. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Měřič kapacity s vysokým rozlišením
23. srpna 2013 - 4:40 | Pandatron | Měřič kapacity s vysokým rozlišením | Komentářů: 9  

Měřič kapacity s vysokým rozlišením

Konstrukce digitálního měřiče kapacity s vysokým rozlišení je založena na mikrokontroléru PIC16F628 a umožňuje měření rozsahu od 0 do 50 uF s rozlišením až 0,01pF.

Další měřič kapacity kondenzátorů s PIC? Je pravdou, že dnes existuje nespočet podobných konstrukcí, ovšem se od těch klasických odlišuje hned v několika zásadních vlastnostech:

  • Předně je to vysoké rozlišení, neboť hodnota je zobrazována ve formátu od 6 do 7 číslic!
  • Další výhodou je široký měřený rozsah, umožňující měření kondenzátorů prakticky od 0pF až po 50uF (obvykle je rozsah omezen od 0,1uF nebo 1uF).
  • Základem je jediný, levný mikrokontrolér PIC16F628
  • Obvod nevyžaduje kalibraci! V jiných aplikacích se kalibruje pomocí speciálního zkušebního nástavce
  • Může měřit s automatickým nulováním, plovoucí nulou i zápornou kapacitou (v poměru k nule)


Obr. 1: Ukázka měření kondenzátoru 10nF

Na jakém principu obvod pracuje?
Pro dosažení maximální jednoduchosti je v obvodu použit jeden z nejrozšířenějších mikrokontrolérů, obvod PIC16F628. Oscilátor používá interní komparátor mikrokontroléru, takže není potřeba žádný další obvod. Obvod je navržen s použitím osvědčené koncepce RC oscilátoru, který komparátor překlápí mezi 1/3 a 2/3 Vdd.


Obr. 2: Princip měřicího oscilátoru

Tři 1K5 rezistory (zelené) definují prahové hodnoty napětí na uvedené 1/3 Vdd a 2/3 Vdd, určující prahové hodnoty pro změnu úrovně na výstupu. Výhodou je, že integrovaný komparátor je poměrně kvalitní a svými vlastnostmi předčí i řadu specializovaných obvodů. Je to především z důvodu push-pull Low-RDS FETů.

Perioda oscilací (frekvence) se nastavuje hodnotou RT a CT. RT je 1% metalický rezistor, jehož hodnota byla na altimetru ověřena na 10,00 kohm. V tuto chvíli je tak hodnota periody ovlivněna pouze kapacitou CT.

Posledním prvkem měřiče je časovač uvnitř mikrokontroléru PIC, který měří dobu periody a srovnává ji s hodnotou z krystalového oscilátoru. Jednoduchou matematikou se pak naměřené hodnoty převedou na hodnotu ve faradech.

Přesnost měření
Mikrokontrolér měří periodu RC oscilátoru s použitím interního zachytávacího obvodu CCP1. Krystal mikrokontroléru má hodnotu 16 MHz, takže interně PIC běží na 4MHz.

Při měření periody se zjišťuje počet po sobě jdoucích impulsů za dobu minimálně 2 milionů taktů (> 0,5 sekundy). Z toho principu, pokud krystal vezmeme jako ideální, vzniká chyba pouze na prvním a posledním impulsu. Maximální chyba tak může být v délce 1 dílu na každém začátku a konci měření 2 milionů taktů, tedy 1 ppm (1 díl na milion).

V praxi pak měření vypadá například takto:

"10nF" kondenzátor, oscilátor kmitá kolem 435Hz
Je zachyceno 218 po sobě jdoucích period, celkem 2004597 pulsů.
Což znamená: (2004597*1000)/218 = 2004597000/218 = 9195399

Ve druhém kroku se zajišťuje přepočet naměřené hodnoty na pikofarady:

(9195399*100)/scale = 919539900/919 = 1000587
1000587 se pak zobrazuje jako 10005,87 pF

Pro zobrazení na displeji se používají tři rozsahy:

  • 0pF až 18000 pF, formát; "PPPPP.DD pF"
  • 18nF až 999nF, formát; "NNN.DDD nF"
  • 1uF až 50uF, formát; "UU.DDDD uF"

Konstrukce
Schéma může na první pohled vypadat trochu chaoticky, ovšem ve skutečnosti je velice jednoduché! Místo klasického obvodu 7805 je vhodné použít jeho nízkopříkonovou variantu, která dokáže příkon snížit ze 13mA až na pouhých 6mA.


Obr. 3: Schéma zapojení

Pokud nemáte k dispozici 1% metalický rezistor s hodnotou přesně 10k (nebo chcete-li dosáhnout velmi vysoké přesnosti), pak jej můžete nahradit víceotáčkovým odporovým trimrem a pomocí přesného kondenzátoru provést kalibraci. Pro dosažení nejlepších výsledků je vhodné i 1k5 odpory použít s tolerancí maximálně 1%!

Celý obvod je velice jednoduchý (obsahuje pouze PIC a pár okolních součástek), takže lze snadno sestavit i na kousku universálního plošného spoje. Malý 5V SMD Regulátor lze i v tomto případě připájet ke spodní části plošného spoje. Zbylé díky, jako je pouzdro na baterii, vypínač či displej, lze pomocí pistole s tavným lepidlem připevnit přímo na plastovou krabičku. Je vhodné proti pohybu zajistit všechny vodiče, neboť jejich pohyb by mohl ovlivňovat hodnotu měření.

Použitý znakový LCD displej velikosti 16x2 je staršího typu, bez poosvětlením a s velmi reflexní odrazovou vrstvou. Má tedy skvělou čitelnost a z baterie odebírá pouze asi 2mA. Celý měřič pak bere pouze něco kolem 6mA (při nízkopříkonovém regulátoru), takže napájecí baterie v něm vydrží velmi dlouho.


Obr. 4: Pohled na konstrukci s univerzálním plošným spojem

Závěr:
Uvedená konstrukce měřiče kapacity poskytuje při použití kvalitních součástek velmi dobrý výsledek. Jak se říká - za málo peněz, hodně muziky. Více informací ke stavbě a funkci měřiče, včetně firmware pro mikrokontrolér, je dostupných na webových stránkách autora konstrukce.

Odkazy & Download:
Domovská stránka autora
High res cap meter with PIC16F628
PIC16F628 - 8-bit PIC® Microcontroller







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (9):

Zobrazit starší 30 dnů (9)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
M10 QUECTEL
Čtyřpásmový GSM/GPRS modul M10 firmy QUECTEL, GPRS Class 12, TCP/IP
Termín nepotvrzen od 395 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007