Misuratore di capacità del condensatore con autocalibrazione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nella pratica radioamatoriale si pone spesso il problema di misurare le capacità dei condensatori. I multimetri industriali con misurazione della capacità sono piuttosto costosi e non disponibili per tutti. Viene proposto il progetto di un semplice misuratore, assemblato su tre microcircuiti, che consente di misurare la capacità dei condensatori, nonché la frequenza di un segnale periodico, e può essere utilizzato come generatore con controllo digitale della frequenza.

Il diagramma schematico del contatore è mostrato in figura.

(clicca per ingrandire)

Il dispositivo contiene un microcontrollore DD1 tipo PIC16.84A, un indicatore digitale a cristalli liquidi di AON DD2 tipo K0-4V2 (o simile) e un timer DA1 NE555 (KR1006VI1). Il misuratore di capacità si basa sulla dipendenza della frequenza di uscita del generatore RC sul timer DA1 dal valore di capacità del condensatore Cx:

fout≈1/kRCx,

dove K è una costante. Poiché questa dipendenza è inversamente proporzionale, il microcontrollore calcola il reciproco di y=1/fout.

Per migliorare l'accuratezza delle misurazioni e la facilità di regolazione, viene utilizzata l'autocalibrazione in base a valori noti preselezionati delle capacità dei condensatori di riferimento (C3, C5, C6). Lo strumento ha tre intervalli di misurazione della capacità: 1° - 10 .... 1000 pF, 2° - 470 ... 4700 pF, 3° - 4700 pF ... 0,47 μF. Nella prima gamma per l'autocalibrazione viene utilizzato un condensatore di riferimento C5 con una capacità di 470 pF, nel secondo C6 con una capacità di 2000 pF e nel terzo - C3 con una capacità di 15 nF. Prima di installare questi condensatori nel dispositivo, devono essere selezionati in base al valore della capacità nominale utilizzando una sorta di misuratore di capacità.

È auspicabile scegliere condensatori con valori minimi dei coefficienti di temperatura della capacità. Per aumentare la linearità del misuratore nel timer, viene utilizzata una sorgente di corrente sul transistor VT1, il cui valore corrente in diversi intervalli viene impostato utilizzando i resistori R9R11. La commutazione viene eseguita dal microcontrollore DD1 commutando le porte B0-B7 dall'ingresso all'uscita. La scelta degli intervalli di misurazione e della modalità di funzionamento del misuratore viene effettuata dagli interruttori S1 e S2, secondo la tabella:

L'autocalibrazione viene eseguita periodicamente, circa una volta al minuto. In questo momento, il valore della capacità del condensatore di riferimento viene visualizzato sull'indicatore LCD. In tutti e tre gli intervalli, il valore della capacità viene visualizzato in picofarad e le lettere "R." vengono visualizzate nell'angolo sinistro dell'indicatore. In modalità frequenzimetro e generatore, queste lettere non vengono visualizzate. Durante l'autocalibrazione, invece di Cx, uno dei condensatori di riferimento viene automaticamente collegato al circuito e viene misurata la sua capacità. In questo caso viene calcolato il valore del codice di correzione N0 che viene memorizzato nella RAM del microcontrollore Nout=N0Nin.

In parallelo con il condensatore misurato Cx, è collegato un condensatore C4 di piccola capacità. Questo viene fatto per raggiungere una sezione di misure più lineare, e il valore della capacità C4 viene automaticamente sottratto in DD1 dal valore della capacità misurata Cx. Quando si misurano piccole capacità (fino a 100 pF) nel primo sottointervallo, è possibile visualizzare letture diverse da zero sull'indicatore quando il condensatore misurato Cx è spento. Questo valore di capacità non compensato (in unità di picofarad) deve essere sottratto dal valore CX misurato.

Nella modalità oscillatore, un resistore variabile R1 è collegato alla sorgente di corrente VT13, regolando quale è impostata la frequenza delle oscillazioni libere fgen. Se l'interruttore S3 è spento, il microprocessore misura la frequenza di generazione. All'uscita fgen, il segnale è pulsato. Se è necessario un segnale con la stessa durata dell'impulso e della pausa, l'uscita fgen deve essere applicata a un divisore di frequenza (ad esempio, su un microcircuito K561IE10). Un segnale a dente di sega può essere prelevato dall'uscita "a". Se l'uscita "a" viene applicata all'ingresso dell'integratore su un elemento logico, è possibile ottenere un segnale di forma vicina a una sinusoidale, l'intervallo di frequenza del generatore va da decine di hertz a 20 ... 30 kHz . Per espandere la gamma verso le basse frequenze, è possibile aumentare il valore del resistore R13.

Pulsante S4 - con contatti normalmente chiusi. Serve per resettare il microcontrollore interrompendo i circuiti di potenza quando si passa da un campo di misura all'altro. Il pulsante deve essere tenuto premuto per alcuni secondi. Quarzo Q1 - qualsiasi a 1 MHz. Il dispositivo può utilizzare il timer MOS tipo 7555.

È possibile programmare il microcontrollore da soli secondo il metodo descritto in [1]. Quando si misura la frequenza delle oscillazioni esterne, l'interruttore S3 deve essere disattivato.

letteratura:

1. Contatore di Denisov A. Frequency sul processore PIC16.84//Radiohobby. - 2000. - N. 1. - S.4243.

Autore: AM Savolyuk

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