinybld18F2550usb _20MHz_115200_48MHz’ hex file to program the bootloader on the PIC. Then, using Tiny PIC Bootloader, the hex file can be placed on the chip using the Tiny PIC Bootloader frontend with ‘12h 34h 56h 78h 90h’ in the ‘List of codes to send first:’ in the ‘Options’ menu. Please feel free to contact me if you have any problems.
- SAC_tinybld18F2550usb_20MHz_115200_48MHz.HEX

- 18F2550 USB HID CRC Oscilloscope.c (hex)


- usb_desc_hid 8-byte.h

- Visual Basic example oscilloscope software with DFT

Example Oscilloscope Images

Генератор на правоъгълни и синусоидални колебания

Генератор синусоидальных и прямоугольных колебаний
Для точной настройки аппаратуры, в которой используется низкочастотное кодирование, необходим плавно перестраиваемый генератор синусоидальных колебаний, который можно использовать и для других целей, например, для настройки усилителей низкой частоты.

Генератор синусоидальных колебаний собирают по схеме моста Вина на транзисторах Т1, Т2 и Т3 (см. рисунок). Сдвоенный потенциометр R1/R2 предназначен для плавного изменения частоты. Переключение на любой из четырех частотных диапазонов (10—100 Гц, 0,1—1 кГц, 1—10 кГц или 10—100 кГц) производится переключением конденсаторов С1—С8. Выходное напряжение можно изменять скачкообразно (6 В, 0,6 В и 60 мВ) с помощью резисторов R11, R12 и R13, а для точной подстройки напряжения предназначен потенциометр R25. Потенциометром R4 регулируют амплитуду выходного напряжения и корректируют форму сигнала. Во всем диапазоне амплитуда должна оставаться примерно постоянной.

Для настройки иногда необходимы колебания правильной прямоугольной формы (с большим содержанием гармоник), с помощью которых можно оценить передаточную характеристику усилителя низкой частоты. Чтобы получить колебания такой формы, к выходу генератора синусоидальных колебаний подключают триггер Шмитта, собранный на транзисторах Т4 и Т5. Рабочую точку триггера Шмитта устанавливают потенциометром R15, изменяя симметрию колебаний прямоугольной формы. Как и тональные генераторы передатчика дискретных команд, генератор синусоидальных и прямоугольных колебаний настраивают с помощью калиброванного генератора низкой частоты и осциллографа.

Г. Миль. Электронное дистанционное управление моделями.

Пет начина за получаване на необходимата температура на поялника

Пять способов получения нужной температуры паяльника
Многие знают, что для получения качественной пайка при монтаже радиодеталей необходимо, чтобы температура жала паяльника соответствовала рабочей температуре припоя. У разных марок припоя она отличается. Если жало паяльника перегрето, припой будет окисляться и пайка получится недостаточно прочной. Кроме того, в этом случае жало паяльника быстро обгорает и припой вообще перестает на нем держаться. Качественная пайка имеет зеркальный блеск после остывания, и получить ее можно только при определенной температуре. Так, для наиболее распространенной марки припоя ПОС-61 температура пайки 190...260°С. Рекомендуемая температура пайки микросхем 235±5°С при продолжительности не более 2 с.

При покупке простейшего дешевого паяльника на сетевое напряжение 220 В, как правило, выясняется, что он перегревается и плохо паяет. Устранить эту проблему можно четырьмя путями.

Способ 1-й. Если паяльник имеет жало в виде стержня, который фиксируется на корпусе с помощью винта (рис. 5.7), то, регулируя длину погружения стержня в нагреватель, можно легко плавно изменить температуру. Но такую конструкцию крепления жала имеют не все паяльники, и этот метод может оказаться неприемлемым.

Рис. 5.7. Конструкция паяльника с перемещаемым жалом

Способ 2-й. Можно воспользоваться ЛАТРом или трансформатором с большим числом отводов. В этом случае температура регулируется изменением подаваемого на обмотку нагревателя напряжения.

Способ 3-й. Последовательно с нагревателем паяльника включается добавочный резистор (реостат). При этом мощность резистора должна быть такой же, как и у паяльника, а номинал сопротивления подбираем для получения нужной температуры. Такой добавочный резистор имеет большие габариты и греется, что неудобно.

Способ 4-й. Электронный регулятор, рис. 5.8, позволяет плавно менять (переменным резистором R2) температуру нагревателя в широких пределах. Устройство имеет бестрансформаторное питание и малые габариты, что позволяет разместить его в подставке под паяльник. Схема не критична к типам деталей, и ее настройка заключается в подборе номинала резистора R4 (при нулевом значении R2) для получения максимального напряжения на нагревателе. Подключаемый паяльник может иметь мощность от 15 до 300 Вт, а при замене диодов VD1 ...VD4 на больший ток — до 1000 Вт.

Рис. 5.8. Схема регулятора температуры

В случае, если паяльник рассчитан на более низкое номинальное напряжение питания (48 или 36 В), потребуется снижающий напряжение трансформатор, а на схему электронного регулятора может подаваться пониженное напряжение. В этом случае для сохранения ее работоспособности потребуется пропорционально входному напряжению уменьшить номинал резистора R1.

Способ 5-й. Позволяет автоматически поддерживать заданную температуру паяльника с точностью 1°С и используется для монтажа радиоэлементов микроэлектроники, очень критичных к перегреву. В этом случае потребуется приобрести паяльник с уже установленной внутри термопарой.

Схема термостабилизатора, рис. 5.9, выполнена на одной сдвоенной микросхеме DA1 (140УД20А) и симметричном тиристоре (симисторе) VS1. На элементе DA1.1 собран дифференциальный усилитель сигнала с термопары, а на DA1.2 — интегратор, который управляет работой генератора импульсов на одно переходном транзисторе VT1. Импульсы через разделительный трансформатор Т1 поступают на управление коммутатором VS1.

Рис. 5.9. Электрическая схема термостабилизатора

Использование в схеме интегратора, вместо обычно часто применяемого компаратора, позволяет обеспечить мягкую характеристику изменения мощности в нагревателе при выходе на режим термостабилизации. Это осуществляется за счет изменения времени заряда конденсатора С10, от которого зависит частота генератора, а значит, и начальный угол открывания симистора. Пока напряжение с выхода DA1/12 не превысит пороговое значение (на DA1/6), установленное резисторами, связанными с переключателем SA2, на выходе микросхемы DA1/10 будет напряжение +12 В, что обеспечит работу генератора (VT1) на максимальной частоте — симистор будет полностью открыт.

Для питания устройства потребуется трансформатор с двумя дополнительными обмотками по 18 В или одна, но с отводом в середине. Мощность трансформатора должна соответствовать мощности паяльника (электрическая схема блока управления потребляет ток не более 15 мА).

Импульсный трансформатор Т2 имеет такие же параметры, как и в схеме на рис. 4.10. Остальные детали могут применяться любого типа. Микросхему DA1 можно заменить двумя из серии 140УД7, но при этом может снизиться точность поддержания температуры.

При настройке термостабилизатора для полного открывания симистора может потребоваться поменять местами выводы на одной из обмоток импульсного трансформатора Т2 (важна фазировка управляющего импульса). Подстроечными резисторами, отмеченными "*", устанавливается необходимая температура при соответствующем положении переключателя SA1. Более точно нужную температуру можно установить при помощи резистора R15.

Чуть не забыл указать еще один способ, который может являться дополнением или разновидностью третьего. Вместо добавочного гасящего резистора можно использовать неполярный конденсатор из серии МБМ. Он обладает емкостным сопротивлением на частоте 50 Гц: Хс=1/314С. Чем больше номинал емкости, тем меньше ее сопротивление.

Универсален нискочестотен генератор

Универсальный генератор низкой частоты
А. БУЛЫГИН, г. Кострома

Данный генератор уже на протяжении многих лет используется для проверки и настройки различной бытовой аппаратуры. Генератор вырабатывает переменное напряжение симметричной прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм и предназначен для проверки и настройки различной низкочастотной аппаратуры.

Автор не является разработчиком генератора. Ранее он был описана в [1, 2, 3]. Простота схемы и функциональные возможности делают генератор доступным для повторения.

Электрическая принципиальная схема приведена на рисунке.

Основные технические характеристики:

Частота генерируемых колебаний
(регулируется ступенями и плавно), Гц ............ 0,1...10000
Выходное напряжение, В ............................ 1...10
Коэффициент гармоник синусоидального
напряжения на частотах ниже 5 кГц, не более, % ... 1,5

Устройство состоит из генератора напряжения треугольной формы, выполненного на микросхемах DA1...DA3, преобразователя этого напряжения в синусоидальное на транзисторах VT1, VT2, каскада, компенсирующего вносимое преобразователем ослабление сигнала на микросхеме DA4, и оконечного усилителя на микросхеме DA5. Генератор напряжения треугольной формы состоит из компаратора на операционном усилителе (ОУ) DA1, интегратора на ОУ DA2 и усилительного каскада на ОУ DA3. Напряжение такой формы получается в результате заряда-разряда конденсаторов СЗ...С6 неизменным током, определяемым напряжением в точке "а" и сопротивлением резистора R4 или R5 (в зависимости от положения переключателя SA1).

При напряжении на выходе компаратора DA1, близком к -10 В, напряжение в точке "а" складывается из прямого падения напряжения на стабилитроне VD1 и напряжения стабилизации стабилитрона VD2; при напряжении, близком к +12 В, - из прямого напряжения на стабилитроне VD2 и напряжения стабилизации стабилитрона VD1. При тщательно подобранных стабилитронах напряжения в точке "а" в обоих случаях одинаковы (отличаются только знаком), и ток через конденсаторы С3...С6 (как зарядный, так и разрядный) определяется выражением:

где R - сопротивление резистора R4 или R5. Изменение полярности напряжения на выходе компаратора происходит в момент, когда усиленное усилителем DA3 линейно нарастающее или спадающее напряжение на инвертирующем входе становится равным напряжению на его неинвертирующем входе.

Требуемый период генерируемых колебаний устанавливают грубо переключателем SA1, а плавно - переменным резистором R7. Зависимость периода колебаний Т от сопротивления этого резистора линейная:

где R и С - соответственно сопротивление и емкость конденсатора, включаемых переключателем SA1.

Для получения напряжения синусоидальной формы применен нелинейный преобразователь, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и диодах VD3...VD10. Делители R13...R16 и R21...R24 в их эмиттерных цепях создают опорные напряжения, определяющие напряжения открывания диодов. В зависимости от амплитуды напряжения треугольной формы, поступающего с выхода усилителя DA3, соответствующий диод открывается и коэффициент передачи делителя, образованного резистором R18 и нелинейным преобразователем, изменяется. Поскольку открывание диодов происходит плавно, плавно изменяется и коэффициент передачи делителя и на неинвертирующий вход DA4 поступает напряжение, близкое по форме к синусоидальному. Диоды VD3...VD6 формируют отрицательную полуволну напряжения, VD7...VD10 - положительную. Симметричности формы добиваются подстроечными резисторами R12 и R26. Указанного коэффициента гармоник синусоидального напряжения добиваются подбором диодов (по вольтамперным характеристикам) и резисторов R13...R24 (отклонение от указанных на схеме номиналов не более 1 %).

Нужную форму сигнала выбирают переключателем SA2, амплитуду регулируют переменным резистором R30. Для питания генератора необходим двухполярный источник, обеспечивающий при напряжении +12 В ток не менее 25 мА. При монтаже между выводами питания усилителей DA1, DA5 и общим проводом необходимо включить керамические конденсаторы емкостью 0,1...0,5 мкФ.

Литература

1. Новаков Е., Мудров Н. Низкочастотен функционален генератор. -Радио, телевизия, электроника, 1982, №9, с. 16-17.
2. Радио, 1983, №3, с. 58.
3. Алексеенко А. Г. Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. -М.: Радио и связь, 1985. с. 172-174.

Радиолюбитель 2/2002