Первоначально разрабатывался только для измерения емкостей, но после того, как было решено отказаться от схемы на жесткой логике (около 15 TTL-корпусов) в пользу микроконтроллера AT89C2051 появилась возможность добавить автовыбор диапазона и еще несколько функций (частотометр 1 Гц .. ~1 КГц, генератор фиксированной частоты с переменной скважностью), а в дальнейшем также объединить схему с простым цифровым генератором (синус и меандр, впрочем изменением микрокода можно придумать что нибудь другое - была бы нужда).

Наиболее востребованная функция прибора (ради которой он и создавался) - измерение емкости электролитических конденсаторов в диапазоне от 1 до 100000 мкФ. Ориентировочно, точность измерений не хуже ±1% в диапазоне 1..10000 мкФ, более высокие емкости будут измеряться с худшей точностью. Реально, сравнение показаний с промышленно изготавливаемыми цифровыми мультиметрами подтверждает это, однако нужно учитывать разницу в используемых для измерений сигналов (особенно хорошо она заметна со старыми к50-16).

Механизм измерения описан в журнале Радио за 1988, #8, стр. 50-52 и 1988, #9, стр. 52-53. Конденсатор заряжается до фиксированного напряжения, а затем разряжается через фиксированный резистор. Время разряда до другого фиксированного напряжения пропорционально емкости.

Микропроцессор позволяет автоматизировать этот процесс. Переключение эталонных резисторов, а также режимов разряд/заряд происходит с помощью реле, напряжение заряда задается стабилизатором напряжения всей схемы, опорное напряжение - точка разряда - образуется резистивным делителем, а встроенный в микроконтроллер компаратор обнаруживает момент достижения на конденсаторе опорного уровня.

С учетом удобства наблюдения процесса минимальный фиксируемый интервал времени выбран 0.01 секунда, максимальный - 9.99 секунд (трехразрядный индикатор, но на всякий случай я доверяю только первым двум разрядам).

Недавно в журнале Радио (2008 год, #2, стр 19-22) был опубликован похожий прибор (но собранный на контроллере PIC).

Схемы прибора нет, но, фактически, он включает в себя только блок питания, микроконтроллер, индикатор (работает в режиме мультиплексирования прямо от выводов контроллера) и три реле (две задают диапазон измерения: 1-99 мкФ, 10-999 мкФ, 0.100-9.99 мФ, 1-99.9 мФ, третья - фазу измерения). Реле управляются транзисторами МП, а они, в свою очередь, от TTL-защелок (выводов контроллера не хватает на управление всеми устройствами).

Вторая плата, видимая на фотографии - это цифровой генератор. Тот же микроконтроллер, работающий на предельной частоте - 24 МГц, TTL-регистр и два ЦАП (572) с обвязкой ОУ 544уд2. Эта плата управляется от основного процессора по двупроводной последовательной шине и может генерировать несколько различных видов колебаний с различными частотами. Один из ЦАП используется в 8-и или 10-и разрядном режиме для генерации основной частоты, а второй может использоваться для генерации, например, пилообразного напряжения для управления X-отклонением луча осцилографа (в этом случае прибор может использоваться как измеритель АЧХ).

Практически этот генератор оказался не очень удачной идеей: для генерации сигнала в реальном времени процессор должен иметь время исполнения одной команды на порядки меньшее, чем период колебания (особенно, если колебание сложной формы).

Питается устройство от трансформатора магнитофона "Комета 212", в качестве стабилизаторов используются кр142ен5 и две кр142ен8в (+15, -15 в для ОУ. Если захотите повторить такое включение кр142, обратите внимание, что канал +15в не должен быть загружен существенно больше, чем канал -15в). Т.к. выходная мощность трансформатора заметно больше, чем потребляемая устройством, шины питания также выведены на переднюю панель - можно использовать агрегат в качестве источника питания.

Где-то в измерителе емкости есть странная ошибка, которую пока не удается выловить: иногда он начинает самопроизвольно переключать режимы работы. В чем причина, установить пока не удалось, хотя предпринимались попытки проверить: пульсации питания, выработку сигнала RESET, код программы, влияние на микроконтроллер релюшек, разные экземпляры контроллеров, помехи от проводов между контроллером и клавишами управления. Загадка пока остается, хотя я делал другие схемы с этим контроллером, которые работают без сбоев и выключения питания месяцами.

На индикаторе отображается "crg" - заряд

Если интересно: можно скачать тексты управляющих программ. Помимо исходных текстов в этом архиве есть несколько "служебных" комментариев.

Владимир

Зеркало сайта