AVT512.pdf

AVT

512

Cyfrowy miernik pojemnoœci

Miernik ma kszta³t sondy z czujnikiem szpilkowym. Pozwala to na ³atwe do³¹czenie wejœæ pomiarowych

do elementów SMD. Dziêki dodatkowemu z³¹czu mo¿liwy jest równie¿ pomiar elementów

przewlekanych. Miernik zaprojektowano tak, by mo¿liwy by³ pomiar

pojemnoœci w zakresie 1pF...10uF. W praktyce czas pomiaru

najwiêkszych kondensatorów mo¿e wynosiæ do 10 s.

Wynik pomiaru przedstawiony jest na

czteropolowym wyœwietlaczu.

Rekomendacje: Urz¹dzenie

szczególnie polecane w pracowniach

elektronicznych, w serwisie oraz

wszêdzie tam gdzie stosowane s¹

elementy SMD

W³aœciwoœci

• urz¹dzenie do pomiaru kondensatorów SMD

• mo¿liwoœæ sprawdzania kondensatorów przewlekanych

• zakres mierzonych pojemnoœci: 1pF...10 m F

• automatyczna zmiana zakresu

• odczyt: wyœwietlacze LED ( 3 cyfry wyniku + miano)

• zasilanie: 9 V DC

Opis uk³adu

Schemat elektryczny miernika pojemnoœci przedstawiono na rys. 1. Od strony funkcjonalnej konstrukcjê

urz¹dzenia mo¿na podzieliæ na dwa bloki: pomiaru pojemnoœci i wyœwietlania. Blok pomiaru pojemnoœci sk³ada

siê mikrokontrolera typu PIC12F629. Uk³ad ten steruje przebiegiem pomiaru, nastêpnie przetwarza uzyskany

wynik i wysy³a przetworzone dane do uk³adu steruj¹cego wyœwietlaczami. Pomiar pojemnoœci jest oparty na

pomiarze czasu, wiêc wymagana jest jak najwiêksza dok³adnoœæ pomiaru, dlatego jako Ÿród³o sygna³u

zegarowego zastosowano rezonator kwarcowy. Choæ ca³ym urz¹dzeniem steruje mikrokontroler, to pomiaru

pojemnoœci dokonuje uk³ad US2. Uk³ad US2 pracuje w trybie monostabilnym, przez co po podaniu krótkiego

impulsu na wejœcie TR na wyjœciu OUT pojawia siê stan wysoki. Czas trwania tego stanu jest œciœle zale¿ny od

rezystancji szeregowo po³¹czonego rezystora R3 i potencjometru PR1 oraz do³¹czonej pojemnoœci Cx i jest

wyra¿ony wzorem: t = 1,05*(R3+PR1)*Cx. Poniewa¿ rezystancja jest sta³a, to czas trwania impulsu

wyjœciowego jest zale¿ny od do³¹czonej pojemnoœci i ten fakt s³u¿y do okreœlenia jej wartoœci. Do sterowania

AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoœci

wyœwietlaczami zastosowano specjalizowany uk³ad typu SAA1064. Najwa¿niejsz¹ zalet¹ uk³adu SAA1064 jest

sposób jego sterowania przez uk³ad zewnêtrzny, gdy¿ interfejs komunikacyjny to I2C i do sterowania wymagane

s¹ tylko dwa wyprowadzenia. Do stabilizowania napiêcia zasilania ca³ego uk³adu miernika zastosowano

monolityczny stabilizator typu LM7805, a kondensatory C1...C4 dodatkowo wyg³adzaj¹ podane napiêcie. Aby

zabezpieczyæ ca³y uk³ad przed uszkodzeniem w przypadku b³êdnie pod³¹czonego napiêcia zasilania zastosowano

diodê prostownicz¹ D1.

Metoda pomiaru pojemnoœci

Zastosowana metoda pomiaru pojemnoœci opiera siê na pomiarze czasu trwania impulsu generowanego przez

przerzutnik monostabilny. W zrozumieniu sposóbu pomiaru bêdzie pomocna znajomoœæ budowy wewnêtrznej

uk³adu ICM7555, budowa ta jest przedstawiona na rys. 3.

Zasada pomiaru jest nastêpuj¹ca: w stanie spoczynku na wyjœciu OUTPUT panuje stan niski wymuszony stanem

przerzutnika zbudowanego z bramek, stan taki powoduje równie¿ wysterowanie tranzystora wyjœciowego, co

wymusza na wyjœciu DISCHARGE stan niski. Poniewa¿ do tego wyprowadzenia jest do³¹czony badany

kondensator, to zostaje on roz³adowany. Rozpoczêcie cyklu pomiarowego rozpoczyna siê od podania impulsu

o stanie niskim na wejœcie TRIGGER, impuls ten powoduje zmianê stanu przerzutnika, a w konsekwencji

pojawienie siê na wyjœciu OUTPUT stanu wysokiego oraz zablokowanie tranzystora wyjœciowego.

Zablokowanie tranzystora wyjœciowego spowoduje, ¿e do³¹czona pojemnoœæ bêdzie ³adowana przez rezystor R3

i potencjometr PR1. Proces ten bêdzie trwa³ do momentu osi¹gniêcia na badanym kondensatorze napiêcia

równego 2/3 napiêcia zasilania. Kontrola osi¹gniêcia tego napiêcia jest przeprowadzana przez komparator A,

gdy¿ jego wejœcie THRESHOLD jest po³¹czone z biegunem badanego kondensatora. Po osi¹gniêciu

wymaganego napiêcia nastêpuje zmiana stanu przerzutnika i proces ³adowania kondensatora zostaje zatrzymany,

a wyjœcie OUTPUT ponownie przyjmuje stan niski. Po odpowiednim skalibrowaniu wartoœci rezystancji R3

i PR1 czas generowanego impulsu odpowiada 1 m s na pojemnoœæ 1 pF, taka zale¿noœæ znacznie u³atwia

obliczanie wartoœci pojemnoœæ przez procesor.

Rys. 1 Schemat elektryczny

Rys. 2 Budowa uk³adu ICM7555

AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoœci

Monta¿ i uruchomienie

Ca³y miernik pojemnoœci zosta³ zmontowany na p³ytce dwustronnej wymiarami dopasowanymi do

obudowy typu sonda, co umo¿liwia dokonywanie pomiaru trzymaj¹c ca³y miernik w rêku.

Rozmieszczenie elementów na p³ytce jest przedstawione na rys. 3. Ze wzglêdu na niewielkie wymiary

p³ytki konieczny sta³ siê monta¿ po obu jej stronach, dodatkowo niektóre elementy s¹ umieszczone

w obudowach SMD.

Monta¿ elementów nale¿y rozpocz¹æ od wyœwietlaczy DP1...DP4, elementy montowane s¹ od strony

"elementów". Nastêpnie nale¿y zamontowaæ uk³ad US3, uk³ad ten jest montowany od strony lutowania

i nale¿y wlutowaæ go bezpoœrednio w p³ytkê, gdy¿ zastosowanie podstawki pod ten uk³ad spowoduje,

¿e ca³a p³ytka bêdzie zbyt wysoka i nie zmieœci siê do obudowy. W kolejnym etapie nale¿y wlutowaæ

uk³ad ICM7555 od strony elementów, nastêpnie procesor US1 od strony lutowania. Po wlutowaniu

uk³adów scalonych US1...US3 mo¿na przejœæ do monta¿u pozosta³ych elementów. Tranzystory T1 i T2

oraz stabilizator US4 i kondensator C3 nale¿y zamontowaæ na le¿¹co. Rezonator kwarcowy nale¿y

równie¿ zamontowaæ na le¿¹co od strony elementów. Punkt lutowniczy znajduj¹cy siê przy rezonatorze

kwarcowym jest wyprowadzeniem masy badanego kondensatora i nale¿y do³¹czyæ do niego odcinek

przewodu, najlepiej zakoñczonego wtykiem szpilkowym umo¿liwiaj¹cym precyzyjne do³¹czenie tej

masy do badanego kondensatora. Natomiast do punktu lutowniczego po³¹czonego z uk³adem ICM7555

nale¿y przylutowaæ szpilkê goldpin. Po zmontowaniu ca³ego uk³adu mo¿na przejœæ do jego

uruchomienia i wyskalowania miernika. W tym celu do z³¹cza CON2 nale¿y do³¹czyæ napiêcie

zasilania wynosz¹ce oko³o 9 V i maksymalnym pr¹dzie obci¹¿enia 200 mA. Po w³¹czeniu zasilania

procesor przejdzie do pomiaru i wyœwietlania mierzonej pojemnoœci, ze wzglêdu na to, ¿e do z³¹czy

pomiarowych nie bêdzie do³¹czona ¿adna pojemnoœæ, to na wyœwietlaczu pojawi siê napis " 0P". Przed

rozpoczêciem u¿ytkowania miernika nale¿y go wyskalowaæ. Dolna granica pojemnoœci (zerowanie)

jest ustalana automatycznie przez procesor i nie wymaga ¿adnych regulacji, natomiast górn¹ granicê

zakresu pomiarowego nale¿y ustawiæ przy pomocy potencjometru wieloobrotowego PR1. Do

skalibrowania miernika bêdzie potrzebny kondensator o pojemnoœci równej 1 m F i jak najlepszej

tolerancji. Kondensator nale¿y do³¹czyæ do z³¹cza pomiarowego CON1, a potencjometrem PR1 nale¿y

tak regulowaæ, aby na wyœwietlaczu by³a wyœwietlana wartoœæ przy³o¿onej pojemnoœci. Po tak

przeprowadzonej kalibracji miernik pojemnoœci jest gotowy do pracy. Jak wczeœniej wspomniano

wynik pomiaru jest przedstawiany na trzech cyfrach, a na czwartej mno¿nik (piko, nano, mikro). Ze

wzglêdu na to, ¿e informacja o mno¿niku mierzonej wielkoœci jest przedstawiana na wyœwietlaczu

siedmiosegmentowym, to forma opisów jest uproszczona.

Strona elementów

C C C5

Strona lutowania

Rys. 3 Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej

AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoœci

Wykaz elementów

W kolejnoœci lutowania:

DP1...DP4: wyœwietlacz 9mm czerwony TDSO1153

US3:

SAA1064

US2:

ICM7555

SO8

US1:

PIC12F629

SO8 zaprogramowany

R1, R2: 10k W

1206

C7,C9:

100nF

1206

C8:

2,7nF

1206

C5, C6: 27pF

1206

C1:

22 m F/10V

6532

R3:

680k W

1206

PR1:

potencjometr wieloobrotowy Helitrim 470k W

C2,C4:

100nF

C3:

100 m F/16V

D1:

1N4007

T1, T2: BC547

US4:

7805

X1:

rezonator kwarcowy 20MHz

CON1:

Gniazdo goldpin 1x4

CON2:

Goldpin 1x2 mêski k¹towy

Szpilki pomiarowe, przewód

Obudowa Sondy typu TS o wymiarach 180x25x15

Zestaw powsta³ na podstawie projektu o tym samym tytule opublikowanego w Elektronice Praktycznej 5/03

www.ep.com.pl

Oferta zestawów do samodzielnego monta¿u dostêpna jest na stronie internetowej www.sklep.avt.pl

tel.: (22) 257-84-50

fax: (22) 257-84-55

Producent:

AVT-Korporacja sp. z o.o.

ul. Leszczynowa 11

03-197 Warszawa

Dzia³ pomocy technicznej:

tel.:(22) 257-84-58

serwis@avt.pl

AVT 512 Cyfrowy miernik pojemnoœci

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: