RLC i ESR mjerač, odnosno uređaj za mjerenje kondenzatora, induktiviteta i otpornika niskog otpora. LC Meter Instrument za mjerenje kapacitivnosti i induktivnosti na PIC16F628A Domaći krugovi digitalnog mjerača l c f

Razmatran je krug za mjerenje kapacitivnosti kondenzatora i induktivnosti zavojnica, koji je izrađen na samo pet tranzistora i, unatoč svojoj jednostavnosti i dostupnosti, omogućava određivanje kapacitivnosti i induktivnosti zavojnica s prihvatljivom točnošću u širokom rasponu. Postoje četiri podopsega za kondenzatore i čak pet podopsega za zavojnice. Nakon prilično jednostavne procedure kalibracije, koristeći dva otpornika za podešavanje, maksimalna greška će biti oko 3%, što, vidite, uopće nije loše za domaći radio-amaterski proizvod.

Predlažem da zalemite ovaj jednostavan krug LC mjerača vlastitim rukama. Osnova radioamaterskih domaćih proizvoda je generator napravljen na VT1, VT2 i radio komponentama uprtača. Njegova radna frekvencija je određena LC parametrima oscilatornog kola, koji se sastoji od nepoznatog kapaciteta Cx i zavojnice L1 spojenih paralelno, u načinu određivanja nepoznate kapacitivnosti - kontakti X1 i X2 moraju biti zatvoreni, a u načinu mjerenja induktivnosti Lx, serijski je spojen sa zavojnicom L1 i kondenzatorom C1 povezanim paralelno.

Sa nepoznatim elementom spojenim na LC-metar, generator počinje da radi na nekoj frekvenciji, što se fiksira vrlo jednostavnim frekventnim mjeračem sastavljenim na tranzistorima VT3 i VT4. Zatim se vrijednost frekvencije pretvara u jednosmjernu struju, koja skreće iglu mikroampermetra.

Sklop kruga mjerača induktiviteta. Preporučuje se da spojne žice budu što kraće za povezivanje nepoznatih elemenata. Nakon završetka procesa generalne montaže, potrebno je kalibrirati konstrukciju u svim rasponima.

Kalibracija se vrši odabirom otpora podešavanja otpornika R12 i R15 kada su spojeni na mjerne terminale radio elemenata sa poznatim vrijednostima. Pošto će u jednom opsegu vrednost podešavanja otpornika biti ista, au drugom različita, potrebno je odrediti nešto prosečno za sve opsege, pri čemu greška merenja ne bi trebalo da prelazi 3%.

Ovaj prilično precizan LC mjerač je montiran na mikrokontroleru PIC16F628A. Dizajn LC merača je zasnovan na frekventnom meraču sa LC oscilatorom čija se frekvencija menja u zavisnosti od izmerenih vrednosti induktivnosti ili kapacitivnosti i kao rezultat se izračunava. Preciznost frekvencije je do 1 Hz.

Relej RL1 je potreban za odabir načina mjerenja L ili C. Brojač radi na bazi matematičkih jednačina. Za obe nepoznate L I C, Jednačine 1 i 2 su opšte.

Kalibracija

Kada je napajanje uključeno, instrument se automatski kalibrira. Početni način rada je induktivnost. Pričekajte nekoliko minuta da se sklopovi uređaja zagriju, a zatim pritisnite prekidač "nula" za ponovno kalibraciju. Displej bi trebao prikazati vrijednosti ind = 0,00. Sada povežite vrijednost ispitnog induktora, kao što je 10uH ili 100uH. LC metar bi trebao prikazati tačnu vrijednost na ekranu. Postoje kratkospojnici za konfiguraciju brojača. Jp1 ~ Jp4.

Dizajn mjerača induktiviteta u nastavku je vrlo jednostavan za ponavljanje i sastoji se od minimuma radio komponenti. Opseg mjerenja induktivnosti: - 10nG - 1000nG; 1mcg - 1000mcg; 1mg - 100mg. Opseg mjerenja kapacitivnosti:- 0.1pF - 1000pF - 1nF - 900nF

Merni uređaj podržava automatsku kalibraciju pri uključivanju, što eliminiše mogućnost ljudske greške prilikom ručne kalibracije. Apsolutno, u bilo kom trenutku možete ponovo kalibrisati merač jednostavnim pritiskom na dugme za resetovanje. Uređaj ima automatski odabir opsega mjerenja.

Nema potrebe za korištenjem preciznih i skupih radio komponenti u dizajnu uređaja. Jedina stvar je da morate imati jedan "spoljašnji" kapacitet čija se vrednost sa velikom tačnošću zna. Dva kondenzatora od 1000 pF bi trebala biti normalnog kvaliteta, po mogućnosti polistiren, a dva kondenzatora od 10 mikrofarada bi trebala biti tantala.

Kvarc se mora uzeti tačno na 4.000 MHz. Svaka neusklađenost frekvencije od 1% rezultirat će greškom mjerenja od 2%. Relej sa malom strujom zavojnice, kao mikrokontroler nije u stanju da obezbedi struju veću od 30 mA. Ne zaboravite staviti diodu paralelno sa zavojnicom releja kako biste potisnuli obrnutu struju i eliminirali brbljanje.

Štampana ploča i firmver mikrokontrolera na linku iznad.

Nedavno je kvar elektrolitskih kondenzatora postao jedan od glavnih uzroka kvarova u radio opremi. Ali za ispravnu dijagnozu nije uvijek dovoljno imati samo mjerač kapacitivnosti, pa ćemo danas govoriti o još jednom parametru - ESR.
Šta je to, na šta utiče i kako se meri, pokušaću da ispričam u ovoj recenziji.

Za početak, reći ću da će se ova recenzija radikalno razlikovati od prethodne, iako su obje ove recenzije o radioamaterskim mjernim instrumentima.
1. Ovaj put ne konstruktor, već "poluproizvod"
2. U ovoj recenziji neću ništa lemiti.
3. Ni u ovom pregledu neće biti šema, mislim da će do kraja pregleda biti jasno zašto.
4. Ovaj uređaj je vrlo usko fokusiran, za razliku od prethodne "multi-mašine".
5. Ako je mnogo ljudi znalo za prethodni uređaj, onda je ovaj gotovo nikome nepoznat.
6. Recenzija će biti mala

Prvo, kao i uvijek, ambalaža.

Nije bilo pritužbi na pakovanje uređaja, jednostavno je i kompaktno.

Komplet je u potpunosti spartanski, komplet uključuje samo sam uređaj i upute, sonde i baterije nisu uključene.

Upute također ne blistaju informativnim sadržajem, uobičajenim frazama i slikama.

Tehničke karakteristike uređaja navedene u uputama.

Pa, razumljivijim jezikom.
Otpor
Raspon - 0,01 - 20 oma
Preciznost - 1% + 2 cifre.

Ekvivalentni serijski otpor (ESR)
Raspon - 0,01 - 20 Ohm, radi u opsegu kondenzatora od 0,1uF
Preciznost - 2% + 2 cifre

Kapacitet
Raspon - 0,1uF - 1000uF (3-1000uF se mjeri na frekvenciji od 3KHz, 0,1-3uF - 72KHz)
Tačnost - zavisi od učestalosti merenja, ali je oko 2% ± 10 karaktera

Induktivnost
Opseg je 0-60uH na 72KHz i 0-1200uH na 3KHz.
Preciznost - 2% + 2 cifre.

Za početak ću vam reći šta je to - ESR.
Mnogi su često čuli riječ - kondenzator, a neki su ih i vidjeli :)
Ako niste vidjeli, onda su na donjoj fotografiji najčešći predstavnici u tehnici.

U stvarnom životu, ekvivalentno kolo kondenzatora izgleda otprilike kao ono prikazano na donjoj slici.
Slika pokazuje -
C- ekvivalentni kapacitet, r- otpornost na curenje, R je ekvivalentni serijski otpor, L je ekvivalentna induktivnost.

I pojednostavljeno rečeno,
Ekvivalentni kapacitet- ovo je kondenzator u "čistom" obliku, tj. bez mana.
Otpornost na curenje- ovo je otpor koji prazni kondenzator pored vanjskih krugova. Ako povučemo analogiju s bačvom vode, onda je to prirodno isparavanje. Možda je više, može biti manje, ali će uvijek biti tu.
Ekvivalentna induktivnost- Možemo reći da je ovo prigušnica spojena serijski sa kondenzatorom. Na primjer, ovo su smotane ploče kondenzatora. Ovaj parametar interferira sa kondenzatorom kada radi na visokim frekvencijama i što je frekvencija veća, to je veći utjecaj.
Ekvivalentni serijski otpor, ESR- Ovo je parametar koji razmatramo.
Može se zamisliti kao otpornik u seriji sa idealnim kondenzatorom.
To su otpornost elektroda, ploča, fizička ograničenja, itd.
Kod najjeftinijih kondenzatora ovaj otpor je obično veći, kod skupljih LowESR je manji, a postoje i Ultra LowESR.
A ako je jednostavno (ali jako pretjerano), onda je isto kao da vodu u bure unosite kroz kratko i debelo crijevo ili kroz tanko i dugo. Cijev će se u svakom slučaju napuniti gorivom, ali što je crijevo tanje, to će trajati duže i sa većim gubicima u vremenu.

Zbog ovog otpora, nemoguće je odmah isprazniti ili napuniti kondenzator, osim toga, kada radi na visokim frekvencijama, upravo taj otpor zagrijava kondenzator.
Ali najgore je to što konvencionalni mjerač kapacitivnosti to ne mjeri.
Često sam imao slučajeve kada je, prilikom mjerenja lošeg kondenzatora, uređaj pokazao normalan kapacitet (pa čak i veći), ali uređaj nije radio. Prilikom mjerenja ESR metrom, odmah je postalo jasno da je njegov unutrašnji otpor vrlo visok i da ne može normalno raditi (barem tamo gdje je stajao prije).
Neki su vjerovatno vidjeli nabrekle kondenzatore. Ako odsiječemo slučajeve kada su kondenzatori natečeni samo ležeći na polici, ostatak će biti rezultat povećanja unutrašnjeg otpora. Kada kondenzator radi, unutarnji otpor se postepeno povećava, što se događa zbog pogrešnog načina rada ili pregrijavanja.
Što je veći unutrašnji otpor, kondenzator se više počinje zagrijavati iznutra, što je zagrijavanje veće iznutra, otpor raste. Kao rezultat toga, elektrolit počinje "kipiti" i, zbog povećanja unutrašnjeg tlaka, kondenzator nabubri.

Ali kondenzator ne nabubri uvijek, ponekad izgleda potpuno normalno, kapacitet je u redu, ali ne radi normalno.
Spojite ga na ESR mjerač i umjesto uobičajenih 20-30 mOhm, već ima 1-2 Ohma.
U svom radu koristim ESR mjerač vlastite izrade, sastavljen prije mnogo godina prema shemi s ProRadio foruma, autor dizajna je Go.
Ovaj ESR mjerač se često sreće u mojim recenzijama i često me pitaju o njemu, ali kada sam u novim dolascima trgovine vidio gotov uređaj, odlučio sam ga naručiti na testiranje.
Još jedan interes koji je podstakao je činjenica da nigdje nisam našao informaciju o ovom uređaju, pa utoliko zanimljivije :)

Izvana, uređaj izgleda kao "poluproizvod", tj. sklopljena konstrukcija, ali bez karoserije.
Istina, zbog praktičnosti, proizvođač je postavio cijelu ovu strukturu na takve plastične "noge", čak i plastične matice :)

Sa desnog kraja uređaja nalaze se terminali za povezivanje mernog elementa.
Nažalost, dijagram povezivanja je dvožičan, što znači da što su žice sonde duže (ako se koriste), veća je greška u očitavanju.
U ispravnijim izvedbama koristi se četverožična veza, u jednom paru kondenzator se puni / prazni, u drugom se mjeri napon na kondenzatoru. u ovoj verziji žice mogu biti dugačke najmanje metar, neće biti globalne razlike u očitanjima.
Takođe pored terminala su dva kontakta štampane ploče, koriste se prilikom kalibracije uređaja (to sam shvatio kasnije).

Ispod se nalazi mjesto za ugradnju baterije tipa 6F22 9 Volt (Krona).

Uređaj se također može napajati vanjskim izvorom napajanja spojenim preko MicroUSB konektora. Kada se napajanje priključi na ovaj konektor, baterija će se automatski isključiti. uz čestu upotrebu savjetovao bih vam da napajate uređaj iz USB konektora, pošto baterije prilično primjetno pucaju.
Na fotografiji se takođe vidi da je kravata kojom je pričvršćena baterija za višekratnu upotrebu. Brava estriha ima jezičak, kada se pritisne, može se otvoriti.

Kada se sklopi izgleda ovako.

Uređaj se uključuje i kontroliše samo jednim dugmetom.
Uključivanje - pritiskanje duže od 1 sek.
Pritiskom u režimu rada instrument se prebacuje između L i C-ESR mjerenja.
Isključivanje - pritiskanje dugmeta duže od 2 sekunde.

Kada se uređaj uključi, prvo se prikazuje naziv i verzija firmvera, zatim se pojavljuje natpis koji upozorava da se kondenzatori moraju isprazniti prije provjere.
Kada se dugme drži duže od dve sekunde, prikazuje se natpis - Power off, a kada se dugme otpusti, uređaj se isključuje.

Kao što sam gore napisao, uređaj ima dva načina rada.
1. mjerenje induktivnosti
2. mjerenje kapacitivnosti, otpora (ili ESR).
U oba načina rada, napon napajanja instrumenta je prikazan na ekranu.

Naravno, da vidimo kakvo je punjenje ovog uređaja.
Po izgledu je primjetno složeniji od prethodnog testera tranzistora, što posredno ukazuje ili na nepromišljenost kruga ili na najbolje karakteristike, čini mi se da je u ovom slučaju vjerovatnija druga opcija.

Pa, nema smisla posebno opisivati ​​ekran, klasičnu 1602 verziju. Jedino što me je iznenadilo je crna boja tekstolita.

Napravio sam generalnu fotografiju štampane ploče u dve verzije, sa i bez blica, generalno, uređaj zaista nije hteo da se slika, ometajući me na sve moguće načine, pa se unapred izvinjavam na kvalitetu.
Za svaki slučaj, podsjećam vas da se sve fotografije u mojim recenzijama mogu kliknuti.

"Srce" uređaja je mikrokontroler 12le5a08s2, nisam našao informaciju o ovom konkretnom kontroleru, ali u datasheet-u njegove druge verzije proklizala je informacija da je sastavljen na 8051 jezgri.

Merni deo sadrži dosta elemenata, inače se navodi da procesor ima 12 bita ADC-a koji služi za merenje. Generalno, takav kapacitet je jako dobar, zanimljivo je koliko je stvaran.
U početku sam mislio da nacrtam dijagram sve ove "sramote", ali onda sam shvatio da to nema puno smisla, jer karakteristike uređaja u pogledu mjernog raspona nisu baš velike. Ali ako je neko zainteresiran, može pokušati precrtati.

Također, u mjernom krugu je uključeno i operaciono pojačalo, po meni je prilično dobro, ovaj sam koristio u pojačavaču signala iz strujnog šanta elektronskog opterećenja.

Očigledno je ovo čvor za prebacivanje napajanja između baterije i USB konektora.

Sa dna ploče nema skoro ništa zanimljivo, osim dugmeta komponenti nema :(

Ali našao sam nešto zanimljivo čak i na praznoj štampanoj ploči :)))
Činjenica je da kada sam dobio uređaj i igrao se sa njim, kategorički nisam mogao da ga nateram da prikaže kapacitivnost kondenzatora iznad 680uF, tvrdoglavo je pokazivao OL i to je to.
Pregledavajući ploču, nisam mogao a da ne primijetim tri para kontakata za spajanje dugmadi (sudeći po oznakama).
Prvo sam gurnuo taster 2, koji sam dobio na ekranu - kalibracija nule (besplatan prevod) - OK.
Ha, mislim, pa, shchazzz mi ti.
Ali ne, kalibracija mi je oduzela dosta vremena, jer zbog rijetkosti uređaja o njemu uopće nema informacija. Jedino spominjanje uz riječ kalibracija je .

Zatvaranje drugih parova kontakata prikazuje vrijednosti konstanti (naizgled).
štaviše, bilo je više opcija, sa drugim slovima, a ponekad kada je taster 3 bio zatvoren, natpis je skliznuo - Sačuvano OK (na engleskom).

Ali da se vratim na kalibraciju.
Uređaj je sam odolio svemu.
Za početak, pokušao sam pincetom skratiti terminale i ovako kalibrirati, ali je uređaj na kraju pokazao ispravan kapacitet i negativan otpor za kondenzatore.
Nakon toga sam skratio dva testna zakrpa na ploči, uređaj je počeo pokazivati ​​ispravan otpor, ali raspon mjerenja kapacitivnosti se suzio na 220-330 mikrofarada.
I nakon duge pretrage na internetu, naišao sam na frazu (link je odmah iznad) - Koristite bakrenu žicu debljine 3 cm za kratak spoj da biste očistili
U prijevodu, to je značilo - koristite bakrenu žicu debljine 3 cm. Mislio sam da je debljina od 3 cm nekako cool i najvjerovatnije je mislila na 3 cm dužine.
Odsjekao sam komad žice dužine oko 3 cm i skratio zakrpe na ploči, počelo je puno bolje raditi, ali i dalje nije isto.
Uzeo sam žicu duplo dužu i ponovio operaciju. Nakon toga, uređaj je počeo raditi sasvim normalno i nakon ove kalibracije izvršio sam daljnja testiranja.

Za početak sam pokupio razne komponente s kojima ću provjeriti kako uređaj radi.
Na fotografiji su složeni u skladu sa redosledom testiranja, samo prigušnice leže obrnuto.
Sve komponente su testirane od najmanjeg apoena do najvećeg.

Prije testiranja osciloskopom sam pogledao šta uređaj šalje na svoje mjerne terminale.
Prema osciloskopu, frekvencija je postavljena na oko 72KHz.

Što se tiče mjerenja induktivnosti, očitanja su prilično konzistentna s onima navedenim na komponentama.
1. induktivnost 22uH
2. induktivnost 150uH
Inače, tokom procesa kalibracije primetio sam da nikakve manipulacije nisu uticale na tačnost merenja kapacitivnosti i induktivnosti, već samo na tačnost merenja otpora.

Sa induktivnošću od 150uH, talasni oblik na terminalima je izgledao ovako

Nije bilo problema ni sa malim kondenzatorima.
1. 100nF 1%
2. 0,39025uF 1%

Talasni oblik kondenzatora 0,39025 uF

Zatim su došli elektroliti.
1. 4.7uF 63V
2. 10uF 450V
3. 470uF 100 volti
4. 470uF 25V lowESR
Odvojeno, reći ću o kondenzatoru 10uF 450 volti. Bio sam jako iznenađen očitanjima i nije riječ o kvaru pojedinog elementa, budući da su kondenzatori novi i imam dva identična. očitavanja su također bila ista za oba, a ostali uređaji su pokazali tačno kapacitivnost od oko 10 mikrofarada. štaviše, čak i na ovom uređaju očitanja sa vrijednošću od oko 10 mikrofarada su skočila nekoliko puta. zašto je tako, ne razumem.

1. 680uF 25V niske impedancije
2. 680uF 25V lowESR.
3. 1000uF 35V obična Samwha.
4. 1000uF 35 Volt Samwha RD serija.

Talasni oblik na kontaktima prilikom testiranja uobičajenog 1000uF 35 Volt Samwha.
U teoriji, pri mjerenju kapacitivnih elektrolita frekvencija je trebala pasti na 3 kHz, ali oscilogram jasno pokazuje da se frekvencija nije mijenjala tokom svih testova i iznosila je oko 72 kHz.

1000uF 35 Volt Samwha RD serija ponekad je davala takav rezultat, manifestirao se lošim kontaktom između izvoda i mjernih terminala.

Nakon što sam napravio grupnu fotografiju, izmjerio i stavio dijelove na njihova mjesta, sjetio sam se da sam zaboravio izmjeriti otpor otpornika.
Za mjerenje uzeo sam par otpornika
1. 0,1 Ohm 1%
2. 0,47 Ohm 1%
Otpor drugog otpornika je nešto precijenjen i jasno se penje preko granice od 1%, a čak i bliže 10%. ali mislim da je to vjerovatnije zbog činjenice da se mjerenje odvija na naizmjeničnu struju i induktivnost žičanog otpornika utječe, budući da je mali otpornik od 2,4 Ohma pokazao otpor od 2,38 Ohma.

Kada sam tražio informacije o uređaju, par puta sam naišao na fotografiju ovog uređaja na kojoj se vidi istovremeno mjerenje sa različitim frekvencijama, ali moj uređaj to ne prikazuje, opet nije jasno zašto :(
Ili druga verzija, ili nešto drugo, ali postoji razlika. Generalno sam stekao utisak da meri samo na frekvenciji od 72KHz.
Visoka frekvencija mjerenja je dobra, ali uvijek je zgodno imati alternativu.

Sažetak
pros
U radu je uređaj pokazao prilično dobru tačnost (iako nakon kalibracije)
Ako ne uzmete u obzir činjenicu da sam ga morao kalibrirati, onda možemo reći da je dizajn spreman za rad „iz kutije“, ali priznajem da sam imao toliko sreće.
Dvostruka hrana.

Minusi
Potpuni nedostatak informacija o kalibraciji instrumenta
Uski mjerni opseg
Moj uređaj je počeo normalno raditi tek nakon kalibracije.

Moje mišljenje. Da budem iskren, imao sam snažan dvostruki utisak o uređaju. S jedne strane sam dobio dosta dobre rezultate, as druge strane dobio sam više pitanja nego odgovora.
Na primjer, nisam 100% razumio kako ga ispravno kalibrirati, također nisam razumio zašto je moj kondenzator od 10uF prikazan kao 2.3, a osim toga, nije jasno zašto se mjerenje odvija samo na 72KHz.
Ne znam ni da li ga preporučujem ili ne. Ako vam se uopće ne lemi, onda možete koristiti ovaj ili tranzistorski tester iz prethodne recenzije, a ako želite bolje karakteristike (uglavnom prema proširenju raspona) i ne morate mjeriti induktivnost, onda može sastaviti C-ESR mjerač iz Go.
Bio sam jako uznemiren gornjim rasponom mjerenja kapacitivnosti od 1000 μF, iako sam mirno izmjerio 2200 μF, ali je tačnost uređaja pala, počeo je jasno precjenjivati ​​očitanja kapacitivnosti.

Generalno, to je sve za sada, bit ću vrlo zadovoljan svim informacijama o uređaju i rado ću ih dodati u recenziju. Priznajem da ga neko takođe ima, mada je to malo verovatno, jer nisam ništa našao na njemu, iako su često svi uređaji ponavljanje nekih već poznatih dizajna.

Proizvod je dat za pisanje recenzije od strane trgovine. Recenzija se objavljuje u skladu sa klauzulom 18 Pravila sajta.