Корзина пуста
RLC-2
Автор: Олег и Павел
Мы постарались сделать так,
чтобы Вы получили удовольствие
как от сборки и настройки этого прибора,
так и от его эксплуатации.
Олег, Павел
1. Технические характеристики
|
Измеряемый параметр |
Частота тест-сигнала |
||
|
100Гц |
1кГц |
10кГц |
|
| R |
0.01 Ом – 100 МОм |
0.01 Ом – 100 МОм |
0.01 Ом – 10 МОм |
| C |
1пФ – 22000мкФ |
0.1пФ – 2200мкФ |
0.01пФ – 220мкФ |
| L |
0.01мкГн – 20 кГн |
0.1мкГн – 2 кГн |
0.01 мкГн – 200Гн |
Режимы работы:
- частота тест-сигнала 100Гц, 1кГц, 10кГц;
- амплитуда тест-сигнала 0.3В;
- последовательная/параллельная (s/p) схема замещения;
- автоматический/ручной выбор диапазона измерений;
- режим удержания показаний;
- компенсация параметров КЗ и ХХ;
- отображение результатов измерений в виде:
R + LC
R + X
Q + LC (добротность)
D + LC (tg угла потерь)
- подача постоянного напряжения смещения на тестируемый элемент 0-30В (от внутреннего источника);
- измерение напряжения смещения (0.4В-44В);
- подача постоянного тока смещения на тестируемый элемент (от внешнего источника):
- отладочный режим.
Максимальное время измерения на:
- 100Гц – 1.6с;
- 1кГц, 10кГц – 0.64с.
2. Принцип работы
В основе работы прибора лежит метод вольтметра и амперметра, т.е. измеряется падение напряжения на тестируемом элементе и ток через него, а Zx рассчитывается как Zx=U/I. Разумеется, значения тока и напряжения надо получить в комплексном виде. Для измерения реальной (Re) и мнимой (Im) составляющих напряжения и тока используется синхронный детектор (СД), работа которого в свою очередь синхронизирована с тестовым сигналом. Подавая на управление ключами СД меандр с сдвигом 0º или 90º относительно тестового сигнала, получаем искомые Re и Im части напряжения и тока. Таким образом, для одного измерения Zx необходимо выполнить четыре измерения, два для тока и два для напряжения. Преобразованием сигнала с СД в цифровую форму занимается АЦП двойного интегрирования. Выбор такого типа АЦП обусловлен его низкой чувствительностью к помехам, и тем, что интегратор АЦП играет роль дополнительного фильтра сигнала после СД. Тестовый сигнал получается из меандра после ФНЧ1 (фильтр низкой частоты на переключаемых конденсаторах) и ФНЧ2 (обычный двойной RC фильтр), который убирает остатки частоты F*100.
В приборе для измерения тока применен активный (на ОУ) преобразователь ток-напряжение. Руководствуясь принципом «мало-нормально-много», МК управляет выбором R range и Ку усилителя согласно представленной ниже таблице, добиваясь максимальных показаний АЦП:
| Диапазон | R range | Ку для тока |
Ку для напряжения
|
|
0 |
100 Ом | 1 | 100 |
| 1 | 100 Ом | 1 | 10 |
| 2 | 100 Ом | 1 | 1 |
| 3 | 1к | 1 | 1 |
| 4 | 10к | 1 | 1 |
| 5 | 100к | 1 | 1 |
| 6 | 100к | 10 | 1 |
| 7 | 100к | 100 | 1 |
3. Схема
Схема разделена на три части:
- аналоговая часть;
- цифровая часть;
- блок питания.
Ничего не рождается на пустом месте, так в нашем случае. Часть узлов и идей были “позаимствованы” от схем промышленных приборов, имеющихся в свободном доступе – LCR-4080 (Е7-22), RLC-9000, RLC-817, Е7-20.
Прибор работает следующим образом.
Микроконтроллером (МК) PIC16F876A формируется SinClk (RC2, выв.13) меандр частотой 10кГц, 100кГц или 1MГц. Cигнал подается на вход делителя, выполненного на микросхемах DD12 и DD13. На выв.10 DD12 получаем частоту SinClk/25, которая в свою очередь дополнительно делится на 4. На выходах сдвигового регистра получаются сигналы, сдвинутые относительно друг друга на 90º, необходимые для работы СД. Сигнал 0_Clk подается на микросхему DA6, представляющую собой эллиптический фильтр 8-го порядка. Этим фильтром выделяется первая гармоника. Частота среза фильтра определяется частотой сигнала, подаваемого на ифровой вход (выв.1 DA6). Полученный синусоидальный сигнал (первая гармоника) дополнительно фильтруется двойной RC-цепочкой R39, C27, R31, C20. На нижних диапазонах 1кГц и 100Гц подключаются дополнительно соответственно C28, C21 и C26, C25. После выходного буфера на DA3 синусоидальный сигнал через ограничительные резисторы R16, R5 и разделительный конденсатор C5 поступает на Zx. Амплитуда тестового сигнала на холостом ходу примерно 0.3В.
Падение напряжения на Zx (канал напряжения) снимается через конденсаторы C6 и C7 и подается на вход инструментального ОУ (ИОУ), выполненного на DA4.2, DA4.3 и DA4.4. Коэффициент усиления этого ИОУ определяется соотношением R28/R22=R27/R23=10k/2k=5. Через аналоговый ключ DA7.3 сигнал подается на усилитель с переменным Ку. Необходимый коэффициент усиления (1, 10 или 100) устанавливается сигналами управления Mul10 и Mul100. Дальше сигнал подается на СД DA9. На управление ключами СД подается меандр с частотой тестового сигнала со сдвигом 0º и 90º. Т.о.выделяется реальная и мнимая составляющая сигнала. Сигнал после ключей СД интегрируется цепочками R41-C30 и R42-C31 и подается на дифференциальный вход АЦП.
Ток через Zx преобразуется в напряжение на DA1 с набором из 4-х резисторов (100, 1к, 10к и 100к) в обратной связи, переключаемых с помощью DA2. Дифференциальный сигнал преобразования снимается через C18 и C17 и подается на вход ИОУ, выполненного на DA5. С его выхода сигнал поступает на аналоговый ключ DA7.3.
Опорное напряжение 0.5В АЦП получается на параметрическом стабилизаторе R59–LM385-1.2V и последующем делителе R56, R55. Тактовый сигнал АЦП AdcClk (частотой 250кГц для измерений на 1кГц и 10кГц, частотой 100кГц для 100Гц) формируется модулем USART в синхронном режиме с выхода RC5. Одновременно он подается на вывод RC0, который установлен программой как вход TMR1 в режиме счетчика. Цифровой код преобразования АЦП равен количеству импульсов AdcClk минус 10001 за время, пока сигнал Busy АЦП находится в „1”. Эта особенность используется ввода в МК результатов преобразования АЦП. Сигнал Busy подается на вывод RC1, который настроен как вход модуля сравнения и захвата МК (CPP). С его помощью запоминается значение TMR1 при положительном фронте сигнала Busy, а потом при отрицательном. Вычитая эти два значения, получаем искомый результат работы АЦП.
-
Обновлено: 25 января 2017
Кто на сайте
Сейчас 85 гостей и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте