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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de capacitancia del condensador del microcontrolador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El funcionamiento del dispositivo se basa en un método bien conocido para medir la duración de la carga y descarga de un condensador de una fuente de voltaje a través de una resistencia de resistencia conocida. El rango de valores de capacitancia medidos es de 1 nF a 12000 uF. Se divide en dos subrangos, que se denominan convencionalmente "nF" y "μF". Para medir la capacitancia de los capacitores sin soldarlos fuera de la placa, se necesita una pequeña amplitud del voltaje a través del capacitor para que las uniones p-n de los dispositivos semiconductores no interfieran con este proceso, por lo que la fuente de referencia tiene un voltaje de 0,5 V. . El esquema del dispositivo se muestra en la fig. 1.
El "trabajo" principal lo realiza el microcontrolador DD1. La sincronización del funcionamiento de sus nodos se lleva a cabo desde el generador incorporado con un resonador de cuarzo externo ZQ1. El microcontrolador DD1 tiene un comparador analógico, que se utiliza para controlar el voltaje de carga y descarga del capacitor medido. Las entradas de este comparador están conectadas a los puertos PBO, PB1. El condensador medido se conecta a los enchufes XS1, XS2 y los voltajes altos o bajos del puerto RVZ a través del divisor resistivo R1-R3R7R10 lo cargan y lo descargan. Cambie los contactos SA1.1 resistencia de derivación R2 en el límite "uF", aumentando los valores de corriente de carga y descarga. Los contactos del interruptor SA1.2 en el subrango "nF" conectan las líneas PD1 y PD3 a través de la resistencia R19, que está fijada por el microcontrolador DD1 como la configuración de este subrango. El divisor resistivo R9R6 a un voltaje de alto nivel en la línea PB2 genera un voltaje de referencia de 6 V en la resistencia R0,316 para la entrada inversora del comparador incorporado (línea PB1), que es el umbral para cargar el capacitor medido. Cuando la línea PB2 se transfiere a un estado de alta impedancia, el voltaje ejemplar se apaga y la entrada del comparador se conecta a través de la resistencia R6 y el zócalo XS2 al capacitor medido; esta es la salida "común" del capacitor, que asegura que el voltaje cero se fije en el capacitor cuando se descarga. El voltaje del capacitor a través de la resistencia R4 se alimenta a otra entrada del comparador (línea PBO). El circuito C3R5, conectado en paralelo con las entradas del comparador, ayuda a reducir el ruido "digital". El circuito R8VD5 "ayudará" al microcontrolador DD1 a determinar si un capacitor está conectado a los enchufes XS1, XS2 o si están cerrados. Otra fuente de voltaje ejemplar, en relación con la cual se realizan las mediciones, se ensambla en el amplificador operacional DA2. El divisor R27R29 genera un voltaje de aproximadamente 2,5 V, va al amplificador operacional DA2, que actúa como un amplificador de búfer. El microcontrolador envía los resultados de la medición a los indicadores LED de siete elementos HG1-HG3 en modo dinámico con una frecuencia de aproximadamente 20 ms. Los ánodos del indicador están conectados por los transistores VT1, VT3, VT4, y las señales en el código correspondiente se envían a sus cátodos desde las líneas PD0-PD6 a través de las resistencias R12-R18. Los códigos se almacenan en la memoria del microcontrolador DD1 y se ingresan en la etapa de programación. El "encendido" en los indicadores del punto decimal se realiza a través de la línea PB4 y las resistencias R11, R21. La misma línea se usa para generar señales de pulso 34, que se alimentan al piezo-radiador acústico HA1 a través de la resistencia R24. El dispositivo funciona con una batería que consta de dos baterías AA Ni-Cd con un voltaje total de 2,4 V, que se incrementa mediante el convertidor DA1 a 5 V estabilizados para alimentar el microcontrolador DD1 y la fuente de voltaje ejemplar en el DA2 opcional. amperio. Condensador C7: suavizante, divisor resistivo R23R25 establece el límite inferior de voltaje de la batería. Cuando cae a 2 ... 2,1 V, se forma un voltaje de bajo nivel en la salida LBO (pin 2) del convertidor DA1, que se alimenta a través de las resistencias R33 y R12 a la línea PD0 (pin 2) del DD1 microcontrolador En el siguiente sondeo de esta línea, el microcontrolador DD1, al haber detectado un nivel bajo, detiene el programa principal, apaga el indicador LED, genera una señal continua que llega al emisor acústico HA1 y entra en un modo económico de "reposo". , de la que sale sólo cuando se corta la tensión de alimentación y posterior conexión. Para proteger el microcontrolador y otros elementos del dispositivo del voltaje del capacitor medido cargado, se utilizó una unidad de protección activa, que consta de un puente de diodos VD6, un transistor VT2 y un LED HL1. Cuando se conecta un condensador cargado, cuyo voltaje supera los 4 ... 5 V, la corriente fluye a través del LED HL1, que abre el transistor VT1. En este caso, la mayor parte del voltaje del capacitor se aplica a las resistencias R3, R7; este capacitor se descarga. Los diodos VD1, VD3 y la resistencia R4 se usan como protección adicional para la línea RVZ del microcontrolador DD10, y VD1, VD2 y R4 se usan para las líneas RVO. Para programar el microcontrolador, se conecta un programador al enchufe XP1. El dispositivo utiliza resistencias MLT, OMLT con una tolerancia de no más del 5%, condensadores de óxido - K53-16, el resto - K10-17, KM, KD, un resonador de cuarzo - NS-49, chokes L1, L2 - ELC06D de Panasonic. El enchufe XP1 es la contraparte del enchufe YUS-10. Dichos enchufes se venden en tiendas de repuestos de radio en forma de reglas, la cantidad requerida de contactos está separada de ellos. El interruptor SA1 es cualquier interruptor deslizante de tamaño pequeño en dos direcciones y dos posiciones, preferiblemente en una caja de metal, por ejemplo B1561, que le permitirá fijarlo en la placa mediante soldadura. Emisor piezoeléctrico HA1: piezocerámico FML-15T-7.9F1-50 con una frecuencia de resonancia de aproximadamente 8 kHz. Como XS1-XS3, se utilizan contactos con un diámetro interior de 1,5 mm (están soldados a las almohadillas de contacto en la placa) del conector RG4T desmontado. Para medir condensadores individuales, se utilizan pinzas de cocodrilo, que se sueldan a los enchufes conectados a los enchufes XS1, XS2 "Cx", y para medir condensadores soldados, se utilizan cables blindados de conexión, cuyas pantallas están conectadas al enchufe conectado al enchufe. XS3 "Común". Hay que recordar que el cable de medida introduce un error adicional al medir condensadores de pequeña capacidad. Para el dispositivo, se utilizó una caja de plástico de la calculadora BZ-26, su compartimento de alimentación se redujo para acomodar dos baterías. En el interior, la carcasa está pegada con una pantalla hecha de papel de aluminio delgado. Para el contacto con esta pantalla se utilizan placas elásticas plateadas, que se sueldan a un hilo común en la placa. El interruptor de alimentación estándar de la calculadora se utiliza para encender el dispositivo y la toma de corriente se utiliza para conectar el cargador. La fuente de alimentación BP2-1M de la calculadora se ha convertido en un cargador de batería. Para hacer esto, se instalan dos resistencias y un LED en la línea de alimentación positiva (Fig. 2). Por el brillo de este LED, puede juzgar el grado de carga de la batería.
Los dibujos de una placa de circuito impreso hecha de fibra de vidrio de lámina de doble cara se muestran en la fig. 3-5. No era posible prescindir del uso de vías, especialmente cerca de indicadores digitales. Por lo tanto, durante la instalación, en primer lugar, se deben instalar y soldar puentes de alambre en las vías, y luego se deben montar los elementos restantes. Los pines de algunos elementos también se utilizan como puentes de transición, por lo que deben soldarse en ambos lados del tablero. En el lado de instalación de la mayoría de los elementos (Fig. 4), se deja un trozo de lámina conectado a un cable común, lo que complica la soldadura de los elementos, pero aumenta la confiabilidad del dispositivo. Los orificios para los conductores de elementos que no están conectados a un cable común están avellanados en esta sección (el avellanado no se muestra en la Fig. 4).
La conexión de los elementos R4, C3, VD1, VD2 y pin 12 del microcontrolador DD1 se debe realizar mediante montaje en superficie. Al instalar el microcontrolador en la placa, este pin debe estar doblado, la resistencia R4 debe instalarse perpendicular a la placa, soldando su pin desde el lado de instalación del zócalo XS1, soldar un puente de alambre estañado al otro pin de la resistencia, yendo a pin 12 del microcontrolador DD1, y solo entonces soldar los cables del elemento a este puente C3, VD1 y VD2. Para la medición, el condensador se conecta a los enchufes "Cx". El microcontrolador, habiendo detectado el capacitor conectado, comenzará el proceso de medición de su capacitancia, mientras que el punto decimal en el indicador HG3 se encenderá. Al final del proceso, el resultado se muestra en los indicadores LED, luego se muestran los símbolos de las unidades de medida. Con un capacitor conectado, el proceso de medición se repetirá periódicamente. Para ahorrar la energía de la batería, que se consume al máximo al indicar los resultados, es necesario apagar el condensador medido de manera oportuna. Si, cuando el dispositivo está encendido o durante el funcionamiento, suena un pitido largo sin encender la indicación, debe cargar la batería. Los símbolos se utilizan para mostrar las unidades de medida: "nF" - nanofaradios; "nF" - microfaradios; "nnF" - miles de microfaradios. Para mostrar diversas situaciones que requieren la realización de cualquier acción, los siguientes símbolos se utilizan junto con una indicación de sonido:
Cuando se conecta un condensador cargado con un voltaje de más de 4 ... 5 V, el sistema de protección se enciende y el LED HL1 parpadea. El microcontrolador detectará un condensador cargado y lo informará con una indicación de luz y sonido, pero con cierto retraso. Por lo tanto, al conectar un capacitor medido, es necesario monitorear el indicador de protección e inmediatamente apagar dicho capacitor. Al realizar mediciones, debe recordarse que no se puede conectar al dispositivo un condensador cargado con un voltaje de más de 100 V. El dispositivo no tiene un modo de autocalibración. Por lo tanto, se utilizó un procedimiento más lento, pero, según el autor, más confiable para establecer factores de corrección utilizando un programador, que se puede realizar tanto en la etapa de fabricación como después de su reparación o en caso de un gran error de medición. . Para este trabajo, puede utilizar cualquier herramienta de programación de microcontroladores ATMEL disponible. En primer lugar, utilizando, por ejemplo, el programa Bloc de notas en el sistema operativo WINDOWS, abra el archivo cmetr.eep y asegúrese de que la tercera línea se vea como :0C002000FFFF00FFFF00FFFF00FFFF00DC Aquí, el primer byte indica el número de bytes de datos por línea. Los siguientes dos bytes son la dirección de la celda de memoria en la que se almacena el primer byte de la fila de datos, el cuarto byte es el de servicio. Luego siguen doce bytes de datos, y el último byte es la suma de comprobación. Ahora puede cargar los archivos cmetr.hex y cmetr.eep en la memoria del microcontrolador utilizando el software y el hardware disponibles. Si todo se hace correctamente, cuando se enciende el dispositivo, sonará un pitido corto y pasará la prueba de los indicadores LED digitales: el cambio del número 8 en todos los dígitos. Luego los indicadores se apagarán y el medidor esperará a que se conecte el capacitor, emitiendo pitidos cortos con un período de repetición de aproximadamente 4 s. Después de verificar la operatividad del dispositivo, es necesario determinar los factores de corrección para los dos subrangos. Esto requerirá condensadores ejemplares (Cobr). preferiblemente con bajas pérdidas. Por ejemplo, para el subrango "uF", bastará con un capacitor de 100 uF. Si esto no es posible, se debe seleccionar un condensador no polar con una capacidad de al menos 10 microfaradios.
Los valores obtenidos de los coeficientes se traducen a forma hexadecimal, serán 12H y 14CH, respectivamente. No hay contradicción en el hecho de que cuanto menor es el error de medición, mayor es el factor de corrección, es solo el algoritmo para calcular la corrección. Ahora debe volver a la descripción del proceso de programación y en el archivo cmetr.eep en la tercera línea, reemplace los valores de doce bytes de datos para que la línea se vea como :0C0020001200FF1200FF4C01004C010064 Los primeros seis bytes de datos contienen la información del coeficiente duplicado para el subrango "uF", seguido de seis bytes (también duplicados) para el subrango "nF". Además, los dos primeros bytes son el valor numérico del coeficiente y el tercero indica su signo. Por ejemplo, se recibe un valor negativo del coeficiente en el subrango "µF", por lo tanto, el tercer y sexto byte de datos contienen el número FF, que "informa" al microcontrolador sobre la necesidad de restar el factor de corrección. Para el subrango "nF", el coeficiente es positivo, por lo que los bytes noveno y duodécimo contienen el número 00, lo que significa que se debe agregar el factor de corrección. Ahora debe calcular el valor de la suma de comprobación en esta línea. Esto se puede hacer usando programas especializados o la calculadora de ingeniería de WINDOWS en modo hexadecimal. Para hacer esto, debe agregar todos los bytes de esta cadena, incluida la cantidad de bytes de datos en el byte de cadena, los dos bytes de la dirección de la celda y todos los bytes de datos, luego determine qué número agregar a esta suma para que el byte bajo del resultado es cero. Este número será el checksum, en el ejemplo anterior se obtendrá 64n. Luego debe borrar la información en la memoria del microcontrolador y recargar los archivos cmetr hex y cmetr.eep. Al medir capacitores ejemplares, asegúrese de que los factores de corrección estén configurados correctamente. Al medir, debe tenerse en cuenta que en el subrango "nF", la capacitancia del capacitor medido no debe exceder los 12 μF, en el subrango "μF" - 12000 μF, y la medición de capacitores con una capacitancia de menos de 1000 pF es aproximado, ya que afecta la capacitancia del circuito de medida. El programa del microcontrolador del medidor de capacitancia se puede descargar por lo tanto. Autor: A. Dymov, Oremburgo; Publicación: radioradar.net
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