마이크로파라도미터. 계획, 설명

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이 기사에서는 PIC16F876A 마이크로컨트롤러를 기반으로 하는 비극성 및 산화물 커패시터용 커패시턴스 미터에 대해 설명합니다. 커패시턴스 측정 범위 - 1...999 10³ uF - 두 개의 하위 범위로 나뉩니다. 측정 결과는 자동 소수점 설정 기능이 있는 XNUMX자리 LED 디지털 표시기로 표시됩니다. 더 높은 한계에서 측정 정확도에 대한 등가 직렬 저항의 일부 영향은 계측기를 교정하여 보상됩니다.

아마추어 무선 실습에서는 큰 값의 전기 커패시턴스를 측정해야 할 필요성이 분명합니다. 많은 최신 멀티미터는 커패시터의 커패시턴스를 측정하는 기능을 가지고 있으며 상한은 20-100μF를 초과하지 않으며 범위가 한계를 초과하면 측정 정확도가 크게 감소합니다[1]. 전문 RLC 미터는 최대 1F 이상의 커패시턴스를 측정하지만[2] 높은 비용으로 인해 대부분의 라디오 아마추어에게 널리 사용되지 않습니다. 잡지 "Radio"는 산화물 커패시터의 커패시턴스를 측정하기 위한 여러 장치에 대해 설명합니다[3,4]. 그들은 일반적으로 접두사 형태로 설계되며 간접적인 측정 방법을 기반으로 합니다.

동시에 현대적인 원소 기반과 기본적인 물리적 관계를 사용하여 충분히 높은 도량형 특성을 가진 간단한 장치를 구축하는 것이 가능합니다. 제안된 장치는 고정된 전압 값 U에서 전기 커패시턴스 C의 전하 Q의 비례 원리를 사용합니다. C = Q/U; 여기서 Q = 그것. 차례로, 주어진 충전 전류에서 커패시터의 전하는 충전 전류의 흐름 시간에 비례합니다[5].

명세서

측정 범위, µF .. .1...999 10³
전체 범위의 오차, %, 이하 ........................... ± 3
측정 시간, s, 이하 ...........................................2,5
측정 한계 선택 ... .자동
표시 자릿수 ...........3
주전원 전압, V 220
전력 소비
W, 이하 ........................... 12
커패시턴스 미터의 전체 치수 - 127x72x25mm, 전원 공급 장치 포함 무게 - 0,8kg 이하.

이 장치는 PIC16F876A 마이크로컨트롤러[6]를 기반으로 하며 측정 프로세스 제어, 결과 계산, 측정된 커패시턴스 값을 표시기에 표시하는 등 모든 주요 기능을 수행합니다.

마이크로파라도미터
그림. 1

장치의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. 1. DD0 마이크로 컨트롤러는 프로그램에 따라 작동하며 코드는 표에 나와 있습니다. 전원을 켜고 마이크로 컨트롤러를 초기화하면 장치가 자동 모드로 작동합니다. 출력 RA3은 비교기의 입력으로, RA1은 비교기의 기준 전압 입력, RCO, RC2은 충전 전류 소스를 제어하기 위한 출력, RCXNUMX는 측정된 커패시터의 방전을 켜기 위한 출력으로 구성됩니다. .

측정 주기는 트랜지스터 VT2와 저항 R5를 통한 커패시터의 방전으로 시작됩니다. 그런 다음 트랜지스터 VT1 [3]에서 충전 전류의 소스가 5mA와 동일하게 켜집니다. 커패시터 양단의 전압이 증가하기 시작합니다. RA1 입력의 기준 전압과 동일한 약 3V의 값에 도달하면 DD1 마이크로컨트롤러가 충전 프로세스를 중지하고 지속 시간을 고정합니다.

측정된 커패시터의 전압이 1,2초 이내에 예시적인 전압에 도달하지 않으면 최고 측정 한계로의 전환이 발생합니다. 트랜지스터 VT1에서 1A와 동일한 전류 소스가 켜지고 표시 "x1000" 및 측정이 반복됩니다. 다음으로 마이크로컨트롤러는 측정 한계와 해당 교정 계수를 고려하여 충전 시간, 충전 전류 및 커패시터 양단의 전압에서 측정된 커패시턴스 값을 계산합니다. 측정 주기는 주기적으로 반복됩니다.

결과의 동적 표시는 고전 방식에 따라 1자리 LED 표시기 HG3-HG5, 트랜지스터 VT7-VT3 및 마이크로 컨트롤러 포트 RC5-RC7, RBO-RBXNUMX에 구성됩니다.

포트 RA1, RA3, RA1에 연결된 버튼 SB2-SB5은 기기를 설정하고 확인할 때 교정 계수를 입력하는 데 사용됩니다. "모드" 버튼 - 보정 모드로 들어가 계수를 선택하고 측정 모드로 전환합니다.

"+" 및 "-" 버튼 - 1 ~ 255 범위에서 선택한 계수 값 설정. "uF" 범위의 보정 계수는 소수점 없이 표시되고, "uFx1000"의 경우 - 단위에 쉼표가 포함됩니다. 장소. 설정 값은 마이크로 컨트롤러 메모리에 자동으로 기록되고 전원이 꺼진 후 거기에 저장되고 장치가 켜질 때 읽습니다.

제어 프로그램의 소스 코드는 PICC 컴파일러 버전 6.5PL7[8.05]이 탑재된 MPLAB IDE 프로그래밍 환경 버전 1[8]에서 C 언어로 작성되었습니다.

마이크로파라도미터

구조적으로 이 장치는 M838 멀티미터의 케이스로 설계되었습니다(그림 2의 사진 참조). 외부 정류기(주 전원 플러그에 있음)는 최대 9A의 전류에서 12 ... 1V의 출력 전압을 제공하는 전원 공급 장치에 사용됩니다. 적합한. 전압 조정기 DA7은 장치 보드에 설치됩니다. 접점 패드 X12, X1000에 1V 전압에 대해 최소 1마이크로패럿 용량의 산화물 커패시터 C2의 리드를 납땜해야 하며 기기 케이스의 배터리 구획에서 발생합니다.

마이크로파라도미터
그림. 3

마이크로파라도미터
그림. 4

마이크로파라도미터
그림. 5

미터의 인쇄 회로 기판 - 양면 인쇄 배선 및 양면 부품 배열 포함; 주요 치수는 그림에 나와 있습니다. 3. 표시기의 설치 측면에서 인쇄 회로 기판의 도면이 그림 4에 나와 있습니다. 5, 그리고 초소형 회로 및 트랜지스터 설치 측면에서 - 그림. 0,5. 보드에 비아를 형성하기 위해 직경 0,25mm의 구멍을 뚫고 이 구멍에 MLT-1 저항기의 리드 부분을 리벳 및 납땜했습니다. DD6 마이크로컨트롤러는 스프링 클립이 있는 패널의 장치 보드에 설치해야 합니다. 장착 된 보드의 모양은 사진 그림에 나와 있습니다. 7, XNUMX.

마이크로파라도미터

이 장치는 MLT 저항기 또는 이와 유사한 것을 사용합니다. 저항 R5 - 직경이 1mm이고 길이가 15mm인 망가닌 와이어에서 M838 멀티미터의 전류 센서를 사용할 수 있습니다. 대부분의 커패시터는 KM, K10-17 시리즈, 산화물 - K53-4, K53-14, K52-1 및 C1(1000uF) - K50-35입니다. 석영 공진기 - NS-10 패키지의 12 ... 49MHz 주파수. 버튼 - 소형 시계 SWT2, TS-A1PS-130. TR319 LED 표시등은 SA05-11HWA와 같이 핀아웃이 동일한 다른 표시등으로 교체할 수 있습니다. 트랜지스터 VT2는 드레인 전류가 10A 이상이고 드레인-소스 저항이 0,1Ohm 이하인 강력한 필드 트랜지스터입니다. 단자 ХЗ, Х4는 M838 멀티미터에 사용되는 단자와 유사합니다. 안정기 DA1 및 트랜지스터 VT1은 각각 면적이 12 및 5cm2인 판형 방열판에 설치됩니다.

마이크로파라도미터

장치 설정은 마이크로컨트롤러가 보드의 패널에 설치되기 전에 시작됩니다. 스위치 SA1로 전원을 켜고 마이크로 컨트롤러 패널의 접점에 5V의 공급 전압이 있는지 확인합니다. 핀 1-3, 7의 전압은 공급 전압과 거의 같아야 하고 핀 14-16의 전압은 약 4V이며 핀 21-28의 전압은 1에 가깝습니다. 그런 다음 버튼 SB3-SB1의 작동 가능성을 확인합니다. 버튼을 눌러 입력 RA2, RA5, RA7에서 낮은 레벨의 모양을 제어합니다. 동적 표시 회로는 공통 와이어를 RBO-RB3 및 RC5-RC11 포트의 해당 단자에 직렬로 연결하여 확인합니다. 이 경우 선택한 숫자에서 지정된 세그먼트의 발광이 관찰됩니다. 전류 소스는 접점 12, 4에 낮은 레벨을 적용하여 차례로 켜지고 전류계는 측정된 커패시터 대신 X0, X0,5 소켓에 연결해야 합니다. RC1 회로를 통해 스위치를 켤 때 전류는 1 ... 0,5 mA 범위에 있어야 합니다. RC1 회로를 통해 - 1 ... 5A. 방전 회로는 13번 핀에 +4V의 전압을 인가하여 XNUMXA 전류원을 켜서 점검합니다. XXNUMX, XXNUMX 소켓에 연결된 전압계 판독값 XNUMX으로 떨어져야 합니다.

또한 전원을 끈 후 프로그래밍된 마이크로 컨트롤러를 패널에 삽입하고 장치를 켭니다. 디스플레이에는 1에 가까운 판독값이 표시되어야 하고 "주기" 표시기(HL1000)가 간헐적으로 켜지고 "x2" 표시기(HLXNUMX)가 켜지지 않아야 합니다. 이제 시험 측정을 통해 장치 전체의 성능을 평가할 수 있습니다.

얻은 결과는 전류 소스 매개 변수의 큰 확산, 기준 전압 설정 오류, 비교기 오류, 설치된 수정 공진기의 주파수 및 기타 눈에 띄지 않는 여러 가지 이유로 인해 실제 결과와 크게 다를 수 있습니다. 요인. 기기 교정이 필요합니다.

미터를 보정하려면 정격이 다른 100개의 예시적인 커패시터가 있어야 합니다. 900μF 용량을 정확하게 결정하려면 검증된 산업용 계량기 또는 일부 간접적인 방법을 사용하는 것이 좋습니다. 측정을 수행하고 장치의 판독값에 따라 교정 계수를 변경함으로써 교정 커패시터의 정전용량의 실제 값과 장치의 판독값이 일치합니다. 교정 후 기기를 사용할 준비가 되었습니다.

최고 측정 한계에서 계측기 판독값은 측정된 커패시터의 등가 직렬 저항(ESR)에 어느 정도 의존합니다. 이것은 실제 커패시턴스 값의 과소평가로 표현됩니다. 장치의 오류가 지정된 값을 초과하지 않도록 하려면 EPS가 0,1옴을 초과해서는 안 됩니다. 1000μF 이상의 용량을 가진 서비스 가능한 산화물 커패시터의 경우 ESR의 평균 통계 값은 이러한 한계 내에 있으며[9], 그 효과는 장치 교정 중에 보상됩니다. 산화물 커패시터의 성능을 보다 객관적으로 평가하려면 커패시턴스와 ESR의 공동 측정이 필요합니다. 이것이 다음 개발 주제입니다.

설명된 측정기에 대한 경험은 정확성, 판독값의 장기간 안정성, 사용 용이성과 같은 우수한 소비자 특성을 보여주었습니다. 이를 통해 전자 장비의 개발, 제조 및 수리 중에 발생하는 필요한 측정을 수행할 수 있습니다.

마이크로컨트롤러 프로그램을 다운로드할 수 있습니다. 따라서.

문학

Zagorulko A. 멀티미터 M830G의 측정 한계 확장. - 라디오, 2004, No. 9, p. 27.
RLC 미터 WayneKerr4265,4276. - 라디오, 2005, 11번, p. 73.
Dereguz A. 산화물 커패시터의 커패시턴스 미터. - 라디오, 2001, No. 12, p. 27.
Savosin A. 마이크로파라도미터. - 라디오, 2003, No. 5, p. 22, 23.
Horowitz P., Hill W. 회로 기술. - M.: Mir, 2001.
마이크로칩 테크놀로지 DS39582B. PLC16F87xA. 데이터 시트. 28/40/44 - 핀 강화 플래시 마이크로컨트롤러. 마이크로칩닷컴.
마이크로칩테크놀로지 DS1281C. MPLAB IDE v6xx. 빠른 시작 가이드. 마이크로칩닷컴.
하이테크 소프트웨어. PICC Manual.-htsoft.com.
피크 일렉트로닉 디자인 리미티드(Peak Electronic Design Limited). 등가 시리즈 저항 분석기. 모델 ESR 60. 사용자 가이드 - peakelec.co.uk.

저자: A. Topnikov, Uglich, Yaroslavl 지역; 출판: radioradar.net

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Sony Mocopi 플러그인은 VMC Virtual Motion, Unity 및 MotionBuilder와 같은 외부 소프트웨어와 호환됩니다. Mocopi는 음성을 녹음하고 가상 캐릭터의 표정을 만들 수 있습니다. 이 프로그램은 현재 많은 iPhone 모델뿐만 아니라 Sony Xperia 1 및 Xperia 5 시리즈의 스마트폰과만 호환됩니다. 곧 지원되는 장치의 수가 크게 증가할 것입니다.

각 Mocopi 센서는 최대 10시간 동안 사용할 수 있으며 무게는 8g이며 모두 IPX5/IPX8 및 IP6X 등급의 방수 및 방진 기능을 갖추고 있습니다.

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