Цифровой измеритель емкости, индуктивности и частоты LCFM-1

Измеритель емкости, индуктивности и частоты LCFM-1 предназначен для измерения емкости конденсаторов от 0,1 пФ до 0,1 Ф, индуктивности от 0,01 мкГ до 2 Гн и частоты от 1 Гц до 50 МГц. В измерителе (рис.1) применяется микроконтроллер PIC16F630 или PIC16F676 и ЖКИ индикатор TIC8148. Режим работы измерителя выбирается через меню. Нажатием или удержанием кнопки М – меню просматривается, после нажатия кнопки Ok – меню выбирается.

Список меню для рабочего режима:

	Измерение емкости конденсатора в диапазоне 0,01-100000 мкФ. Подключение измеряемого конденсатора к выводам 4 и 6 по схеме. Если конденсатор электролитический, нужно соблюдать полярность: ‘-‘ подключать к выводу 4, ‘+’ к выводу 6.
	Измерение емкости конденсатора в диапазоне 0,1-1000000 пФ. Подключение измеряемого конденсатора к выводам 4 и 5 по схеме. Выводы 4 и 3 должны быть замкнуты. В этой позиции перед началом измерений нужно провести юстировку, для этого выводы 4 и 5 оставить свободными, выводы 4 и 3 должны быть замкнуты. Нажать и удержать несколько секунд кнопку Ок. После чего можно проводить измерения.
	Измерение индуктивности в диапазоне 0,01-2000000 мкГ. Подключение измеряемой индуктивности к выводам 4 и 3 по схеме. В этой позиции перед началом измерений нужно провести юстировку, выводы 4 и 3 должны быть замкнуты. Нажать и удержать несколько секунд кнопку Ок. После чего можно проводить измерения, предварительно разомкнув выводы 4 и 3.
	Измерение частоты 1-50000000 Гц. Сигнал подается на выводы 1 и 2 по схеме.

После изготовления прибор необходимо калибровать. Для этого есть сервисный режим. Если после подачи питания в течение секунды будет нажата кнопка M, будет доступен сервисный режим, пока питание не будет снято. Список сервисного меню для удобства повторяет рабочий список, только под символами выводятся галочки, указывающие, что это для сервисного режима.

Список меню для сервисного режима:

	В этом пункте меню делается калибровка для измерения емкости конденсатора в диапазоне 0,01-100000 мкФ. Для калибровки необходимо подключить к выводам 4 и 6 по схеме конденсатор известной емкости. Выбрать этот пункт меню. После того как, на индикаторе появится результат измерения подключенного конденсатора, кнопками ‘+’ или ‘-’ можно поправить показания так, что бы они соответствовали известной емкости. Выход из сервисного в рабочий режим, произойдет по истечению 6-7 секунд после последнего нажатия кнопки с сохранением поправочного коэффициента. Для расширения диапазона и повышения точности измерений в этой части применяется два поддиапазона, которые автоматически и не заметно для пользователя переключаются программно в зависимости от емкости измеряемого конденсатора. По этому здесь необходимо проводить калибровку два раза, с двумя подключенными конденсаторами известной емкости. Граница поддипазонов измерений находится в пределах 220 мкФ, по этому не рекомендуется для калибровки применять емкость от 100 до 330 мкФ. Также не рекомендуется применять емкость, которые имеют три значимые цифры близкие к 1.00EX. Для калибровки в нижнем поддиапазоне лучше всего подойдет емкость 4,7 мкФ, а в верхнем – 470 мкФ.
	В этом пункте меню делается калибровка для измерения емкости конденсатора в диапазоне 0,1-1000000 пФ. Также от этой калибровки зависит точность показаний при измерении индуктивности. Этот пункт меню доступен, только когда просмотр меню начинается из рабочего меню, где проводится измерение емкости в этом же диапазоне. Связано это с этим, что перед калибровкой здесь необходимо предварительно в рабочем режиме сделать юстировку, за тем подключить конденсатор известной емкости к выводам 4 и 5 по схеме и измерить его. Для калибровки лучше всего подойдет емкость 4700 пФ. После чего, будет доступен пункт меню для калибровки в этом диапазоне, и после его выбора предварительно измеренное значение передается для корректировки.
	В этом пункте меню делается калибровка частотомера. Для калибровки необходимо подключить к выводам 1 и 2 по схеме сигнал с образцового генератора от 1 до 40 МГц. Выбрать этот пункт меню. После того как, на индикаторе появится результат измерений, можно будет подкорректировать так, чтобы выводимое число совпадало с частотой образцового генератора.

Ниже приводится несколько примеров результатов измерений. В месте с результатом измерений (кроме частотомера) выводится наименование пункта меню, что бы легко можно было определить, что меряется и в каких единицах. Второй символ обозначает приставку к дольным единицам измерений. U – микро, P – пико. Для отображения измеренных значений емкостей и индуктивностей выбрана показательная форма, в которой выводится три значимые цифры, символ показателя ‘Е’ и за ним степень десяти.

ВНИМАНИЕ! Для избежания выхода из строя измерителя, перед измерением конденсаторы необходимо разрядить!

	Измерение емкости соединенных параллельно трех конденсаторов номиналом 4700 мкФ для диапазона измерений 0,01-100000 мкФ. Результат в показательной форме 1.44E4 соответствует емкости 14400 мкФ. В этом примере приводится результат измерений конденсатора достаточно большой емкости. При такой емкости время заряда с 0 до 3 вольт несколько секунд, так что нужно будет не много подождать. После достижения этого заряда измерение и вывод результата будет чаще, так как при измерении больших емкостей разряд конденсатора делается меньше чем на 10%. Измерение еще больших емкостей, может затянуться еще на больше время. Заряд конденсатора емкостью 0,1Ф с 0 до 3 вольт может затянуться до 20 секунд, и еще около 7 секунд разряда до первого вывода результата измерений.
	Измерение емкости конденсатора номиналом 0,010 мкФ для диапазона измерений 0,01-100000 мкФ. Результат меньше 1мкФ выводится с фиксированной точкой.
	Измерение емкости того же конденсатора номиналом 0,010 мкФ, но уже для другого диапазона измерений 0,1-1000000 пФ. Результат в показательной форме 1.00E4 пФ.
	32000000 Гц

На рис. 1 представлена схема измерителя. Для удобства в схеме установлен механический переключатель, который замыкает выводы 3 и 4 во время юстировки и при измерении емкости. Чтобы уменьшить влияние паразитной индуктивности и емкости, этот переключатель необходимо расположить как можно ближе к выводам 3 и 4. Если измеритель использует механические зажимы, то нужно учитывать дополнительную длину самих зажимов, которую можно компенсировать при разводке печатной плате. Паразитная индуктивность оказывает заметное влияние только при измерении индуктивности меньше чем 1 мкГ. Паразитную индуктивность можно учесть в измерении при юстировке, не замыкая выводы механическим переключателем, а, вставив короткую проволочку в зажимы выводов 3 и 4.

Для юстировки используется эталонная емкость С2, по этому очень желательно чтобы эта емкость имела как можно меньше зависимость от температуры. Точность ее не обязательна, так как на этапе калибровки значение этой емкости вычисляется и сохраняется. Что бы во время измерений в CP-режиме и в LU-режиме делать реже юстировку, так же желательно установить температурно-стабильные L1 и С1. Резистор R1 тоже должен меньше зависеть от температуры.

Для уменьшения влияния температуры на измерение частоты, рекомендуется конденсаторы осциллятора установить с низким ТКН. Лучше всего использовать температурно-стабильный кварцевый генератор.

Рис. 1.

[ Домой ]