Cyfrowy miernik pojemnoSci
AVT
512
Miernik ma kształt sondy z czujnikiem szpilkowym. Pozwala to na łatwe dołączenie wejSć pomiarowych
do elementów SMD. Dzięki dodatkowemu złączu możliwy jest również pomiar elementów
przewlekanych. Miernik zaprojektowano tak, by możliwy był pomiar
pojemnoSci w zakresie 1pF...10uF. W praktyce czas pomiaru
największych kondensatorów może wynosić do 10 s.
Wynik pomiaru przedstawiony jest na
czteropolowym wySwietlaczu.
Rekomendacje: Urządzenie
szczególnie polecane w pracowniach
elektronicznych, w serwisie oraz
wszędzie tam gdzie stosowane są
elementy SMD
WłaSciwoSci
" urządzenie do pomiaru kondensatorów SMD
" możliwoSć sprawdzania kondensatorów przewlekanych
" zakres mierzonych pojemnoSci: 1pF...10mF
" automatyczna zmiana zakresu
" odczyt: wySwietlacze LED ( 3 cyfry wyniku + miano)
" zasilanie: 9 V DC
Opis układu
Schemat elektryczny miernika pojemnoSci przedstawiono na rys. 1. Od strony funkcjonalnej konstrukcję
urządzenia można podzielić na dwa bloki: pomiaru pojemnoSci i wySwietlania. Blok pomiaru pojemnoSci składa
się mikrokontrolera typu PIC12F629. Układ ten steruje przebiegiem pomiaru, następnie przetwarza uzyskany
wynik i wysyła przetworzone dane do układu sterującego wySwietlaczami. Pomiar pojemnoSci jest oparty na
pomiarze czasu, więc wymagana jest jak największa dokładnoSć pomiaru, dlatego jako xródło sygnału
zegarowego zastosowano rezonator kwarcowy. Choć całym urządzeniem steruje mikrokontroler, to pomiaru
pojemnoSci dokonuje układ US2. Układ US2 pracuje w trybie monostabilnym, przez co po podaniu krótkiego
impulsu na wejScie TR na wyjSciu OUT pojawia się stan wysoki. Czas trwania tego stanu jest SciSle zależny od
rezystancji szeregowo połączonego rezystora R3 i potencjometru PR1 oraz dołączonej pojemnoSci Cx i jest
wyrażony wzorem: t = 1,05*(R3+PR1)*Cx. Ponieważ rezystancja jest stała, to czas trwania impulsu
wyjSciowego jest zależny od dołączonej pojemnoSci i ten fakt służy do okreSlenia jej wartoSci. Do sterowania
AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoSci
1
wySwietlaczami zastosowano specjalizowany układ typu SAA1064. Najważniejszą zaletą układu SAA1064 jest
sposób jego sterowania przez układ zewnętrzny, gdyż interfejs komunikacyjny to I2C i do sterowania wymagane
są tylko dwa wyprowadzenia. Do stabilizowania napięcia zasilania całego układu miernika zastosowano
monolityczny stabilizator typu LM7805, a kondensatory C1...C4 dodatkowo wygładzają podane napięcie. Aby
zabezpieczyć cały układ przed uszkodzeniem w przypadku błędnie podłączonego napięcia zasilania zastosowano
diodę prostowniczą D1.
Metoda pomiaru pojemnoSci
Zastosowana metoda pomiaru pojemnoSci opiera się na pomiarze czasu trwania impulsu generowanego przez
przerzutnik monostabilny. W zrozumieniu sposóbu pomiaru będzie pomocna znajomoSć budowy wewnętrznej
układu ICM7555, budowa ta jest przedstawiona na rys. 3.
Zasada pomiaru jest następująca: w stanie spoczynku na wyjSciu OUTPUT panuje stan niski wymuszony stanem
przerzutnika zbudowanego z bramek, stan taki powoduje również wysterowanie tranzystora wyjSciowego, co
wymusza na wyjSciu DISCHARGE stan niski. Ponieważ do tego wyprowadzenia jest dołączony badany
kondensator, to zostaje on rozładowany. Rozpoczęcie cyklu pomiarowego rozpoczyna się od podania impulsu
o stanie niskim na wejScie TRIGGER, impuls ten powoduje zmianę stanu przerzutnika, a w konsekwencji
pojawienie się na wyjSciu OUTPUT stanu wysokiego oraz zablokowanie tranzystora wyjSciowego.
Zablokowanie tranzystora wyjSciowego spowoduje, że dołączona pojemnoSć będzie ładowana przez rezystor R3
i potencjometr PR1. Proces ten będzie trwał do momentu osiągnięcia na badanym kondensatorze napięcia
równego 2/3 napięcia zasilania. Kontrola osiągnięcia tego napięcia jest przeprowadzana przez komparator A,
gdyż jego wejScie THRESHOLD jest połączone z biegunem badanego kondensatora. Po osiągnięciu
wymaganego napięcia następuje zmiana stanu przerzutnika i proces ładowania kondensatora zostaje zatrzymany,
a wyjScie OUTPUT ponownie przyjmuje stan niski. Po odpowiednim skalibrowaniu wartoSci rezystancji R3
i PR1 czas generowanego impulsu odpowiada 1 ms na pojemnoSć 1 pF, taka zależnoSć znacznie ułatwia
obliczanie wartoSci pojemnoSć przez procesor.
Rys. 1 Schemat elektryczny Rys. 2 Budowa układu ICM7555
AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoSci
2
Montaż i uruchomienie
Cały miernik pojemnoSci został zmontowany na płytce dwustronnej wymiarami dopasowanymi do
obudowy typu sonda, co umożliwia dokonywanie pomiaru trzymając cały miernik w ręku.
Rozmieszczenie elementów na płytce jest przedstawione na rys. 3. Ze względu na niewielkie wymiary
płytki konieczny stał się montaż po obu jej stronach, dodatkowo niektóre elementy są umieszczone
w obudowach SMD.
Montaż elementów należy rozpocząć od wySwietlaczy DP1...DP4, elementy montowane są od strony
"elementów". Następnie należy zamontować układ US3, układ ten jest montowany od strony lutowania
i należy wlutować go bezpoSrednio w płytkę, gdyż zastosowanie podstawki pod ten układ spowoduje,
że cała płytka będzie zbyt wysoka i nie zmieSci się do obudowy. W kolejnym etapie należy wlutować
układ ICM7555 od strony elementów, następnie procesor US1 od strony lutowania. Po wlutowaniu
układów scalonych US1...US3 można przejSć do montażu pozostałych elementów. Tranzystory T1 i T2
oraz stabilizator US4 i kondensator C3 należy zamontować na leżąco. Rezonator kwarcowy należy
również zamontować na leżąco od strony elementów. Punkt lutowniczy znajdujący się przy rezonatorze
kwarcowym jest wyprowadzeniem masy badanego kondensatora i należy dołączyć do niego odcinek
przewodu, najlepiej zakończonego wtykiem szpilkowym umożliwiającym precyzyjne dołączenie tej
masy do badanego kondensatora. Natomiast do punktu lutowniczego połączonego z układem ICM7555
należy przylutować szpilkę goldpin. Po zmontowaniu całego układu można przejSć do jego
uruchomienia i wyskalowania miernika. W tym celu do złącza CON2 należy dołączyć napięcie
zasilania wynoszące około 9 V i maksymalnym prądzie obciążenia 200 mA. Po włączeniu zasilania
procesor przejdzie do pomiaru i wySwietlania mierzonej pojemnoSci, ze względu na to, że do złączy
pomiarowych nie będzie dołączona żadna pojemnoSć, to na wySwietlaczu pojawi się napis " 0P". Przed
rozpoczęciem użytkowania miernika należy go wyskalować. Dolna granica pojemnoSci (zerowanie)
jest ustalana automatycznie przez procesor i nie wymaga żadnych regulacji, natomiast górną granicę
zakresu pomiarowego należy ustawić przy pomocy potencjometru wieloobrotowego PR1. Do
skalibrowania miernika będzie potrzebny kondensator o pojemnoSci równej 1 mF i jak najlepszej
tolerancji. Kondensator należy dołączyć do złącza pomiarowego CON1, a potencjometrem PR1 należy
tak regulować, aby na wySwietlaczu była wySwietlana wartoSć przyłożonej pojemnoSci. Po tak
przeprowadzonej kalibracji miernik pojemnoSci jest gotowy do pracy. Jak wczeSniej wspomniano
wynik pomiaru jest przedstawiany na trzech cyfrach, a na czwartej mnożnik (piko, nano, mikro). Ze
względu na to, że informacja o mnożniku mierzonej wielkoSci jest przedstawiana na wySwietlaczu
siedmiosegmentowym, to forma opisów jest uproszczona.
Strona elementów
C3
C6
R3 C5
C7
R2 R1
Strona lutowania
Rys. 3 Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej
AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoSci
3
Wykaz elementów
W kolejnoSci lutowania:
1 DP1...DP4: wySwietlacz 9mm czerwony TDSO1153
2 US3: SAA1064
3 US2: ICM7555 SO8
4 US1: PIC12F629 SO8 zaprogramowany
5 R1, R2: 10kW 1206
6 C7,C9: 100nF 1206
7 C8: 2,7nF 1206
8 C5, C6: 27pF 1206
9 C1: 22mF/10V 6532
10 R3: 680kW 1206
11 PR1: potencjometr wieloobrotowy Helitrim 470kW
12 C2,C4: 100nF
13 C3: 100mF/16V
14 D1: 1N4007
15 T1, T2: BC547
16 US4: 7805
17 X1: rezonator kwarcowy 20MHz
18 CON1: Gniazdo goldpin 1x4
19 CON2: Goldpin 1x2 męski kątowy
20 Szpilki pomiarowe, przewód
21 Obudowa Sondy typu TS o wymiarach 180x25x15
Zestaw powstał na podstawie projektu o tym samym tytule opublikowanego w Elektronice Praktycznej 5/03
www.ep.com.pl
Oferta zestawów do samodzielnego montażu dostępna jest na stronie internetowej www.sklep.avt.pl
Dział pomocy technicznej:
Producent:
AVT-Korporacja sp. z o.o. tel.:(22) 257-84-58
tel.: (22) 257-84-50
ul. Leszczynowa 11
serwis@avt.pl
fax: (22) 257-84-55
03-197 Warszawa
AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoSci
4
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
AVT5127więcej podobnych podstron