| Ваш IP: 54.146.5.196 | Online(17) - гости: 10, боты: 7 | Загрузка сервера: 2.48 ::::::::::::

Универсальный измерительный прибор на микроконтроллере

Этот прибор измеряет постоянное напряжение, частоту, емкость, индуктивность, так же способен проверять исправность кварцевых резонаторов и вырабатывает импульсный сигнал с уровнем ТТЛ.

Основа прибора микроконтроллер PIC16F873A, в состав его входит АЦП и делитель частоты с верхним пределом 50МГц.

1_08_09_21_0001

Технические характеристики

Диапазон измеряемых частот в МГц

F1– 0,01…50

F2– 40…500

F3– 200…2000(2ГГЦ!!!)

Чувствительность измерения частоты в мВ

30…50

Период измерения частоты в сек

F1 – 0,2\1\10

F2F3 – 0,2

Интервал измерения емкости

С – 0,2пФ…0,1мкФ

С1 – 0,1мкФ …10мФ

Интервал измерения индуктивности

0,1мкГн…5Гн

Интервал измерения постоянного напряжения В.

0,02…15

Напряжение питания

7…15 В

Проверка кварцевых резонаторов в режиме генератора

Гц 244…1000000

Потребляемый ток 6…21мА в зависимости от режима

Погрешность

F1 при периоде измерения 0,2с\1с\10с – 5\1\0,1 Гц.

F2 – 120Гц

F3 – 480Гц

C и С1 – 2%

L– 2-10%

U– 0,05В

 

Схема прибора показана на рис 1.

1_08_09_122_0001

Переменный резистор R33 и кнопки SB1-SB4 выполняют функцию органов управления. При перемещении движка R33 из нижнего в верхнее положение по схеме – меняются с следующей последовательности КАЛИБРОВКА, L\C, F1\F2\U. Другие режимы работы выбираются кнопками SB1 SB2 SB3.  В зависимости от установленного режима открываются ключи на транзисторных сборках VT2 VT5, подавая напряжение питания на тот или иной узел.

В качестве индикатора использован символьный ЖКИ модуль WH1602D-PGE-CT с двумя строками по 16 символов. В первой строке отображаются режим работы а во второй – значение измеряемого параметра. Для измерения частоты до 500МГц сигнал подают на гнездо XW1. При этом на частотах более 50 МГц использованы делители входящие в состав сдвоенного синтезатора частоты LMX1600TM(DD1). Его работой управляет микроконтроллер DD3, а DD2 выполняет функцию мультиплексора.

Сигнал поступающий на WX1, усиливается каскадом на VT1. В режиме F1(рис 2) сигнал дополнительно усиливается каскадом на VT4 и через логические элементы DD2.2 DD2.4 и резистор R32 поступает на вход делителя DD3. Нажатием на кнопки SB3  SB4 переключаем время измерение(рис3 рис4). В режиме F2 сигнал с выхода усилительного каскада на VT1 поступает на вход делителя частоты синтезатора DD1, а после на 24 сигнал с выхода ( вывод 1 DD1)  через логические элементы DD2.3 DD2.4 и резистор R32 так же поступает на вход делителя частоты микроконтроллера DD3.

В режиме F3 измеряемый сигнал подают на высокочастотное гнездо XW2, через разделительный конденсатор С4, защитные диоды VD3 VD4 и С14 сигнал поступает вход второго делителя частоты синтезатора DD1. После деления на 96 выходной сигнал проходит через DD2.3 DD2.4 и резистор R32 на вход делителя частоты микроконтроллера DD3. В режиме F2 при однократном нажатии на SB3 прибор перейдет в режим F3(рис 5). При еще одном нажатии на SB3 прибор перейдет в режим проверки кварцевых резонаторов ZQx (Рис 6 ) , их подключают к разъему XS2.

1_08_09_222_0001

Для измерения емкости  до 0,1 мкФ ( рис 7) и индуктивности (рис 8 ) использован генератор на компараторе DA1(LM311D). Измеряемый элемент подключают к SX1. Нормированным частотозадающими элементами генератора катушка L1, конденсатор С6, а так же коммутируемое реле эталонный конденсатор С1. В зависимости от режима работы катушка L1 подключается к XS1 последовательно и параллельно. Сигнал с выхода генератора поступает на вход  микроконтроллера, где измеряется его частота и вычисляется значение измеряемого параметра.

В данном приборе возможна корректировка значений параметров частотозадающих элементов. В режиме калибровки определяется паразитная емкость кнопки SB1, гнезда XS1 и сохраняет в памяти полученное значение.

В программе расчета значений элементов контура, состоящего из L1 и С6, заложена математическая предполагающая что ТКЕ конденсатора и катушки постоянны, кроме того, ТКИ катушки – положительный.

Измерение  емкости от 0,1 мкФ до 10мФ осуществляется с помощью узла на VT3, который работает в данном случае к ключевом режиме.

В режиме L\C при нажатии на кнопку SB3  прибор переходит в режим С1 и во второй строке индицируется символ I. В этом случае измеряется емкость от 0,1 мкФ до 1мФ. При повторном нажатии на SB3 во второй строке высветится символ II и возможно измерение емкости конденсаторов от 0,1 мкФ до 10мФ. Различие режимов в том что в первом режиме индикатора чаще обновляются.Измеряемое постоянное напряжение от 0 до 15 вольт подается на гнездо WX1. При этом если сначала войти в режим U а потом вращение движка R33 перейти в режим F1 или F2, то на индикаторе в верхнем правом углу выводится одновременно и частота входного сигнала.(рис10)

Для включения режима ГЕНЕРАТОР необходимо в режиме U нажать на SB3. При этом VT3 работает в переключательном режиме и на выходе прибора Fвых ( контакты 8 и 10 гнезда XS1) формируется сигнал с уровнем ТТЛ и частотой Fвых= Fкв/(4mn), Fкв – частота кварцевого генератора микроконтроллера, n может принимать значение 1,4, 15 , а m – от 1 до 256. Значение n меняется циклически при нажатом переключателе L\C, а m устанавливается нажатием SB3 SB4. Значения m n отображаются в верхнем правом углу индикатора, а во второй строке – частота выходного сигнала(рис11).Выход из режима ГЕНЕРАТОР осуществляется сменой режима. При этом последнее значение сохраняется в памяти DD3.

Питается прибор напряжением от 7 до 15В, напряжение всех узлов стабилизировано стабилизатором напряжения DA2. При питании прибора от батарейки на индикаторе изображен гальванический элемент и при зарядке его он начинает мигать. Для зарядки аккумуляторной батареи, не вынимая ее из устройства используют блок питания с напряжением 12…15 В, а кнопочный переключатель SB2 устанавливают в положение ВКЛ. Когда аккумулятор зарядится на индикаторе появится символ Z.Большинство деталей кроме индикатора и диодов VD7VD8 смонтированы на печатной плате. В переходные отверстия монтируют отрезки тонкого луженного провода.

В устройстве использованы в основном элементы для поверхностного монтажа – резисторы РН1-12 типоразмера 0805, конденсаторы К10-17в типоразмеров 0805 0603, оксидные конденсаторы – танталовые для поверхностного монтажа.

Микросхема LMX1600TM можно заменить на 1601 но при этом частота измиряемого сигнала снизится до 1,1…1,2ГГц. Микроконтроллер можно заменить на PIC16F873,PIC16F876A. микросхему LM311D можно заменить на LM311  в корпусе SO-8.

Индикатор любой 16*2 с поддержкой протокола HD44780. Реле К1 – SIL05-1A72-71D, но можно применить и другое с напряжением срабатывания 4…5В. Переменный резистор R33 – СП4-1. Гнезда XS1 XS2 – часть панели для установки микросхем в корпусе DIP. Причем XS2 устанавливается на боковой стенке корпуса. XW1 XW2 – СР-50-73ФВ, кнопочный переключатель SB1 – PSW-4 c фиксацией, кнопки SB3 SB4 – SWT-20. Катушка индуктивности L1 – дроссель CECL-100\260 101k (100мкГн), емкость С6 – 510..680пФ ТКЕ П33, С1 – 1000…2000пФ ТКЕ МПО.

Программирование микроконтроллера  проводят через разъем XS1 с помощью программы IC-Prog и адаптера AN589{2}, перемычку S1 удаляют.

Монтаж элементов начинают с микроконтроллера, окружающих его деталей и индикатора. После программирования подборкой резистора R39 устанавливают контрастность индикатора. Затем монтируют детали генератора. В режиме L\C при нажатой кнопке SB1 на выходе 7 микросхемы LM311D должен быть сигнал прямоугольной формы с частотой 750…850кГц.

В режиме F1 при отсутствии входного сигнала подбором резистора R15 устанавливают низкий уровень на выходе DD2.4. В режиме F2 F3 при отсутствии входного сигнала происходит самовозбуждение делителей частоты DD1- это их особенность. При этом частотомер показывает частоту нескольких десятков или сотен МГц. Ток зарядки аккумулятора устанавливается подбором R34, а напряжение зарядки R31.

После сборки необходимо записать в память микроконтроллера числовые константы. Для этого при нажатой SB3 включают питание и затем кнопку отпускают. Вращением движка резистора R33  выбирают нужную константу, а нажатием на SB3 или SB4 меняют значение. Сохранение установленного значения происходит автоматически при смене константы. После изменения значений последней константы выбирают любую другую и выключают прибор.

Константу Х0 первоначально устанавливают равной емкости С1( в пкФ), а затем это значение корректируют. Вращая движок R33 устанавливаем режим L\C а кнопкой SB1 – режим С. Вращением движка R33 устанавливаем режим калибровки. После его окончания на индикаторе будет показано – 0,00pF. Затем подключают конденсатор эталонный, емкость его делим на показание прибора и мы получаем константу Х0. Полученный результат будет новым значение константы Х0 которое необходимо внести в память микроконтроллера.

Для определения паразитной емкости после установки режима L\C нажатием SB1 входят в режим измерения индуктивности в контакты 4 и 5 гнезда XS1 устанавливаем проволочную перемычку. Устанавливаем режим калибровка после ее завершения на индикаторе будет показано 0,000mkH. Перемычку удаляем и переходим в режим измерения С нажатием кнопки Sb1. На индикаторе несколько секунд индицируется значение паразитной емкости и показание обнуляется. При этом нажатием на Sb4 измеренное значение заносится в память, а на индикаторе появится — ОК.

Начальное значение константы Х1 =1,000 – индуктивность.

Х2=96(режим F3), Х3=24(режим F2) – задают коэффициент деления делителей частоты на LMX1600TM. Для LMX1601TM Х2=48 Х3=24.

Х4=0,2,4,6 – для не русифицированного индикатора.

Х4=1,3,5,7 – для русифицированного индикатора.

Х4=0,1,4,5 для первоначального входа в режим F1 со временем измерения 0,2с.

Х4=2,3,6,7 для первоначального входа в режим F1 со временем измерения 1с

Х4=0,1,2,3 если ТКЕ С6 положительная

Х4=4,5,6,7 если ТКЕ С6 отрицательная

Например Х4=5 для русифицированного индикатора, первоначальном входе в режим F1 с временем измерения 0,2с м отрицательной ТКЕ С6.

Значение Х5 = частоте кварцевого резонатора в Гц.

Х6 в % учитывает вклад нестабильности С6 в температурный уход частоты генератора. Остальное приходится на индуктивность. Не устанавливайте значение Х6=0, Х6=100, а также Х6=50 при отрицательном значении ТКЕ С6.

Х7 – корректировка показаний при измерении емкости в режиме С1 а Х8 – при измерении постоянного напряжения.

В режиме С1 конденсатор с точно известной емкостью около 1 мкФ  подключают к XS1, затем емкость делят на показания прибора и умножают на константу Х7. В режиме U подают напряжение 10…12В на WX1, параллельно подключают образцовый вольтметр. Показания вольтметра делят на показание прибора и умножают на Х8. Полученное значение будет новым Х8.

 

Коды программы и рисунки печатных плат расположены по адресу —ftp://ftp.radio.ru/pub/2007/08/FLCU.zip

Литература – Радио 8-2007

Добавить комментарий

Случайные статьи

  • Переключатель одной гирлянды на тиристоре

    Эта простая мигалка на тиристоре может управлять одной гирляндой(или одной лампой) мощностью до 400Вт!!!. Частота мигания зависит от R2. Такая мигалка применима для уличных мощных гирлянд. Если такая мощность не нужна то вместо предложенного тиристора можно взять КУ107Б, и применить менее мощные диоды — КД209. Литература РК2001-10Подробнее...
  • Многоуровневый индикатор воды

    Многоуровневый индикатор воды

    На рисунке показана схема простого многоуровневого индикатора воды. Индикатор имеет семь градаций. В схеме использована всего одна микросхема ULN2004 и несколько внешних элементов. В качестве зондов можно использовать медную или алюминиевую проволоку. Провод к которому подключен зонд должен быть экранированным. Используйте светодиоды разного цвета, для удобства восприятия уровня воды в емкости. …Подробнее...
  • УМЗЧ класса D мощностью 18Вт на базе TDA7482

    УМЗЧ класса D мощностью 18Вт на базе TDA7482

    Усилитель на базе TDA7482 имеет встроенную защиту от перегрева, перенапряжения и КЗ. Усилитель на TDA7482 имеет следующие характеристики: Напряжение питания от +/-10В до +/-25В (номинальное +/-21В) Ток покоя 40…60мА Выходная мощность 18Вт(Rн=4 Ом) при КНИ 1% и в номинальном напряжении питания  КНИ=0,1% при выходной мощности 1Вт на нагрузке 8 Ом …Подробнее...
  • Таймер на шести микросхемах

    Таймер состоит из генератора минутной последовательности импульсов и двух трактов по два счетчика и дешифратора (единиц и десятков минут). Один из трактов (верхний на схеме) предназначен для отсчета и индикации времени с помощью семиэлементного цифрового индикатора, другой — для установки времени срабатывания звукового сигнала. Принципиальная схема таймера на шести микросхемах …Подробнее...
  • Простой измеритель емкости(от 100пФ до 1мкФ)

    На рисунке представлена схема простого стрелочного измерителя емкости, который позволяет относительно точно измерить емкость конденсаторов от 100пФ до 1 мкФ. В измерителе емкости 4-е предела: 100…1000пФ, 1000пФ…0,01мкФ(10000пФ), 0,01…0,1мкФ, 0,1…1,0мкФ. Главное достоинство измерителя — простота конструкции, низкая себестоимость, относительно низкая погрешность измерения. На DD1.1 — DD1.3 собран опорный генератор на 100кГц. …Подробнее...