Простой измеритель ёмкости и индуктивности на микроконтроллере AT89C2051. Радиотехника, электроника и схемы своими руками

Радиотехника, электроника и схемы своими руками

Простой измеритель ёмкости и индуктивности на микроконтроллере AT89C2051

В каждой домашней лаборатории радиолюбителя должен быть полезнейший прибор - измеритель ёмкости и индуктивности. Следует ли говорить, что он должен охватывать как можно большие диапазоны измерений. Для конденсаторов - это от пикофарада до, как минимум, единиц микрофарад. Прежде всего, это необходимо для измерения ёмкости smd-конденсаторов. Измерение индуктивности должно быть также в максимально возможных пределах. Обязательной должна быть возможности калибровки измерителя для учёта погрешности щупов, ёмкости монтажа и т.п.

Всем этим требованиям удовлетворяет прибор, схема которого показана ниже. Благодаря применению LM311 в задающем генераторе обеспечивается максимальная устойчивость генерации на низких частотах, что расширяет диапазон измерений на больших значениях. Минимальное значение измерения для ёмкости здесь - 0.01пФ, верхнее значение - не определено. Индуктивность - от 0 до десятков Генри. Программно значения диапазонов измерений никак не ограничены. То есть будет работать до тех значений измеряемых ёмкостей и индуктивностей, пока работает генератор на LM311. Показания отображаются на стандартном двухстрочном индикаторе по 16 символов в строке (16*2).

Нажмите, чтобы увеличить
Измеритель ёмкости и индуктивности построен на основе одного из самых распространённых когда-то микроконтроллеров - AT89C2051. Специально для него разработан простой программатор. Найти данный микроконтроллер пока ещё можно, хоть это и становится всё сложней. Аналогично с кварцевым резонатором на 11.059 дня него - найти можно, но не везде.

Прибор работает в двух режимах: это измерение ёмкости конденсаторов и измерение индуктивности. Переключение осуществляется двумя зависимыми переключателями: когда один нажат, другой выключается. И, соответственно, когда нажат второй, выключается первый. Это, на первый взгляд, странное решение, позволило отказаться от применения электромагнитного реле и упростить конструкцию.

Калибровка выполняется один раз после включения нужного режима измерения. После выключения прибора калибровка не сохраняется, но это и не нужно. Калибровка учитывает все паразитные ёмкости и индуктивности, которые могут отличаться просто от положения прибора и оператора в пространстве, от взаимного расположения проводов щупов и т.д. Поэтому последовательность такая: включили прибор, выбрали режим, произвели калибровку, можно измерять сколько угодно.

Калибровка для режима измерения ёмкости:
1. Включить прибор, выбрать режим C
2. Взять щупы в руки в такое положение, в котором будет производиться измерение
3. Нажать и отпустить кнопку калибровки

Калибровка для режима измерения индуктивности:
1. Включить прибор, выбрать режим L
2. Взять щупы в руки и закоротить их
3. Нажать и отпустить кнопку калибровки

Как видите, всё очень просто. Никакой наладки прибора не требуется. Таким образом, он лишён недостатков многих аналогичных разработок, которые требуют замеров, расчётов, перепрошивок с заменой рассчитанных констант и т.п.

Авторская страница проекта:

Настоятельно рекомендуем ознакомиться с оригинальным описанием, там же есть авторский вариант печатной платы, на котором в большом количестве присутствуют полигоны массы - это более правильно для подобных приборов.

Значение индуктивности дросселя L, как оказалось, не принципиально: при калибровке программа автоматически подстроится под значение частоты генерации с замкнутыми щупами. Однако, тем не менее, это значение должно быть близко к тому, которое указано на схеме.

Файлы:

прошивка v.1: lcmeter1.hex
прошивка v.2: lcmeter2.asm - необходимо компилировать
авторская печатная плата: lcboard.zip + расположение деталей
наш вариант печатной платы: lc_meter.brd (Eagle Layout) - односторонняя плата без полигонов, есть перемычки. Все детали кроме двух конденсаторов по 22пФ - выводные.