Đồng hồ đo trị số điện cảm và điện dung L - C meter pot

Đồng hồ đo trị số điện cảm và điện dung L - C meter I : Giới thiệu về LC Meter Đây là một mạch điện có chức năng đo điện cảm (L) và điện dung (C) có độ chính xác rất cao và cấu tạo đơn giản để các bạn có thể tự mình xây dựng thành một đồng hồ đo chuẩn, giá rẻ. LC meter này cho phép đo những giá trị điện cảm rất nhỏ bắt đầu từ 10nH đến 1000nH, 1uH đến 1000uH, 1mH đến 100mH và điện dung từ 0.1pF đến 900nF. LC meter được thiết kế để lựa chọn khoảng đo một cách hoàn toàn tự động để bạn không phải tốn thời gian lựa chọn khoảng đo một cách thủ công. Máy có chức năng gọi là “zero out” chuyển đổi sẽ thiết lập lại hoàn toàn trạng thái số 0 ban đầu để đảm bảo số đo cuối cùng của LC meter được chính xác nhất. Sau đây là sơ đồ mạch điện Làm thế nào để LC meter làm việc? Để xác định giá trị của một cuộn cảm/ tụ điện không rõ trị số chúng ta có thể dùng công thức tần số được đưa ra dưới đây. f = 1/(2*Pi*sqrt(LC) Lưu ý rằng có ba biến mà chúng ta có thể làm việc là; e, L và C (f đại diện cho một tần số, điện cảm L và điện dung C). Nếu chúng ta biết được giá trị của hai biến thì chúng ta có thể tính giá trị của biến thứ ba. Pic trong mạch LC meter thực hiện tính toán giá trị cuộn cảm/ tụ điện bằng cách gián tiếp thông qua đo tần số cộng hưởng. Khi mạch làm việc ở chế độ đo điện cảm, một tụ điện có trị số biết trước được mắc với một cuộn cảm cần đo và PIC sẽ tính toán giá trị thông qua tần số cộng hưởng và đối với đo điện dung cũng tương tự, một cuộn cảm có giá trị biết trước sẽ được kết nối tới tụ điện cần đo t ạo thành mạch cộng hưởng L-C. II : Áp dụng lý thuyết vào phần cứng của LC Meter Bây giờ chúng ta cùng áp dụng lý thuyết trên để thực hiện. LC Meter sử dụng một IC LM311 phổ biến và có chức năng như một máy phát tần số trong mạch và điều này là chính xác đối với những gì chúng ta đang cần. Nếu các bạn muốn tính giá trị của một cuộn cảm không rõ thì chúng tôi sử dụng một tụ điện có độ chính xác cao Ccal có trị số 1000pF cùng với cuộn cảm không rõ cộng hưởng với nhau và LM311 có thể tạo ra một tần số mà chúng tôi có thể đo với máy đo tần số. Sau khi có được kết quả này chúng ta sẽ sử dụng nó cùng với công thức để tính toán giá trị điện cảm. Điều tương tự có thể được thực hiện để tính giá trị của một tụ điện không rõ trị s ố. Trường hợp này LC Meter sẽ sử dụng một cuộn cảm có sẵn để cộng hưởng. Sau khi có được tần số cộng hưởng, chúng ta tiếp tục sử dụng công thức để tính toán giá trị. Chúng ta chọn dùng PIC 16F84A để thực hiện. Trong mạch, PIC 16F84A sẽ làm việc như một chiếc máy tính nhỏ và nó rất lý tưởng để thực hiện mạch điện vì nó cần rất ít linh kiện phụ xung quanh. Để PIC có thể làm việc cần có một chương trình HEX đã dược viết sẵn và chúng ta chỉ cần lấy mã này để nạp vào cho Pic là được! Bước tiếp theo chúng ta sẽ sử dụng tần số tạo ra từ LM311 để cung cấp cho chân 17 của PIC để thực hiện tính toán rồi gửi kết quả tới màn hình hiển thị LCD 16x1 hoặc 16x2. III : Chức năng của các jump và công tắc trong mạch điện SW1: Đây là công tắc chọn nguồn điện vào. SW2: Đây là công tắc chuyển đổi chế độ đo điện cảm / điện dung LK3: Jump này được sử dụng với màn hình LCD 16x2 và kết quả sẽ được chia ra làm 2 dòng. LK1: Hiển thị tần số dao dộng ban đầu của LM311 mà chúng ta cần đạt được khoảng 550KHz LK2: Là jump dùng để kích hoạt rơle dùng hiệu chuẩn tần số khi mới lắp xong. Nút ấn “Zero” ở chân 4 của PIC để lấy lại giá trị 0 của đồng hồ. IV : Những hình ảnh mà hoàn chỉnh mạch LC Meter * Thông số kỹ thuật của mạch. - Điện áp cung cấp: 7.5V~15V - Sai số cực đại: 1% - Tự động chọn khoảng đo. - Đo điện cảm: + 10nH – 1000nH + 1uH – 1000uH + 1mH – 100mH - Đo tụ điện: + 0.1pF – 1000pF + 1nF – 900nF V : Những lưu ý khi thực hiện LC Meter - Độ chính xác của mạch điện phụ thuộc vào L (82uH) C(1000pF) và nhất là Ccal (1000pF +- 0.5%). Các tụ 1000pF (1n) này cần sử dụng loại tụ điện có dạng như trong hình dưới ( các tụ hình hộp màu vàng) [/p] Sử dụng các tụ điện này là bắt buộc vì nó có sai số thấp và độ ổn định với nhiệt độ. Tôi đã thử thay các loại tụ đất, tụ giấy thông thường thì thấy kết quả rất “trôi” và thậm chí còn không thể lấy chuẩn về giá trị 0 được. - Rơle trong hình có thể chọn dùng loại 6V khi không tìm mua được loại 5V - Transistor kích rơle có thể dùng C1815 hoặc bất kì loại nào. - Thạch anh trong mạch phải là loại 4MHz không cho phép các giá trị khác. - Các đường mạch in trong khu vực LM311 phải ngắn nhất có thể để tránh sai số điện dung. - Khi đo C cần dùng dây nối với linh kiện đo có lõi to và ngắn nhất có thể để tránh sai số. - Backlight của LCD tiêu thụ rất nhiều điện năng, Bạn nên ngắt nó ra khi sử dụng với pin 9V. - Cách hiệu chuẩn sau khi lắp ráp: Sau khi các bạn lắp ráp xong mạch, kiểm tra kĩ xem có lỗi nào không rồi nạp chương trình cho PIC. Cấp điện, để công tắc ở chế độ đo điện dung (C). Khi đó các bạn sẽ thấy màn hình hiện dòng chữ: “ C: calibrating” nhấp nháy và bạn nghe thấy tiếng rơle “hút” và màn hình hiện C = 0.0 pF. Các bạn kết nối LK xuống mass, kiểm tra dao động ban đầu của LM 311. Tần số phải là 550KHz và màn hình sẽ hiện khoảng 55000. Nếu không đạt được tần số đó cần hiệu chỉnh lại cu ộn cảm 82uH để có được tần số dao động ban đầu chính xác. Nếu dao động quá cao trên 655.350KHz thì màn hình sẽ hiện chữ “Over ranger”, nếu không có dao động màn hình sẽ hiển thị 00000.Tiếp theo, các bạn kết nối LK2 xuống mass, rơle sẽ hút và giá trị tần số đo được lúc này phải chạy về 394KHz, nếu không đạt được điều này thì tụ điện hiệu chuẩn Ccal đã không chính xác, bạn cần mắc song song thêm vài tụ đất khoảng 2-3pF để hiệu chỉnh về đúng tần số ( có thể +- 5% số đo tần số). Sau khi mắc thêm tụ đất thì dùng nến dán đỏ kín các tụ đất lại để tránh dao động nhiệt độ quá lớn làm đồng hồ mất chính xác. Sau khi đã hiệu chỉnh tốt các số đo tần số thì LC Meter của bạn đã sẵn sàng làm việc! Các bạn tháo bỏ hết các jump dùng để hiệu chuẩn ra và dòng chữ “C:calibrating” sẽ nhấp nháy và khoảng 1 giây sau khi rơ le đã tham tụ hiệu chuẩn thì mạch bắt đầu hiện C = 0.0 pF thì máy đã sẵn sàng để đo. Nếu trong quá trình đo, mạch bị sai số 0 do trôi tần số mà lí do chính là tại nhiệt độ tác dụng lên các tụ điện và cuộn cảm thì các bạn cần ấn nút “Zero” và LC Meter sẽ tự động lấy 0 lại ban đầu. ở đây cho thấy rõ tại sao phải chọn linh kiện trong mạch cộng hưởng phải là các linh kiện tốt và có sai số nhỏ. Bất kì biến động điện dung/điện cảm dù là rất nhỏ của mạch công hưởng thì số đo trên màn hình đều bị ảnh hưởng, nút “Zero” có tác dụng ở đây. Đối với chức năng đo L thì các bạn gạt công tắc về vị trí L. Trên màn hình sẽ xuất hiện dòng chữ “L:Calibrating” nhắc nhở bạn hiệu chuẩn thang đo L. Để hiệu chuẩn bạn cần cho PIC biết giá trị 0uH và điều này được thực hiện bằng cách chập 2 đầu dò vào nhau để thể hiện điện cảm là 0. Ngay khi bạn chập 2 đầu dò, rơ le sẽ được kích hoạt và PIC sẽ l ấy chuẩn, sau khi lấy chuẩn màn hình hiển thị “L = 0.0 uH” là mạch đã sẵn sàng đo các cuộn cảm chưa biết giá trị. Mạch này khó nhất là tuyển chọn linh kiện trong mạch công hưởng LC ma xin nhắc lại giá trị L là 82uH và C là 1000pF +- 5%. Mạch in trong khu vực này cũng cần làm ngắn nhất có thể, nhất là chân tụ Ccal nối với rơ le, cần bố trí rơ le một cách hợp lí. Nếu bạn làm tốt thì bạn sẽ đạt sai số 3% và nếu may mắn trong chọn mua linh kiện và làm mạch in thì bạn có thể đạt sai số 1%. Woa! Quả là tuyệt phải không các bạn? Một mạch điện đơn giản, giá rẻ mà chính xác rất phù hợp với sinh viên đang thực hành về PIC và cần có một công cụ đo chính xác phục vụ đắc lực khi quấn các cuộn điện cảm, biến áp xung… Nếu các bạn còn băn khoăn về các thực hiện LC Meter thì hãy liên hệ với tôi! Chúc các bạn thành công!  . Đồng hồ đo trị số điện c m và điện dung L - C meter I : Giới thiệu về LC Meter Đây l một mạch điện c ch c năng đo điện c m (L) và điện dung (C) c độ chính x c rất cao và c u tạo. thị LCD 16x1 ho c 16x2. III : Ch c năng c a c c jump và c ng t c trong mạch điện SW1: Đây l c ng t c chọn nguồn điện vào. SW2: Đây l c ng t c chuyển đổi chế độ đo điện c m / điện dung LK3:. vi c l ; e, L và C (f đại diện cho một tần số, điện c m L và điện dung C) . Nếu chúng ta biết đư c giá trị c a hai biến thì chúng ta c thể tính giá trị c a biến thứ ba. Pic trong mạch LC meter