Набор деталей для сборки прибора FCL-Meter, измеряющего частоту, индуктивность, ёмкость

Прибор позволяет в широких пределах измерять частоты электрических колебаний, ёмкость и индуктивность электронных компонентов с высокой точностью, а также работать как генератор частот до 1 МГц. Размер платы: 65 х 98 мм

Технические характеристики:
Напряжение питания, В …..………………….…... 7 - 14
Ток потребления в режиме, мА:
L/C ………………..….. 15-17*
F1 …………………..… 7 - 9
F2 ……………………. 12 - 17
Пределы измерения, в режиме:
F1, МГц …………..…..0,01 - 60**
F2, МГц ……….……..10 - 1100
С вход «Lx/Cx»…….0,1 пФ - 1 мкФ
C>0,1 диапазон I … 0,1 - 1000мкф
C>0,1 диапазон II… 0.1 - 10000мкф
L …………………... 0,001 мкГн - 5 Гн
Точность измерения, в режиме:
F1 ……………….….… +-1 Гц
F2 ……………….….… +-100 Гц
С:
0,1 пф – 0,1 мкф ….…………...….….. 0,5 %
С>0,1 мкф …………………..…..1,5 %
L ……………….…...… 2 - 10 %***
Период отображения в режиме, сек:
F ………..…………….. 0,2; 1; 10
L ……..……………….. 0,25
Чувствительность в режиме, мВ:
F1 …..………….....….. 10 - 25
F2 ..…………...…...…. 10 - 100
Диапазон перестройки генератора: ……..….. 244 Гц - 1 МГц
Габариты, мм:
* – в режиме самокалибровки до 35 мА на 2 сек.
** – верхний предел в зависимости от микроконтроллера до 70 МГц
*** – погрешность возрастает с ростом активного сопротивления; для компенсации влияния собственной “паразитной” ёмкости имеется функция коррекции показаний и отображения значения этой емкости. Для малогабаритных катушек с большим активным сопротивлением (более 20 Ом) и замкнутым магнитопроводом без зазора погрешность существенно увеличивается.
  Принцип работы:
В режиме частотомера прибор работает по широко известному методу измерения PIC-микроконтроллером числа колебаний в единицу времени с досчётом предварительного делителя, что и обеспечивает такие высокие показатели. В режиме F2 подключается дополнительный внешний высокочастотный делитель на 20.
При измерении индуктивностей и ёмкостей прибор работает по резонансному принципу. Измеряемый элемент включается в колебательный контур с известными параметрами, входящий в состав измерительного генератора. По изменению генерируёмой частоты по общеизвестной формуле f2=1/4π2LC рассчитывается искомое значение. Для определения собственных параметров контура к нему подключается известная дополнительная емкость, по той же формуле высчитываются индуктивность контура и его емкость, включая конструктивную.
Данный метод имеет существенный недостаток, заключающийся в увеличении погрешности при измерении больших (более 10 мГн) индуктивностей со значительной собственной ёмкостью. Показания прибора в таком случае могут быть завышены в 2-10 раз. Для устранения этого недостатка применена функция определения собственной “паразитной” ёмкости и пересчёта индуктивности с её учётом. Для этого калибровка проводится при подключенной измеряемой индуктивности. Далее происходит расчёт и отображение ”правильной” индуктивности и её “собственной” ёмкости, точность измерения которой около 2…10% с уклоном в меньшую сторону. Данный метод также не идеален из-за распределения “собственной” ёмкости между измеряемой и измерительной индуктивностями, что заметно проявляется при их соизмеримых значениях. Если же измеряемая индуктивность более 10 мГн, т.е. в 100 раз больше измерительной катушки генератора (100 мкГн), то это влияние ничтожно и показания прибора близки к истинным.

  Принципиальная схема:
В электрической схеме можно выделить следующие основные узлы: измерительный генератор на U1, входной усилитель режима F1 на Q1,Q2, входной делитель (прескаллер) режима F2 – U5, блок измерения и индикации на U3 и LCD, а также стабилизатор напряжения U4.
Измерительный генератор собран на микросхеме-компараторе LM311. Данная схема хорошо зарекомендовала себя в качестве генератора частоты до 800 кГц, обеспечивая на выходе сигнал, близкий к меандру. Для обеспечения стабильных показаний генератор требует согласованной по сопротивлению и стабильной нагрузки.
Частотозадающими элементами генератора являются измерительная катушка L1 и конденсатор C9, а также коммутируемый микроконтроллером эталонный конденсатор C8. В зависимости от режима работы L1 подключается к клеммам J2,J3 последовательно или параллельно.
С выхода генератора сигнал через развязывающий резистор R11 поступает на буферный элемент U2:D микросхемы 74AC132, выполняющей роль коммутатора сигналов.
На транзисторе Q1 собран усилитель сигнала частотомера в режиме F1.
Предделитель частотомера в режиме F2 собран по типовой для большинства подобных прескаллеров схеме. Необходимо заметить, что при отсутствии сигнала предделитель самовозбуждается на высоких частотах, что является типичным для высокочастотных делителей. Самовозбуждение пропадает с подачей на вход сигнала от источника с входным сопротивлением близким к 50 Ом. Сигнал с прескалера поступает на усилитель-формирователь на транзисторе Q2 и далее через элементы U2:C и U2: на вход микроконтроллера U3 PIC16F628A. Результат измерения выводится на алфавитно-цифровой дисплей с интерфейсом HD44780. Микроконтроллер тактируется частотой 4МГц, при этом его быстродействие составляет 1млн. операций в секунду.
Разъем J5 ICSP служит для внутрисхемного программирования микроконтроллера.
Управление режимами осуществляется тремя кнопочными переключателями SW1–SW3. Данные переключатели не только включают нужный режим, но и обесточивают не задействованные в данном режиме узлы, снижая общее энергопотребление.

  Комплект поставки:
Микросхемы включая процессор - 5 шт.
Транзисторы и диоды - 9 шт.
Конденсаторы - 29 шт.
Резисторы - 34 шт.
Печатная плата
Дисплей 1602 - 1шт.
Прочие компоненты включая кнопки, разъемы, кварц - 20 шт.
Описание


                
Описание в формате DOC
Описания, схемы электрическая и монтажная, прошивка