Простую схему для измерения lc. LC-метр — приставка к мультиметру. Проверка и калибровка

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!

Несколько лет назад, как часто бывает, искал в Интернете одно, а случайно натолкнулся на одном из американских сайтов на статью "Very accurate L/C Meter based on PIC16F84A" - "Очень аккуратный (компактный) LC-метр на основе PIC16F84A". Неплохо зная английский язык, я ознакомился с описанием этого прибора и загорелся желанием незамедлительно его повторить. Тем более, в моей домашней измерительной лаборатории так не хватало цифрового мультиметра, измеряющего индуктивность катушек и ёмкость неполярных конденсаторов.

По тем временам ничего подобного в продаже не было, а по ссылке в статье можно было бесплатно скачать самое главное - файл прошивки микроконтроллера, что я тут же сделал.

С того времени у меня сохранилась принципиальная схема прибора:

Чтобы повторить конструкцию, необходимо было иметь в наличии: операционный компаратор LM311, естественно, микроконтроллер PIC16F84A, программатор для его прошивки, однострочный LCD- дисплей, переключатель на 2 положения и два направления, малогабаритное реле с напряжением катушки 5 В, несколько конденсаторов и резисторов.

Для того, чтобы этот мультиметр измерял с минимальной погрешностью, требовалось с максимально возможной точностью подобрать калибровочные ёмкость и индуктивность, что я сделал на измерительных приборах промышленного изготовления своего товарища.

Разработать печатную плату, вытравить её, просверлить и спаять для меня уже не составляло большого труда. Вот что у меня получилось:

На виде сбоку можно разглядеть следующее. Слева PIC-контроллер в своей "кроватке", кварцевый резонатор, несколько радиодеталей. Посередине - электромагнитное реле от старого модема. Слева от него - подобранный с возможной точностью конденсатор. Справа от реле - самодельный дроссель, намотанный на резисторе МЛТ-100 кОм; 0,5 Вт и откалиброванный на образцовом LC-метре. Совсем справа - переключатель. Сверху закреплён и подпаян к плате ЖКИ-дисплей от матричного принтера Bul итальянского производства.

До сих пор прибор работоспособен, о чём свидетельствуют фотогафии:

LC-метр включен для измерения ёмкостей и показывает 0,1 пФ (пикофарад) - ёмкость входной измерительной цепи

Прибор в режиме измерения индуктивности. В данном случае показывает 33,32 мкГн.

Индуктивность этой же катушки увеличилась, когда в непосредственной близости от неё положил свой незаменимый нож стальным лезвием к катушке.

LC-метр измерил конденсатор. Его ёмкость оказалась 4,772 нФ или 4772 пикофарады..

Если ёмкость конденсатора или индуктивность катушки больше максималього предела измерения, на дисплее высвечивается Over Range - вне диапазона измерения.

До сих пор прибор занимает в моей измерительной лаборатории своё почётное место.

На фото он выглядит примерно вот так:

Как измерить емкость LC-метром

Погнали

Следующий советский конденсатор

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

Таким же образом можно проверить другие катушки индуктивности.

Где купить LC-метр

Вот страничка на LC-метры.

Вывод

Представляем оригинальную конструкцию lc-метра от нашего коллеги R2-D2. Далее слово автору схемы: В радиолюбительском деле, особенно при ремонтах, необходимо иметь под рукой прибор для измерения емкости и индуктивности - так называемый lc метр. На сегодняшний день для повторения в интернете можно найти много схем подобных устройств, сложных и не очень. Но решил создать свой вариант устройства. Практически все схемы LC метров с использованием микроконтроллеров представленные в интернете, выглядят одинаково. Идея заключается в расчете номинала неизвестных компонентов по формуле зависимости частоты от емкости и индуктивности. Для простоты своей конструкции решил использовать внутренний компаратор микроконтроллера в качестве генератора. Для отображения информации используется LCD от телефона Nokia 3310 либо ему подобный с контроллером PCD8544 и разрешением 84х48, например Nokia 5110 .

Схема lc метра на микроконтроллере

Настройка и функции

Сердцем устройства является микроконтроллер PIC18F2520 . Для стабильной работы генератора в качестве С3 и С4 лучше использовать неполярные конденсаторы либо танталовые. Реле можно использовать любое, соответствующее по напряжению (3-5 вольт), но желательно с минимально возможным сопротивлением контактов в замкнутом положении. Для звука используется буззер без встроенного генератора, или обычный пьезоэлемент.

При первом старте собранного устройства, программа автоматически запускает режим настройки контраста дисплея. Кнопками 2/4 необходимо установить приемлемый контраст и нажать кнопку OK (3). После выполнения данных действий устройство следует выключить и включить заново. Для некоторой настройки работы измерителя в меню есть раздел «Setup ». В подменю «Capacitor », необходимо указать точный номинал используемого калибровочного конденсатора (С_cal) в пФ. Точность указанного номинала напрямую влияет на точность измерения. Контролировать работу самого генератора можно с помощью частотомера в контрольной точке «B», однако лучше использовать уже встроенную систему контроля частоты в подменю «Oscillator ».

С помощью подбора L1 и С1, необходимо добиться стабильных показаний частоты в районе 500-800 кГц. Большая частота положительно влияет на точность измерения в тоже время с ростом частоты может ухудшаться стабильность генератора. Частоту и стабильность генератора, как я уже сказал выше, удобно мониторить в разделе меню «Oscillator ». При наличии внешнего калиброванного частотомера можно выполнить калибровку частотомера LC-метра. Для этого необходимо подключить внешний частотомер к контрольной точке «B» и с помощью кнопок +/- в меню «Oscillator » подобрать константу «K» таким образом, чтобы показания обоих частотомеров совпадали. Для корректной работы системы отображения состояния батареи питания, необходимо настроить резистивный делитель, построенный на резисторах R9, R10, после чего установить перемычку S1 и записать значения в поля раздела «Battery».

Порядок настройки

- Измерить напряжение питания микроконтроллера (выводы 19 - 20). Это опорное напряжение “V.ref”
- Измерить напряжение до резистивного делителя = U1
- Измерить напряжение питания после делителя = U2
- Рассчитать коэф. деления “С.div” = U1/U2
- Внести полученные цифры в соответствующие разделы меню сохраняя их нажатием кнопки «ОК».

Также внести напряжения “V.max” - максимальное напряжение батареи питания (заполнены все сегменты отображаемой батарейки) и соответственно “V.min” - минимальное напряжение батареи питания (все сегменты батарейки погашены, прибор сигнализирует о необходимой смене или заряде батареи питания). Значения напряжения питания для отображения промежуточных сегментов на пиктограмме батарейки, будут рассчитаны автоматически после внесения информации о “V.max” и “V.min”.

Использование стабилизатора для питания схемы обязательно, так как опорное напряжение должно быть стабильным и не меняться при разряде батареи.

Работа с устройством

Ещё меню lc-метра содержит разделы Light , Sound , Memory . В разделе Light есть возможность включить либо отключить подсветку LCD. Раздел Sound , для вкл/откл звука. В разделе Memory можно посмотреть результаты последних 10 измерений, а также (для новичков) увидеть полученный результат в разных единицах измерения. Назначение кнопок описывают пиктограммы, размещенные в нижней части экрана.

(F ) - “Function” переход в меню Setup
(M ) - “Memory” сохранение результатов измерения в памяти
(☼ ) - “Light” вкл/откл подсветки
(C ) - “Calibration” калибровка

Главный экран содержит условную шкалу погрешности в измерениях, которую необходимо контролировать и в случае необходимости своевременно выполнять калибровку.

Измерение емкости

1. Переключить устройство в режим измерения емкости. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.

2. Подключить измеряемый конденсатор к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).

Измерение индуктивности

1. Переключить устройство в режим измерения индуктивности. Замкнуть клеммы. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.

2. Подключить измеряемую индуктивность к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).

Видео работы измерителя

В качестве корпуса задействовал геройски погибший при ремонте телевизора китайский тестер.

Все файлы - прошивки контроллера, платы в Lay и так далее можно или на форуме. Материал предоставил - Савва . Автор схемы R2-D2 .

Обсудить статью LC МЕТР

Несложная схема прибора для измерения емкости конденсаторов, индуктивности катушек и проверки электролитических конденсаторов на эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС/ESR). Кроме того прибор генерирует ряд фиксированных частот (100 Гц, 1кГц, 10 кГц, 100 кГц и 1 Мгц) с регулировкой выходного напряжения, что также можно использовать для проверки и настройки различной радиоаппаратуры. Точность измерений, правда, ограничена 5-10% и зависит от точности настройки и размеров применяемого стрелочного индикатора. Тем не менее, такая точность вполне достаточна для проверки элементов в радиолюбительской практике.

Схема состоит из генератора сигналов на цифровой микросхеме К561ЛА7, формирователя синусоидальных импульсов на транзисторе VT1, блока измерения «ESR» и стабилизатора напряжения на транзисторе VT2.

В показанном на схеме положении переключателя S3 схема измеряет «ESR» электролитов (сигнал с генератора идет на трансформатор Т1 и далее на измерительный прибор). Причем измерения можно производить не выпаивая конденсаторы из платы, что удобно при поиске неисправностей. Приемлемые значения этого параметра для различных номиналов электролитов даны в таблице:

При переключении S3 схема работает на измерение других величин – емкости и индуктивности. В показанном на схеме положении переключателя S2 производится измерение индуктивности катушек, а в другом положении – измеряется емкость конденсаторов и сигнал с генератора подается также на выход «F» через переменный резистор R9, которым можно регулировать уровень выходного сигнала. На транзисторе VT2 собран маломощный стабилизатор напряжения питания. Его выходное стабилизированное напряжение зависит от номинала стабилитрона VS1 и может быть в пределах 5 … 7 В. Питается схема от батареи «Крона» или любого маломощного адаптера с выходным напряжением 9 …12 В.

Детали

Вместо указанной можно применить микросхемы К176ЛА7, К564ЛА7, К561ЛЕ5 и аналогичные. Частота генерации задается резисторами R1 – R5 и конденсаторами С1, С2. Подстроечные резисторы могут быть любого типа, желательно с закрытым и даже герметичным корпусом, так как от их качества зависит точность настройки устройства.

При помощи переключателя S1 производится последовательное подключение резисторов и конденсаторов в частотозадающей цепи. В качестве S1 можно применить переключатели типа П2К (из 5 кнопок) с зависимой фиксацией или подходящий галетный переключатель с двумя группами контактов на 5 или более положений. Переключатели S2 и S3 также могут быть П2К, соответственно с тремя и двумя группами контактов, но уже на два положения. Транзистор КТ361 можно заменить на КТ 502, а КТ315 на КТ503, КТ 342. Стабилитрон VS1 может быть типа КС156, КС162. Диоды VD1. VD2 и VD5 должны быть германиевые, кроме указанных на схеме можно поставить Д2, Д18, Д310, Д311 ГД507. VD3, VD4 защищают стрелочный прибор от перегрузки и могут быть любые маломощные. Переменный резистор R9 (регулятор выходного уровня) может быть сопротивлением до 1,5 кОм. В качестве индикатора можно использовать любой подходящий стрелочный прибор, например индикатор уровня записи от магнитофона. Пример применения подобного индикатора и корпуса от китайского тестера показаны на фото.

В зависимости от размеров корпуса можно применить переключатели разных типов:

Можно применить малогабаритные переключатели от разных китайских магнитол и т.д., главное чтобы они были с нужным количеством групп переключения (контактов), в хорошем состоянии и обеспечивали надежный контакт.

Под этот корпус разрабатывалась и печатная плата. Для минимизации размеров она двухсторонняя и сделана без сверления отверстий. Детали паяются к печатным проводникам с обеих сторон, поэтому печатные дорожки сделаны широкими. В местах соединений с «общим» проводом («-» питания) просверливаются сквозные отверстия и через них осуществляется соединение с фольгой-экраном. Плата рисовалась цапон-лаком, который продается в любом радиомагазине при помощи пустого стержня от шариковой ручки (для этого в стержне удаляется шарик из пишущего узла при помощи тонкой иглы).

Вторая сторона

Трансформатор T1 блока измерения «ESR» мотается на ферритовом кольце с материнской платы компьютера. Типоразмер кольца не критичен. Обмотка I содержит 150 витков провода ПЭЛ 0,15, обмотка II – 15 витков провода ПЭЛ0,5. Обмотки мотаются по всей длине кольца. В зависимости от чувствительности применяемого стрелочного прибора число витков II обмотки можно увеличить до 30.

Наладка измерителя

Сначала проверяют работу генератора сигналов при помощи осциллографа или частотомера. контролируя сигнал на выходе генератора (вывод 11 D1), затем на выходе формирователя синусоиды (коллектор VT1). Форму сигнала и длительность импульсов можно подстроить в небольших пределах подбором резистора R7. Следует иметь ввиду, что сигнал генератора на выходе всего устройства (клемма «F») будет присутствовать при переключении S2 в положение «С» (на схеме он в данном случае стоит в положении «L»), а S3 – в положение «C/L». При измерении « ESR» сигнал с генератора подается только на этот блок, к нему же подключается и стрелочный прибор! Это хорошо видно из схемы. Затем переключатель S2 ставим в положение «С» и подключаем частотомер к клемме «F»(«Частота»). Переключатель S1 ставим в положение частоты «100 Гц» и подстроечником R5 выставляем, соответственно, частоту 100 Гц. Затем переключаем S1 в положение «1кГц» и подстроечником R4 выставляем 1 кГц, и так далее. Затем подключаем образцовый конденсатор емкостью 1 мкФ к клеммам «Сх» (как показано на схеме) и подстроечником R11 выставляем стрелку индикаторного прибора в крайнее правое положение. Затем подключаются образцовые конденсаторы с емкостями 0,9 … 0,1 мкФ и производится градуировка индикатора соответствующими метками на шкале. На других диапазонах точность показаний будет уже зависеть только от точности выставленных до этого значений частот. Переключаем S2 в положение «L» , подключаем образцовую катушку индуктивностью 1 Гн к гнездам «Lx» и подстроечником R10 также выставляем стрелку прибора в конец шкалы. Затем настраиваем блок измерения ESR. Переключатель S3 – в положение «ESR» (при этом S2 может быть в любом положении) и S1 в положение «100 кГц» (на этой частоте проводятся измерения ESR ! ). Подстроечником R12 также выставляем стрелку в конец шкалы. Затем подключаем к клеммам «ESR» резисторы сопротивлением 0, 5; 1; 2; 5 и 10 Ом и делаем соответствующие отметки на шкале прибора. На этом настройка закончена.

Расположение деталей на печатной плате:

Примечания

Настройка и эксплуатация измерителя должны производиться с одними и теми же измерительными проводами и разъемами, чтобы учитывались сопротивления и емкости всех соединений! После окончательной настройки все подстроечные резисторы желательно заменить на постоянные, для этого подстроечники аккуратно выпаиваются, измеряется их сопротивление цифровым тестером и затем подбираются постоянные резисторы точно таких или максимально близких номиналов. Это позволит исключить в дальнейшем сбой настроек при случайных ударах или при окислении подвижных контактов со временем. В зависимости от качества монтажа и конкретного экземпляра микросхемы D1 уровень сигнала на диапазоне 1 МГц может быть значительно занижен. Это приведет к невозможности измерений емкостей меньше 100 пФ и индуктивностей меньше 100 мкГн. Во всем же остальном прибор будет работать нормально.

Следует иметь в виду, что при измерении ESR электролитов прибор покажет «норму» (нулевое сопротивление) и при коротком замыкании в конденсаторе! Поэтому такие конденсаторы с совсем уж «нулевым» сопротивлением полезно проверить еще и обычным тестером (исправный конденсатор не должен проводить постоянный ток).

Вместо стрелочного индикатора можно использовать обычный цифровой тестер, включенный в режиме измерения постоянного тока, например, 20 – 200 мА. Но в этом случае показания тестера не будут точно соответствовать измеряемым величинам, нужно будет составлять таблицу соответствий показаний тестера и действительного номинала измеряемого элемента.