Главная » Измерения
Призовой фонд
на май 2021 г.
1. Тестер компонентов MG328
Сайт Паяльник
2. 100 руб.

Похожие статьи:


Экономичный измеритель C/ESR с защитой. Версия 3. Формат пробника

В статье описывается аналог измерителя емкости и ЭПС электролитических конденсаторов, опубликованного здесь, сконструированный в формате пробника аналогично миллиомметру. Кроме того, в нем применен более современный и менее дорогой микроконтроллер PIC16F690. Все параметры и возможности прибора, а так же, порядок работы с ним ничем не отличаются от второй версии прибора.

Схема устройства приведена на рисунке ниже.

Схема устройства измерителя C/ESR с защитой

Остановимся только на отличиях от схемы второй версии. Входные цепи защиты не претерпели никаких изменений. Изменены номиналы резисторов R6, R7 на более «ходовые» при сохранении коэффициента усиления ОУ. Из-за ограниченного количества портов ввода-вывода примененного МК пришлось организовать питание ОУ через ключ на транзисторе VT2, который остается открытым при наличии отрицательных импульсов на выводе 10 МК (порт RB7) от системы динамической индикации. Благодаря элементам R14, VD4, C3, R8 при наличии этих импульсов на затворе VT2 поддерживается напряжение менее 1В, достаточное для удержания его в открытом состоянии, и на ОУ поступает питание 3.3 Вольт. В спящем режиме на выводе 10 МК присутствует высокий потенциал, ключ VT2 закрывается и, тем самым, ОУ не потребляет тока от батареи.

По той же причине нехватки выводов МК роль входа АЦП, подключенного ко входу прибора непосредственно, минуя ОУ (требуется для анализа условий выхода из спящего режима), выполняет порт RA4 (AN3) через резисторы R1, R10.

Индикатор подключен к МК непосредственно (обоснование корректности такого подключения для данной схемы организации динамической индикации дано в первой версии прибора). Измерение напряжения питания (RC0/AN4) и определение типа индикатора аналогичны упомянутому выше миллиомметру.

Это, пожалуй, все отличия в работе схемы данного прибора от второй версии.

Все детали устройства, включая щуп XN1, установлены на печатной плате размерами 35 на 93 миллиметра, изготовленного из фольгированного стеклотекстолита с односторонней металлизацией. Рисунок и расположение элементов со стороны металлизации и схема расположения элементов с противоположной стороны даны ниже.

Конструкция щупов повторяет оную отсюда. При замене ОУ на MCP602 увеличится погрешность измерения ЭПС емкостей менее 4.7 мкФ. Транзистор VT2 можно заменить на AO3401. Резисторы R5 – R7, R9 и R11 должны быть с допуском не хуже 1%. Для уменьшения пульсаций по питанию, дроссели L1 и L2 следует устанавливать на плате так, чтобы плоскости их витков были взаимно перпендикулярны. Индикатор может быть как с ОА, так и с ОК.

Фотографии собранного устройства.

Фотографии собранного устройства

Программа МК написана на языке C и оттранслирована в среде MikroC.

В прилагаемом архиве исходники кода и платы, а так же Proteus модель.

Описание работы прибора

    РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ. При неподключенных щупах прибор переходит в режим ожидания и на экране попеременно загораются средние сегменты 2-го и 3-го разрядов. В этом режиме, через 8 секунд и далее, каждые 16 с, в течении 2 с индицируется напряжение батареи питания в виде “bAtt”+”uX.XX” (здесь и далее запись вида “XXXX”+”YYYY” означает попеременную индикацию “XXXX” и “YYYY” с интервалом 0.5 с), где Х.ХХ – напряжение элемента питания. Если к прибору ничего не подключено в течении 60 с, он переходит в спящий режим (выключается) с полным гашением индикатора. В таком состоянии прибор может находиться сколь угодно долго, пока щупы не будут замкнуты между собой либо не будет к ним подключен измеряемый элемент.

    РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ+РАЗРЯЖЕННАЯ БАТАРЕЯ. Если напряжение батареи питания менее 1.1 В, слегка меняется первая индикация напряжения батареи через 8 с после перехода в режим ожидания – “bat.L”+”uX.XX”, а сразу после этого прибор «засыпает», то есть через 10, а не 60 секунд. При напряжении батареи менее 1.0 В, прибор выключается и включается только после замены элемента питания.

    ИЗМЕРЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА. При подключении к щупам измеряемого конденсатора, на экране будут выводиться данные типа “cXX.X”+”rX.XX” (собственно, емкость и сопротивление). Первая часть может принимать следующие другие значения: “cXXX” – емкость 1 – 999 мкФ; “XXXX” – емкость 1000 – 9999 мкФ; “F.XXX” – емкость 0.01 – 0.999 Ф; “F.99ˉ” – емкость >0.999 Ф. Вторая часть может принимать следующие другие значения: “rXX.X” – при измерении применялся второй предел тока – 1 мА; “rXXX” - при измерении применялся третий предел тока – 0.1 мА. Все численные значения второй части означают сопротивление в Ом-ах. При слишком малой емкости или слишком большом сопротивлении выводится “c __”+”r99ˉ”.

   ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗИСТОРА. При подключении к щупам резистора, на экране будут выводиться данные типа “RES_”+”rX.XX”. Другие значения второй части аналогичны предыдущему случаю.

   ВНУТРИСХЕМНЫЙ МИЛЛИОММЕТР. Если держать щупы замкнутыми (либо с подключенным резистором) непрерывно в течении 30 сек, то прибор начнет индицировать сообщение типа “dir_” + “_rES”, что означает переход в режим измерения малых сопротивлений при постоянном измерительном токе. Переход в этот режим происходит при размыкании щупов не позднее 4 секунд после появления сообщения. Смены величин каждую секунду здесь не происходит, непрерывно индицируется измеряемое сопротивление. В этом режиме стабильность и точность измерения выше. Измерительный ток 10 мА подается на щупы постоянно (если они разомкнуты, ток течет через диоды VD1, VD2). При этом на результат практически не влияют емкости, подключенные параллельно измеряемой цепи, а так же, при измерении активного сопротивления катушек и трансформаторов, их индуктивность. Диапазон измерений 0.00 – 9.00 Ом, при превышении его прибор индицирует “r.99ˉ”. В этом режиме работа прибора аналогична работе миллиомметра, только дискретность измерений не 1 мОм, а только 10 мОм, но больше предел измерений – 9 Ом против 3.6 Ом. Выход из режима происходит при нахождении прибора с разомкнутыми щупами в течении двух минут.

   КАЛИБРОВКА. Этот режим включается, если при появлении сообщения “dir_” + “_rES” из предыдущего пункта не размыкать щупы более 4 секунд. Надпись на две секунды сменяется на “CALI”+”CALI“ (что означает несменяемую надпись), затем, приглашение разомкнуть щупы “OPEn”+”Prob” (Open probes). Если после этого не размыкать щупы в течении 10 с, происходит аварийный выход (“CALI” + “Err_” на 2 с) и переход прибора в спящий режим с выходом по размыканию, так как, это интерпретируется как случайное замыкание щупов во время хранения. Если же вовремя разомкнуть щупы, то через 3 с прибор предложит их опять замкнуть: “CLOS”+”Prob” (Close probes). Опять же, не позднее 10 с надо надежно замкнуть щупы прибора. После этого калибровка корректно закончена и выводится “CALI”+End_”. В процессе калибровки во время размыкания щупов происходит калибровка первого предела тока (10 мА), а во время замыкания – вычисляется собственное сопротивление проводов и щупов, которое потом будет вычитаться от измеренного значения ESR/R. Если в последнем случае не замыкать щупы более 10 секунд, сопротивление щупов сохранится как нулевое. Результат калибровки записывается в EEPROM (энергонезависимой памяти) и сохраняется даже при отключении батареи питания.

ИЗМЕРЕНИЕ ИОНИСТОРОВ. Особенность возникает при подключении к прибору заряженного ионистора. Предположим, к прибору подключен ионистор емкостью 0.47 Ф, заряженный до 4 В (не забываем про предельную энергию в 10 Дж!). Разряд его прибором до требуемых для начала измерения 50мВ займет примерно 10 с! В это время прибор информирует пользователя о процессе разряда ионистора: “ion_”+”Uˉ-_”. Однако, здесь есть один нюанс: прибор сможет определить подключенный заряженный ионистор только если его положительный вывод соединен с верхним по схеме контактом входного разъема S1, а отрицательный – с нижним. В противном случае, прибор определит его как резистор с нулевым сопротивлением. При этом, все равно, примерно через 15 - 20 с ионистор разрядится и прибор измерит его параметры. Это единственный случай, когда для устройства имеет значение полярность подключения щупов, хотя корректная работа прибора сохраняется в любом случае.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DD1 МК PIC 8-бит
PIC16F690
1 DIPПоиск в магазине ОтронВ блокнот
DA1 Операционный усилитель
MCP6022
1 SOP-8Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DA2 DC-DCNCP1402SN331 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
HL1 ИндикаторFYQ3641BH1 FYQ3641AHПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VT1 MOSFET-транзистор
IRLML2502
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VT2 MOSFET-транзистор
IRLML6401
1 AO3401Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD1, VD2 Выпрямительный диод
HER508
2 HER507Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD3 Стабилитрон
1N4728A
1 3 - 3.9 VПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD4 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD5 Диод Шоттки
1N5817
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
L1 Дроссель47 мкГн1 47 - 68 мкГнПоиск в магазине ОтронВ блокнот
L2 Дроссель33 мкГн1 > 33Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C1 Конденсатор1500 пФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C2 Конденсатор47 пФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C3, C5, C8 Конденсатор1 мкФ3 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C4 Конденсатор10 мкФ1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C6 Электролитический конденсатор220 мкФ 10В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C7 Электролитический конденсатор47 мкФ 10В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1 Резистор
3.3 Ом 5Вт
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2 Резистор
680 Ом 1Вт
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3 Резистор
1.2 МОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R4 Резистор
100 Ом
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R5 Резистор
2 Ом 0.5 Вт
1 0.5 %Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R6 Резистор
1.5 кОм
1 0.5 %Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7 Резистор
47 кОм
1 0.5 %Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8 Резистор3001 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R9 Резистор
33 кОм
1 0.5 %Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R10 Резистор
220 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11 Резистор
3.3 кОм
1 0.5 %Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R12 Резистор
82 кОм
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R13 Резистор
1 кОм
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R14 Резистор
330 Ом
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R15 Резистор
10 кОм
1 SMDПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 23.04.2021 0 2
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (15) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
resd1981 #
Сам пробник понравился, вот только питание от батарейки, как по мне плохо. Гораздо удобней и компактней питать от малогабаритного лития. Тогда при использовании смд компонентов, плата выйдет немногим больше дисплея. В связи с этим вопрос. Можно ли надеятся на вариант прошивки, с переделанной индикацией напряжения под литий.
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Честно говоря, не вижу смысла пытаться сделать прибор компактнее - как по мне, тогда с ним будет неудобно работать. Вдобавок, элементы защиты, например, не стоит пытаться "миниатюризировать" в любом случае.
Ответить
0
resd1981 #
Я вижу прибор в виде щупа. Батарейка в качестве источника питания в этот корпус не лезет никак, большие габариты и вес. Да и вскрывать постоянно корпус для ее замены, не радует. Если посчитать стоимость малогабаритного лития, то и дешевле выйдет. Стоит он как две- три батарейки а послужит намного дольше. Это конечно сугубо мое мнение.
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
У каждого своё видение... Чрезмерная миниатюризация не входила в круг приоритетов при создании прибора. Что до стоимости, солевая батарейка за 6 руб. работает в моем экземпляре уже больше 4-х месяцев. В любом случае, спасибо за интерес к статье.
Ответить
0
avi50 #
На принципиальной схеме следует поменять местами обозначение транзисторов VT1 и VT2. Или на монтажной схеме.
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Да, Вы совершенно правы! Спасибо! Исправил монтажку. Отправил на модерацию.
Ответить
0
avi50 #
Спасибо за хорошую схему. Прибор собрал. Работает чётко, без претензий. Делаю корпус.
Ответить
0
borys #
Тоже сделал этот прибор (с небольшими изменениями). Все работает так, как и было описано в статье. Автору спасибо. Есть одна просьба. Можно ли увеличить время отображения до 1 секунды? Полсекунды все таки маловато.
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Держите прошивку с секундной индикацией. Также она теперь есть и в архиве к статье.
Прикрепленный файл: esr_cap_3_1sec_int.hex
Ответить
0
shumadan #
Код сложно адаптировать под PIC16F648?
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Думаю, невозможно - мало того, что портов ввода-вывода меньше, еще и флешь память вполовину меньше вроде.
Ответить
0
borys #
Из-за неполадок программатора пока не смог проверить вторую прошивку в железе. Проверял только в Протеусе. Завышает значение емкости. Вместо 34 мкФ показывает 51 мкФ.
Ответить
0

[Автор]
diogen_b #
Это нормально. Из-за особенностей работы АЦП в протеусе, для него требуется несколько измененная прошивка. В железе все будет нормально!
Отредактирован 11.05.2021 22:46
Ответить
0
borys #
Разобрался с программатором и загрузил
второй вариант прошивки. Все работает
хорошо. Оно работало хорошо и в первом
варианте, но сейчас стало гораздо удобнее.
Автору респект и уважение. Еще один
момент в порядке информации - прибор
нормально работает при напряжении питания
5 вольт.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

USB осциллограф DSO-2090
USB осциллограф DSO-2090
Макетная плата для пайки (10 шт) Ветрогенератор
вверх