LC-метр
Радиолюбителю очень часто приходится измерять емкость, реже - индуктивность. Емкость позволяют мерять многие мультиметры, а вот с индуктивностью дела обстоят хуже. Дешевых приборов для этого не существует, а дорогие не всем по карману.
Выходом из этой ситуации может быть очень простой и полезный LC-метр, описанный . Я только дополнил его автоматическим отключением через 1 мин. и индикатором разряда батарейки ниже 7 В, а также отказался от входного переключателя:
Он измеряет емкость от 0,1 пФ до 5 мкФ и индуктивность от 0,1 мкГн до 5 Гн с точностью 2-3 %. Емкости больше 5 мкФ удобно мерять ESR-метром . Эти приборы дополняют друг друга.
Резистор R7 (в исходной схеме из архива) я заменил транзистором КП103Е в режиме стабилизации тока. Так экономится несколько миллиампер потребляемого тока. В этих же целях можно заменить транзистор КТ361 на какой-нибудь p-канальный полевой и избавиться от тока базы и резистора на 5,1к.
Так выглядит готовое устройство:
Буквой C. Вот отсюда и пошло название прибора. Или иными словами, LC-метр – это прибор для измерения значений индуктивности и емкости.
На фото он выглядит примерно вот так:
LC-метр на вид напоминает . Он также имеет два щупа для измерения значений катушки индуктивности и емкости. Выводы конденсаторов можно пихать либо в отверстия для конденсаторов, там где написано Cx, а можно и напрямую к щупам. Проще и быстрее все-таки подсоединять к щупам. Индуктивность и емкость измеряются очень просто, выставляем предел измерения, покрутив крутилку, и смотрим обозначение на дисплее LC-метра
. Как говорится, даже маленький ребенок без труда освоит эту “игрушку”.
Как измерить емкость LC-метром
Вот у нас четыре испытуемых конденсатора. Трое из них – неполярные, а один – полярный (черный с серой полосой)
Погнали
Давайте разберемся с обозначениями на конденсаторе. 0,022 мкФ – это его емкость, то есть 0,022 микрофарад. Далее +-5% – это его погрешность. То есть измеряемое значение может быть на плюс или минус 5% больше или меньше. Если больше или меньше 5 % – значит конденсатор у нас плохой, и его желательно не использовать. Пять процентов от 0,022 – это 0,001. Следовательно, конденсатор можно считать вполне рабочим, если его измеряемая емкость будет находится в диапазоне от 0,021 до 0,023. У нас значение 0,025. Если даже учесть погрешность измерения прибора – это не есть хорошо. Выкидываем его куда подальше. Ах да, обратите внимание на вольты, которые пишутся после процентов. Там написано 200 Вольт – это значит, что он рассчитан на напряжение до 200 Вольт. Если у него в схеме будет на выводах напряжение больше 200 Вольт, то он, скорее всего, выйдет из строя.
Если, например, на конденсаторе указано 220 В, то это – максимальное значение напряжения . С учётом того, что в сетях переменного тока указываются , то такой конденсатор не подойдёт для применения при напряжении сети 220 В, так как максимальное значение напряжения в этой сети = 220 В х 1,4 (то есть корень из 2) = 310 В. Конденсатор надо выбрать такой, чтобы он был рассчитан на напряжение намного превышающее 310 Вольт.
Следующий советский конденсатор
0,47 микрофарад. Погрешность +-10 %. Это значит 0,047 в ту и другую сторону. Его можно считать нормальным в диапазоне 0,423-0,517микроФарад. На LC-метре 0,489 – следовательно, он вполне работоспособный.
Следующий импортный конденсатор
На нем написано,22 – это значит 0,22 микрофарад. 160 – это предел напряжения. Вполне нормальный конденсатор.
И следующий электролитический или, как его называют радиолюбители, электролит. 2,2 микрофарада на 50 Вольт.
Все ОК!
Как измерить индуктивность LC-метром
Давайте замеряем индуктивность катушки индуктивности . Берем катушку и цепляемся к ее выводам. 0,029 миллигенри или 29 микрогенри.
Таким же образом можно проверить другие катушки индуктивности.
Где купить LC-метр
В настоящее время прогресс дошел до того, что можно купить универсальный R/L/C/Transistor-metr , который умеет замерять почти все параметры радиоэлектронных компонентов
Ну для эстетов все таки есть нормальные LC-метры, которые в один клик можно приобрести с Китая в интернет-магазине Алиэкспресс;-)
Вот страничка на LC-метры.
Вывод
Катушки индуктивности и конденсаторы – незаменимая вещь в электронике и электротехнике. Очень важно знать их параметры, потому как малейшее отклонение параметра от значения написанного на них может сильно изменить работу схемы, особенно это касается приемопередающей аппаратуры. Измеряйте, измеряйте и еще раз измеряйте!
В данной статье приведен LC метр, который можно собрать своими руками. Он построен на пяти транзисторах и, несмотря на свою простоту, позволяет в широких пределах измерять емкость конденсаторов и индуктивность катушек. Для измерения использовано 4 диапазона для конденсаторов и 5 диапазонов для катушек. После несложной калибровки, с использованием двух подстроечных резисторов, максимальная погрешность измерения во всех диапазонах составляет не более 3%.
Описание работы транзисторного LC метра
Ниже приведена принципиальная схема транзисторного LC метра. Основой схемы LC метра является генератор, построенный на транзисторах VT1, VT2 и сопутствующих им элементах. Его рабочая частота задается LC контуром, состоящим из измеряемого конденсатора Cx и параллельно подключенной катушки L1 (при измерении емкости — контакты X1 и X2 должны быть соединены) либо измеряемой индуктивности Lx соединенной последовательно с катушкой L1 и параллельно соединенному конденсатору C1.
С подключением к LC метру измеряемого элемента (конденсатор или катушка), начинает работать генератор на определенной частоте, которая измеряется простым частотомером, состоящим из транзисторов VT3 и VT4. Это измерение преобразуется в постоянный ток, который приводит к отклонению стрелки микроамперметра со шкалой 100 мкA.
При сборке , необходимо использовать короткие соединительные провода для подключения измерительных элементов. После окончательной сборки нужно откалибровать устройство во всех диапазонах измерения.
Это делается путем подбора сопротивлений подстроечных резисторов R12 и R15 при подключении к входу компонентов с заранее известными значениями. Так как в одном диапазоне значение сопротивлений подстроечных резисторов будет одно, а в другом оно будет иное, то необходимо найти компромисс для всех диапазонов, при этом погрешность измерения не выйдет за рамки 3%. Напряжение питания LC метра должен быть стабильным. Ток потребления не превышает 12 мА.
Этот точный LC метр построен на базе недорогих компонентов, которые очень легко найти в радиомагазинах. Диапазон измерителя LC-метра достаточно широк и подходит для измерения даже очень низких значения емкости и индуктивности.
Печатная плата - рисунок
Индуктивности - диапазоны измерений:
- 10nH - 1000nH
- 1uH - 1000uH
- 1mH - 100mH
Диапазоны измерения емкости:
- 0.1pF - 1000pF
- 1nF - 900nF
Большим плюсом устройства является автоматическая калибровка при включении питания, поэтому исключена ошибка в калибровке, что присуще некоторым аналогичным , особенно аналоговых. При необходимости, можно выполнить повторную калибровку в любой момент, нажатием кнопки reset. В обем данный LC метр полностью автоматический. Прошивку МК PIC16F628 .
Компоненты прибора
Слишком точные компоненты являются необязательными, за исключением одного (или более) конденсаторов, которые используются для калибровки измерителя. Два 1000 пФ конденсатора по входу должны быть достаточно хорошего качества. Пенополистирол является более предпочтительным. Избегайте керамических конденсаторы, ведь некоторые из них могут иметь большие потери.
Два конденсатора по 10 мкФ в генераторе должен быть танталовые (у них низкое последовательное сопротивление и индуктивность). Кварцевый резонатор на 4 МГц должен быть строго 4.000 МГц, а не что-то приближенное к этому значению. Каждый 1% ошибки в частоте кварца добавляет 2% ошибок при измерении значения индуктивности. Реле должно обеспечить около 30 мА тока срабатывания. Резистором R5 выставляется контраст ЖК дисплея LC метра. Питается прибор от обычной батарейки Крона, так как дальше напряжение стабилизируется микросхемой 7805 .
Рассмотрена схема измерителя емкости конденсаторов и индуктивности катушек, выполненная всего на пяти транзисторах и, несмотря на свою простоту и доступность, позволяет в большом диапазоне определять с приемлемой точностью емкость и индуктивность катушек. Имеется четыре поддиапазона для конденсаторов и целых пять поддиапазонов катушек. После достаточно простой процедуры калибровки, с применением двух подстроечных сопротивлений, максимальная погрешность будет около 3%, что согласитесь, для радиолюбительской самоделки совсем не плохо.
Предлагаю спаять своими руками эту простую схему LC-метра. Основой радиолюбительской самоделки служит генератор, выполненный на VT1, VT2 и радиокомпонентах обвязки. Его рабочая частота определяется параметрами LC колебательного контура, который состоит из неизвестной емкости конденсатора Cx и параллельно подключенной катушки L1, в режиме определения неизвестной емкости - контакты X1 и X2 должны быть замкнуты, а в режиме измерения индуктивности Lx, она подключается последовательно с катушкой L1 и параллельно соединенному конденсатору C1.
С подключением к LC-метру неизвестного элемента, начинает работать генератор на какой-то частоте, которая фиксируется очень простым частотомером, собранным на транзисторах VT3 и VT4. Затем значение частоты преобразуется в постоянный ток, который отклоняет стрелку микроамперметра.
Измеритель индуктивности сборка схемы. Соединительные провода рекомендуется делать по возможности максимально короткими для подключения неизвестных элементов. После окончания процесса общей сборки необходимо откалибровать конструкцию во всех диапазонах.
Калибровка осуществляется с помощью подбора сопротивлений подстроечных резисторов R12 и R15 при подключении к измерительным выводам радиоэлементов с заранее известными номиналами. Так как в одном диапазоне номинал подстроечных резисторов будет один, а в другом он будет другой, то необходимо определить нечто среднее для всех диапазонов, при этом погрешность измерения не должна выйти за 3%.
Этот достаточно точный LC метр собран на микроконтроллере PIC16F628A. В основе конструкции LC метра лежит частотомер с LC осциллятором, частота которого изменяется в зависимости от измеряемых величин индуктивности или емкости, и в результате вычисляется. Точность частоты доходит до 1 Гц.
Реле RL1 необходимо для выбора L или C режима измерения. Счетчик работает на основе математических уравнений. Для обоих неизвестных L и C , уравнения 1 и 2 являются общими.
Калибровка
При включении питания осуществляется автоматическая калибровка прибора. Начальный рабочий режим - индуктивность. Подождите пару минут для прогрева цепей устройства, затем нажмите тумблер "zero", для повторной калибровки. Дисплей должен вывести значения ind = 0.00 . Теперь подсоедините тестовый номинал индуктивности, например 10uH или 100uH. LC-метр должен вывести на экран точное значение. Для настройки счетчика имеются перемычки Jp1 ~ Jp4 .
Представленный ниже проект измерителя индуктивности очень прост для повторения состоит из минимума радиокомпонентов. Диапазоны измерения индуктивности : - 10нГ - 1000нГ; 1мкГ - 1000мкГ; 1мГ - 100мГ. Диапазоны измерения емкости: - 0.1пФ - 1000пФ - 1нФ - 900нФ
Измерительное устройство поддерживает автокалибровку при включении питания, что исключает вероятность человеческого фактора при ручной калибровке. Абсолютно, в любой момент можно заново откалибровать измеритель, просто нажав кнопку сброса. В приборе имеется автоматический выбор диапазона измерений.
В конструкции устройства нет необходимости использования каких-либо прецизионных и дорогих радио компонентов. Единственное, нужно иметь одну "внешнюю" емкость, номинал которой известен с большой точностью. Два конденсатора емкостью в 1000 пФ должны быть нормальногно качества, желательно использовать полистирольные, а две емкости по 10 мкФ должны быть танталовыми.
Кварц нужно взять точно на 4.000 МГц. Каждый 1% несоответствия частоты, приведет к 2% ошибке измерения. Реле с малым током катушки, т.к. микроконтроллер не способен обеспечить ток выше 30 мА. Не забудьте параллельно катушке реле для подавления обратного тока и исключения дребезга поставить диод.
Печатная плата и прошивка микроконтроллера по ссылке выше.
