Circuits faits maison de compteurs numériques l c f. Compteur RLC et ESR, ou un appareil pour mesurer les condensateurs, les inductances et les résistances à faible résistance. Caractéristiques des mesures, ou pour ne pas avoir d'ennuis

Cet article fournit un compteur LC que vous pouvez assembler de vos propres mains. Il est construit sur cinq transistors et, malgré sa simplicité, permet de mesurer la capacité des condensateurs et l'inductance des bobines sur une large plage. Pour la mesure, 4 gammes ont été utilisées pour les condensateurs et 5 gammes pour les bobines. Après un simple calibrage à l'aide de deux résistances d'ajustement, l'erreur de mesure maximale dans toutes les plages ne dépasse pas 3 %.

Description du fonctionnement d'un compteur LC à transistor

Ci-dessous se trouve schéma de circuit compteur LC à transistors. La base du circuit du compteur LC est un générateur construit sur les transistors VT1, VT2 et les éléments associés. Sa fréquence de fonctionnement est réglée par un circuit LC composé d'un condensateur mesuré Cx et d'une bobine L1 connectée en parallèle (lors de la mesure de la capacité, les contacts X1 et X2 doivent être connectés) ou d'une inductance mesurée Lx connectée en série avec la bobine L1 et un parallèle. -condensateur connecté C1.

En connectant l'élément mesuré (condensateur ou bobine) au compteur LC, le générateur commence à fonctionner à une certaine fréquence, qui est mesurée par un simple fréquencemètre composé des transistors VT3 et VT4. Cette mesure est convertie en D.C., ce qui entraîne une déviation de l'aiguille du microampèremètre avec une échelle de 100 μA.

Lors du montage, il est nécessaire d'utiliser des fils de connexion courts pour connecter les éléments de mesure. Après assemblage final vous devez calibrer l'appareil dans toutes les plages de mesure.

Cela se fait en sélectionnant les résistances d'ajustement R12 et R15 lors de la connexion à l'entrée de composants avec des valeurs précédemment connues. Puisque dans une plage la valeur de la résistance des résistances d'ajustement sera une, et dans une autre elle sera différente, il est nécessaire de trouver un compromis pour toutes les plages, tandis que l'erreur de mesure ne dépassera pas 3 %. La tension d'alimentation du compteur LC doit être stable. La consommation de courant ne dépasse pas 12 mA.

Un programme pour mesurer la résistance, l'inductance et la capacité de composants électroniques inconnus.
Nécessite la fabrication d'un simple adaptateur pour se connecter à une carte son d'ordinateur (deux fiches, une résistance, des fils et des sondes).

Télécharger la version monofréquence - Télécharger le programme v1.11(archive 175 Ko, une fréquence de fonctionnement).
Télécharger la version double fréquence - Télécharger le programme v2.16(archive 174 Ko, deux fréquences de fonctionnement).

Il s'agit d'une autre option qui s'ajoute à la collection déjà vaste de programmes similaires. Toutes les idées ne sont pas incarnées ici, dont le travail se poursuit. Vous pouvez évaluer le fonctionnement de la « base » dès maintenant.

La base est le principe bien connu de détermination des relations d'amplitude et de phase entre les signaux provenant d'un composant (modèle) connu et d'un composant dont les paramètres doivent être déterminés. Un signal sinusoïdal généré par la carte son est utilisé comme signal de test. Dans la première version du programme, une seule fréquence fixe de 11 025 Hz était utilisée, dans la version suivante, une seconde (10 fois inférieure) y était ajoutée. Cela a permis d'élargir les limites supérieures des mesures des capacités et des inductances.

Le choix de cette fréquence particulière (un quart de la fréquence d'échantillonnage) est la principale « innovation » qui distingue ce projet des autres. A cette fréquence, l'algorithme d'intégration de Fourier (à ne pas confondre avec la FFT - transformée de Fourier rapide) est simplifié au maximum, et indésirable effets secondaires, entraînant une augmentation du bruit dans le paramètre mesuré, disparaissent complètement. En conséquence, les performances sont considérablement améliorées et la dispersion des lectures est réduite (particulièrement prononcée aux bords des plages). Cela vous permet d'élargir les plages de mesure et d'utiliser un seul élément de référence (résistance).

Après avoir assemblé le circuit selon la figure et réglé les contrôles de niveau Windows sur la position optimale, ainsi qu'avoir effectué l'étalonnage initial à l'aide des sondes court-circuitées (« Cal.0 »), vous pouvez immédiatement commencer les mesures. Avec cet étalonnage, les faibles résistances sont facilement captées, y compris ESR, de l'ordre de 0,001 ohms, et l'écart type (écart type) des résultats de mesure dans ce cas est d'environ 0,0003 ohms. Si vous fixez la position des fils (pour que leur inductance ne change pas), alors vous pouvez « attraper » des inductances de l'ordre de 5 nH. Il est conseillé d'effectuer l'étalonnage de « Cal.0 » après chaque démarrage du programme, car la position des contrôles de niveau dans l'environnement Windows peut, en général, être imprévisible.

Pour étendre la plage de mesure dans la région des grands R, L et petits C, il est nécessaire de prendre en compte impédance d'entrée carte son. Pour ce faire, utilisez le bouton « Cal.^ », qui doit être enfoncé avec les sondes ouvertes les unes aux autres. Après un tel étalonnage, les plages de mesure suivantes peuvent être atteintes (avec normalisation de la composante aléatoire de l'erreur aux bords des plages au niveau de 10 %) :

• selon R - 0,01 ohm... 3 Mohm,
• le long de L - 100 nH... 100 Hn,
• selon C - 10 pF... 10 000 µF (pour la version à deux fréquences de fonctionnement)

L'erreur de mesure minimale est déterminée par la tolérance de la résistance de référence. Si vous envisagez d'utiliser une résistance de biens de consommation ordinaire (et même avec une valeur différente de celle spécifiée), le programme offre la possibilité de la calibrer. Le bouton « Cal.R » correspondant devient actif lors du passage au mode « Ref ». La valeur de la résistance qui servira de référence est précisée dans le fichier *.ini comme valeur du paramètre « CE_real ». Après calibrage, les caractéristiques mises à jour de la résistance de référence seront enregistrées sous forme de nouvelles valeurs pour les paramètres « CR_real » et « CR_imag » (dans la version 2 fréquences, les paramètres sont mesurés à deux fréquences).

Le programme ne fonctionne pas directement avec les contrôles de niveau - utilisez un mélangeur Windows standard ou similaire. L'échelle « Niveau » est utilisée pour ajuster la position optimale des commandes. Voici une méthode de configuration recommandée :

1. Décidez quel bouton est responsable du niveau de lecture et lequel est responsable du niveau d'enregistrement. Il est conseillé d'étouffer les régulateurs restants pour minimiser le bruit qu'ils introduisent. Les régulateurs d'équilibre sont en position médiane.
2. Éliminez la surcharge de sortie. Pour ce faire, réglez la commande d'enregistrement sur une position inférieure à celle du milieu, utilisez la commande de lecture pour trouver le point où la croissance de la colonne « Niveau » est limitée, puis reculez un peu. Il n'y aura probablement aucune surcharge, mais pour être sûr, il est préférable de ne pas régler le régulateur sur la marque « max ».
3. Éliminez la surcharge d'entrée - utilisez le contrôle du niveau d'enregistrement pour vous assurer que la colonne « Niveau » n'atteint pas la fin de l'échelle (position optimale - 70...90 %) en l'absence du composant mesuré, c'est-à-dire avec sondes ouvertes.
4. La connexion des sondes entre elles ne doit pas entraîner une forte baisse du niveau. Si tel est le cas, les amplificateurs de sortie de la carte son sont trop faibles pour cette tâche (parfois résolue par les paramètres de la carte).

Configuration système requise

• OS de la famille Windows (testé sous Windows XP),
• prise en charge audio 44,1 ksps, 16 bits, stéréo,
• la présence d'un périphérique audio dans le système (s'il y en a plusieurs, le programme fonctionnera avec le premier d'entre eux, et ce n'est pas un fait que la webcam aura des prises « Line In » et « Line Out »).

Caractéristiques des mesures, ou pour ne pas avoir d'ennuis

N'importe lequel outil de mesure nécessite la connaissance de ses capacités et la capacité d'interpréter correctement le résultat. Par exemple, lorsque vous utilisez un multimètre, vous devez réfléchir à ce tension alternative mesure-t-il réellement (si la forme diffère de la sinusoïdale) ?

La version à 2 fréquences utilise une fréquence basse (1,1 kHz) pour mesurer de grandes capacités et inductances. La limite de transition est marquée par la couleur de l'échelle passant du vert au jaune. La couleur des lectures change de la même manière - du vert au jaune lors du passage aux mesures à basses fréquences.

L'entrée stéréo de la carte son permet d'organiser un circuit de connexion « à quatre fils » uniquement pour le composant à mesurer, tandis que le circuit de connexion de la résistance de référence reste « à deux fils ». Dans cette situation, toute instabilité du contact du connecteur (dans notre cas, la masse) peut fausser le résultat de la mesure. La situation est sauvée par la valeur de résistance relativement élevée de la résistance de référence par rapport à l'instabilité de la résistance de contact - 100 ohms contre fractions d'ohm.

Et une dernière chose. Si le composant mesuré est un condensateur, il peut alors être chargé ! Même un condensateur électrolytique déchargé peut, au fil du temps, « collecter » la charge restante. Le circuit n'a aucune protection, vous risquez donc d'endommager votre carte son, et dans le pire des cas, l'ordinateur lui-même. Ce qui précède s'applique également au test des composants d'un appareil, en particulier lorsqu'il n'est pas hors tension.

J'ai d'une manière ou d'une autre fabriqué cet appareil extrêmement utile et irremplaçable, en raison du besoin urgent de mesurer la capacité et l'inductance. Il a une très bonne précision de mesure et le circuit est assez simple, dont le composant de base est le microcontrôleur PIC16F628A.

Schème:

Comme vous pouvez le voir, les principaux composants du circuit sont le PIC16F628A, un afficheur à synthèse de caractères (3 types d'afficheurs 16x01 16x02 08x02 peuvent être utilisés), un stabilisateur linéaire LM7805, un résonateur à quartz 4 MHz, un relais 5V dans un boîtier DIP , un interrupteur à deux sections (pour changer les modes de mesure L ou C ).

Firmware pour microcontrôleur :

PCB :

Déposer circuit imprimé au format sprint layout :

La carte d'origine est câblée pour un relais dans un boîtier DIP.

Je n’avais pas ce genre de chose et j’ai utilisé ce que j’avais, un vieux relais compact juste de la bonne taille. J'ai utilisé des condensateurs au tantale comme condensateurs au tantale. Le commutateur de mode de mesure, l'interrupteur d'alimentation et le bouton d'étalonnage ont été utilisés une fois retirés des anciens oscilloscopes soviétiques.

Fils de test :

Doit être le plus court possible.

Lors de l'assemblage et de la configuration, j'ai suivi ces instructions :

Assemblez la carte, installez 7 cavaliers. Installez d'abord des cavaliers sous le PIC et sous le relais et deux cavaliers à côté des broches de l'écran.

Utilisez des condensateurs au tantale (dans le générateur) - 2 pcs.
10uF.
Les deux condensateurs de 1 000 pF doivent être en polyester ou mieux (tolérance approximative ne dépassant pas 1 %).

Il est recommandé d'utiliser un afficheur rétroéclairé (à noter que la résistance de limitation 50-100 Ohm n'est pas indiquée sur le schéma, broches 15, 16).
Installez la carte dans le boîtier. La connexion entre la carte et l'afficheur peut être soudée à votre demande, ou réalisée à l'aide d'un connecteur. Rendre les fils autour de l'interrupteur L/C aussi courts et rigides que possible (pour réduire les interférences et compenser correctement les mesures, en particulier pour l'extrémité L mise à la terre).

Le quartz doit être utilisé à 4 000 MHz, 4.1, 4.3, etc. ne peut pas être utilisé.

Tests et étalonnage :

1. Vérifiez l'installation des pièces sur la carte.
2. Vérifiez les paramètres de tous les cavaliers de la carte.
3. Vérifiez que le PIC, les diodes et le 7805 sont correctement installés.
4. N'oubliez pas de flasher le PIC avant de l'installer dans le compteur LC.
5. Mettez sous tension avec précaution. Si possible, utilisez pour la première fois une alimentation régulée. Mesurez le courant à mesure que la tension augmente. Le courant ne doit pas dépasser 20 mA. L'échantillon a consommé un courant de 8 mA. Si rien n'est visible sur l'écran, faites pivoter résistance variable réglages du contraste. L'affichage devrait indiquer " Calibrage", alors C=0.0pF (ou C= +/- 10pF).
6. Attendez quelques minutes (« échauffement »), puis appuyez sur le bouton « zéro » (réinitialisation) pour recalibrer. L'écran devrait indiquer C=0,0pF.
7. Connectez le condensateur "calibrage". Sur l'écran du compteur LC, vous verrez les lectures (avec une erreur de +/- 10 %).
8. Pour augmenter les lectures de capacité, fermez le cavalier « 4 », voir l'image ci-dessous (environ 7 pattes PIC). Pour diminuer les lectures de capacité, fermez le cavalier « 3 » (environ 6 pattes PIC), voir l'image ci-dessous. Lorsque la valeur de capacité correspond à la valeur de « calibrage », retirez le cavalier. Le PIC se souviendra de l'étalonnage. Vous pouvez répéter l'étalonnage plusieurs fois (jusqu'à 10 000 000).
9. S'il y a des problèmes avec les mesures, vous pouvez utiliser les cavaliers « 1 » et « 2 » pour vérifier la fréquence du générateur. Connectez le cavalier « 2 » (environ 8 broches PIC) et vérifiez la fréquence « F1 » du générateur. Doit être 00050000 +/- 10 %. Si les lectures sont trop élevées (proches de 00065535), l'appareil passe en mode « débordement » et affiche l'erreur « débordement ». Si la lecture est trop faible (inférieure à 00040000), vous perdrez la précision de la mesure. Connectez le cavalier « 1 » (environ 9 broches PIC) pour vérifier l'étalonnage de la fréquence « F2 ». Il devrait être d'environ 71 % +/- 5 % de « F1 » que vous avez obtenu en connectant le cavalier « 2 ».
10. Pour obtenir les lectures les plus précises, vous pouvez ajuster L jusqu'à obtenir F1 autour de 00060000. Il est préférable de régler « L » = 82 µH sur un circuit de 100 µH (vous ne pouvez pas acheter 82 µH ;)).
11. Si l'écran affiche 00000000 pour F1 ou F2, vérifiez le câblage près de l'interrupteur L/C - cela signifie que le générateur ne fonctionne pas.
12. La fonction d'étalonnage de l'inductance est automatiquement calibrée lorsque l'étalonnage de la capacité se produit. (l'étalonnage approximatif se produit au moment où le relais est activé lorsque L et C dans l'appareil sont fermés).

Testcavaliers

1. Vérification F2
2. Vérification F1
3. Diminuer C
4. Augmenter C

Comment prendre les mesures :

Mode de mesure de capacité :

1. Déplacez le commutateur de sélection du mode de mesure sur la position « C »
2. Appuyez sur le bouton « Zéro »
3. Le message « Réglage ! .tunngu. attendez que « C = 0,00pF » apparaisse

Mode de mesure d'inductance :

1. Allumez l'appareil et attendez qu'il démarre
2. Déplacez le commutateur de sélection du mode de mesure sur la position « L »
3. Nous fermons les fils de mesure
4. Appuyez sur le bouton « Zéro »
5. Le message « Réglage ! .tunngu. attendez que « L = 0,00uH » apparaisse

Et bien voilà, laissez vos questions et commentaires dans les commentaires sous l'article.

Nous considérons un circuit pour mesurer la capacité des condensateurs et l'inductance des bobines, réalisé avec seulement cinq transistors et, malgré sa simplicité et son accessibilité, permet de déterminer la capacité et l'inductance des bobines avec une précision acceptable sur une large plage. Il existe quatre sous-gammes pour les condensateurs et jusqu'à cinq sous-gammes pour les bobines. Après une procédure de calibrage assez simple, à l'aide de deux trimmers, l'erreur maximale sera d'environ 3%, ce que vous en conviendrez, pour radioamateur maison pas mal du tout.

Je suggère de souder celui-ci de vos propres mains diagramme simple Compteur LC. La base du produit maison radio amateur est un générateur fabriqué à partir des composants VT1, VT2 et radio du harnais. Sa fréquence de fonctionnement est déterminée par les paramètres LC circuit oscillatoire, qui se compose d'un condensateur de capacité inconnue Cx et d'une bobine L1 connectée en parallèle, en mode de détermination de la capacité inconnue - les contacts X1 et X2 doivent être fermés, et en mode de mesure de l'inductance Lx, il est connecté en série avec le bobine L1 et en parallèle avec le condensateur connecté C1.

En connectant un élément inconnu au compteur LC, le générateur commence à fonctionner à une certaine fréquence, qui est enregistrée par un fréquencemètre très simple monté sur les transistors VT3 et VT4. La valeur de fréquence est ensuite convertie en courant continu, ce qui dévie l'aiguille du microampèremètre.

Assemblage du circuit de l'inductancemètre. Il est recommandé de garder les fils de connexion aussi courts que possible pour connecter des éléments inconnus. Une fois le processus terminé assemblée générale il est nécessaire de calibrer la conception dans toutes les plages.

L'étalonnage s'effectue en sélectionnant les résistances des résistances d'ajustement R12 et R15 lors de la connexion aux bornes de mesure de radioéléments avec des valeurs préalablement connues.

Étant donné que dans une plage, la valeur des résistances d'ajustement sera une et dans une autre, elle sera différente, il est nécessaire de déterminer quelque chose de moyen pour toutes les plages et l'erreur de mesure ne doit pas dépasser 3 %.

Ce compteur LC assez précis est construit sur un microcontrôleur PIC16F628A. La conception du compteur LC est basée sur un fréquencemètre avec un oscillateur LC, dont la fréquence change en fonction des valeurs mesurées d'inductance ou de capacité, et est calculée en conséquence. La précision de la fréquence atteint 1 Hz. Le relais RL1 est nécessaire pour sélectionner le mode de mesure L ou C. Le compteur fonctionne sur la baseéquations mathématiques . Pour les deux inconnues L Et C

, Les équations 1 et 2 sont générales.

Étalonnage Lorsque l'appareil est allumé, l'appareil est automatiquement calibré. Le mode de fonctionnement initial est l'inductance. Attendez quelques minutes que les circuits de l'appareil se réchauffent, puis appuyez sur l'interrupteur à bascule « zéro » pour recalibrer. L'écran doit afficher les valeurs ind = 0,00 . Connectez maintenant la valeur d'inductance de test, telle que 10uH ou 100uH. Le compteur LC doit afficher une lecture précise. Il y a des cavaliers pour configurer le compteur.

Jp1~Jp4 Le projet d'inductancemètre présenté ci-dessous est très simple à reproduire et se compose d'un minimum de composants radio. Plages de mesure d'inductance : - 10nG - 1000nG; 1 µG - 1 000 µG ; 1 mg - 100 mg. Plages de mesure de capacité :

L'appareil de mesure prend en charge l'étalonnage automatique à la mise sous tension, ce qui élimine la possibilité d'erreur humaine lors de l'étalonnage manuel. Absolument, vous pouvez recalibrer le compteur à tout moment en appuyant simplement sur le bouton de réinitialisation. L'appareil a sélection automatique plage de mesure.

Il n'est pas nécessaire d'utiliser des composants radio de précision ou coûteux dans la conception de l'appareil. La seule chose est qu'il faut disposer d'un conteneur « externe » dont la valeur nominale est connue avec une grande précision. Deux condensateurs d'une capacité de 1000 pF doivent être de qualité normale, il est conseillé d'utiliser du polystyrène, et deux condensateurs de 10 µF doivent être du tantale.

Le quartz doit être pris exactement à 4 000 MHz. Chaque inadéquation de fréquence de 1 % entraînera une erreur de mesure de 2 %. Relais avec un faible courant de bobine, car Le microcontrôleur n'est pas capable de fournir un courant supérieur à 30 mA. N'oubliez pas de placer une diode en parallèle avec la bobine du relais pour supprimer le courant inverse et éliminer les rebonds.

Carte de circuit imprimé et firmware du microcontrôleur à partir du lien ci-dessus.

La lettre C. C'est de là que vient le nom de l'appareil. Ou en d’autres termes, un compteur LC est un appareil permettant de mesurer les valeurs d’inductance et de capacité.

Sur la photo, cela ressemble à ceci :

Le compteur LC ressemble à un . Il dispose également de deux sondes pour mesurer les valeurs d'inductance et de capacité. Les fils du condensateur peuvent être poussés soit dans les trous pour les condensateurs, où Cx est écrit, soit directement dans les sondes. Il est plus facile et plus rapide de se connecter aux sondes. L'inductance et la capacité sont mesurées très simplement : nous fixons la limite de mesure en tournant le bouton et en regardant la désignation sur l'écran du compteur LC. Comme on dit, même petit enfant maîtrisera facilement ce « jouet ».

Comment mesurer la capacité avec un compteur LC

Ici, nous avons quatre condensateurs testés. Trois d'entre eux sont apolaires et un est polaire (noir avec une bande grise)

Allons-y

Comprenons les symboles sur le condensateur. 0,022 µF est sa capacité, soit 0,022 microfarads. De plus, +-5% est son erreur. C'est-à-dire que la valeur mesurée peut être de plus ou moins 5 % en plus ou en moins. S'il est supérieur ou inférieur à 5%, alors notre condensateur est défectueux et il est déconseillé de l'utiliser. Cinq pour cent de 0,022 équivaut à 0,001. Par conséquent, le condensateur peut être considéré comme pleinement opérationnel si sa capacité mesurée est comprise entre 0,021 et 0,023. Notre valeur est de 0,025. Même si l’on prend en compte l’erreur de mesure de l’appareil, ce n’est pas bon. Jetons-le. Ah oui, faites attention aux volts qui sont écrits après les pourcentages. Il est écrit 200 Volts – cela signifie qu'il est conçu pour des tensions allant jusqu'à 200 Volts. S'il y a une tension supérieure à 200 Volts aux bornes de son circuit, il est fort probable qu'il tombe en panne.

Si, par exemple, 220 V est indiqué sur le condensateur, alors c'est - valeur de tension maximale. Compte tenu du fait que dans les réseaux CA sont indiqués, alors un tel condensateur ne convient pas à une utilisation avec une tension de réseau de 220 V, car la valeur de tension maximale dans ce réseau = 220 V x 1,4 (c'est-à-dire racine de 2) = 310 V. Le condensateur doit être sélectionné de sorte qu'il est calculé à une tension bien supérieure à 310 Volts.

Le prochain condensateur soviétique

0,47 microfarad. Précision +-10%. Cela signifie 0,047 dans les deux sens. Il peut être considéré comme normal dans la plage de 0,423 à 0,517 microFarad. Sur le compteur LC, il est de 0,489 - il est donc tout à fait fonctionnel.

Condensateur importé suivant

Il est écrit 22, ce qui signifie 0,22 microfarads. 160 est la limite de tension. Un condensateur tout à fait normal.

Et le suivant est électrolytique ou, comme l'appellent les radioamateurs, électrolyte. 2,2 microfarads à 50 Volts.

Tout va bien !

Comment mesurer l'inductance avec un compteur LC

Mesurons l'inductance de l'inducteur. On prend la bobine et on s'accroche à ses bornes. 0,029 millihenry ou 29 microhenry.

Vous pouvez tester d'autres inducteurs de la même manière.

Où acheter un compteur LC

Actuellement, les progrès ont atteint le point où vous pouvez acheter un compteur R/L/C/Transistor universel, capable de mesurer presque tous les paramètres des composants radioélectroniques.

Eh bien, pour les esthètes, il existe encore des compteurs LC normaux, qui peuvent être achetés en un clic en Chine dans la boutique en ligne Aliexpress ;-)

Ici page sur les compteurs LC.

Conclusion

Les inductances et les condensateurs sont un élément indispensable en électronique et en électrotechnique. Il est très important de connaître leurs paramètres, car le moindre écart du paramètre par rapport à la valeur inscrite dessus peut modifier considérablement le fonctionnement du circuit, notamment pour les équipements émetteurs-récepteurs. Mesurez, mesurez et mesurez encore !