Máy đo vi sóng. Lược đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Máy đo vi lượng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Công nghệ đo lường

Bình luận bài viết

Bài báo mô tả một máy đo điện dung cho các tụ điện oxit và không phân cực, dựa trên vi điều khiển PIC16F876A. Dải đo điện dung - 1 ... 999 10³ uF - được chia thành hai dãy con. Kết quả đo được biểu thị bằng chỉ báo kỹ thuật số LED ba chữ số với cài đặt dấu thập phân tự động. Một số ảnh hưởng của điện trở loạt tương đương đến độ chính xác của phép đo ở giới hạn cao hơn được bù đắp bằng cách hiệu chuẩn thiết bị.

Trong thực hành vô tuyến nghiệp dư, nhu cầu đo các giá trị lớn của điện dung là hiển nhiên. Nhiều đồng hồ vạn năng hiện đại có chức năng đo điện dung của tụ điện, giới hạn trên của chúng không vượt quá 20-100 μF, và khi vượt quá phạm vi giới hạn, độ chính xác của phép đo bị giảm đáng kể [1]. Máy đo RLC chuyên nghiệp đo điện dung lên đến 1 F hoặc hơn [2], nhưng do giá thành cao nên chúng không được phổ biến rộng rãi cho hầu hết các đài nghiệp dư. Tạp chí "Radio" mô tả một số thiết bị đo điện dung của tụ oxit [3,4]; chúng thường được thiết kế dưới dạng tiền tố và dựa trên các phương pháp đo lường gián tiếp.

Đồng thời, sử dụng cơ sở nguyên tố hiện đại và các mối quan hệ vật lý cơ bản, có thể chế tạo một thiết bị đơn giản với các đặc tính đo lường đủ cao. Thiết bị được đề xuất sử dụng nguyên tắc tỷ lệ thuận của điện tích Q của điện dung C ở một giá trị điện áp cố định U: C = Q / U; trong đó Q = Nó. Ngược lại, tại một dòng điện nạp nhất định, điện tích của tụ điện tỷ lệ với thời gian chạy của dòng điện nạp [5].

Технические характеристики

Dải đo, µF .. .1 ... 999 10³
Sai số trong toàn bộ phạm vi,%, không quá ............... ± 3
Thời gian đo, s, không quá .......................... 2,5
Lựa chọn các giới hạn đo .... Tự động
Số chữ số hiển thị ......... 3
Điện áp nguồn, V 220
Sự tiêu thụ năng lượng,
W, không quá .............. 12
Kích thước tổng thể của máy đo điện dung - 127x72x25 mm, trọng lượng với bộ nguồn - không quá 0,8 kg.

Thiết bị dựa trên bộ vi điều khiển PIC16F876A [6], thực hiện tất cả các chức năng chính: điều khiển quá trình đo, tính toán kết quả và hiển thị giá trị thu được của điện dung đo được trên bộ chỉ thị.

Microfaradometer
Hình 1

Sơ đồ của thiết bị được hiển thị trong hình. 1. Bộ vi điều khiển DD1 hoạt động theo chương trình, mã của chúng được đưa ra trong bảng. Sau khi bật nguồn và khởi tạo vi điều khiển, thiết bị hoạt động ở chế độ tự động. Đầu ra RA0 được cấu hình làm đầu vào của bộ so sánh, RA3 là đầu vào của điện áp tham chiếu của bộ so sánh, RCO, RC1 là đầu ra để điều khiển các nguồn dòng sạc, RC2 là đầu ra để bật phóng điện của tụ điện được đo .

Chu kỳ đo bắt đầu với sự phóng điện của tụ điện qua bóng bán dẫn VT2 và điện trở R5. Sau đó, nguồn của dòng sạc được bật, bằng 1 mA, trên bóng bán dẫn VT3 [5]. Điện áp trên tụ điện bắt đầu tăng. Khi nó đạt đến giá trị xấp xỉ 1 V, bằng với điện áp tham chiếu ở đầu vào RA3, bộ vi điều khiển DD1 sẽ dừng quá trình sạc và sửa thời gian của nó.

Nếu điện áp trên tụ điện đo được không đạt đến giá trị mẫu trong vòng 1,2 s, thì quá trình chuyển đổi sang giới hạn đo cao nhất xảy ra: nguồn hiện tại được bật, bằng 1 A, trên bóng bán dẫn VT1, chỉ báo "x1000" và phép đo được lặp lại. Tiếp theo, bộ vi điều khiển sẽ tính toán giá trị của điện dung đo được từ thời gian sạc, dòng sạc và điện áp trên tụ điện, có tính đến giới hạn đo và hệ số hiệu chuẩn tương ứng. Chu kỳ đo được lặp lại định kỳ.

Chỉ báo động của kết quả được tổ chức trên chỉ báo LED ba chữ số HG1-HG3, bóng bán dẫn VT5-VT7 và các cổng vi điều khiển RC3-RC5, RBO-RB7 theo sơ đồ cổ điển.

Các nút SB1-SB3, kết nối với các cổng RA1, RA2, RA5, được sử dụng để nhập các hệ số hiệu chỉnh khi thiết lập và kiểm tra thiết bị. Nút "Chế độ" - vào chế độ hiệu chuẩn, chọn hệ số, chuyển sang chế độ đo.

Các nút "+" và "-" - đặt giá trị của hệ số đã chọn trong phạm vi từ 1 đến 255. Hệ số hiệu chuẩn cho phạm vi "uF" được hiển thị không có dấu thập phân, đối với "uFx1000" - với dấu phẩy ở các đơn vị nơi. Các giá trị đã đặt sẽ tự động được ghi lại trong bộ nhớ vi điều khiển, được lưu trữ ở đó sau khi tắt nguồn và đọc khi thiết bị được bật.

Mã nguồn của chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ C trong môi trường lập trình MPLAB IDE phiên bản 6.5 [7] được trang bị trình biên dịch PICC phiên bản 8.05PL1 [8].

Microfaradometer

Về mặt cấu trúc, thiết bị được thiết kế trong một hộp đựng từ đồng hồ vạn năng M838 (xem ảnh trong Hình 2). Bộ chỉnh lưu bên ngoài (trong phích cắm chính) được sử dụng để cung cấp điện, cung cấp điện áp đầu ra 9 ... 12 V ở dòng điện lên đến 1 A. thích hợp. Bộ điều chỉnh điện áp DA7 được lắp trên bo mạch của thiết bị. Cần phải hàn các đầu cực của tụ oxit C12 có dung lượng ít nhất là 1000 microfarads để có điện áp 1 V vào các miếng tiếp xúc X1, X2. Quá trình này sẽ diễn ra trong ngăn chứa pin của hộp thiết bị.

Microfaradometer
Hình 3

Microfaradometer
Hình 4

Microfaradometer
Hình 5

Bảng mạch in của đồng hồ - với hệ thống dây điện in hai mặt và sự sắp xếp hai mặt của các bộ phận; kích thước chính của nó được hiển thị trong hình. 3. Bản vẽ của bảng mạch in từ phía lắp đặt của các chỉ số được hiển thị trong hình. 4, và từ phía bên của việc lắp đặt vi mạch và bóng bán dẫn - trong hình. 5. Để tạo thành các lỗ trên bảng, người ta đã khoan các lỗ có đường kính 0,5 mm, trong đó các đoạn dây dẫn từ điện trở MLT-0,25 được tán và hàn. Bộ vi điều khiển DD1 phải được cài đặt trên bo mạch thiết bị trong một bảng có kẹp lò xo. Sự xuất hiện của bảng gắn kết được hiển thị trong hình ảnh. 6, 7.

Microfaradometer

Thiết bị sử dụng điện trở MLT hoặc tương tự; điện trở R5 - từ dây manganin có đường kính 1 mm và dài 15 mm, bạn có thể sử dụng cảm biến dòng điện từ đồng hồ vạn năng M838. Hầu hết các tụ điện là dòng KM, K10-17, oxit - K53-4, K53-14, K52-1 và C1 (1000 uF) - K50-35. Bộ cộng hưởng thạch anh - ở tần số 10 ... 12 MHz trong gói NS-49. Các nút - đồng hồ cỡ nhỏ SWT2, TS-A1PS-130. Đèn báo TR319 LED có thể được thay thế bằng bất kỳ đèn báo nào khác có cùng sơ đồ chân, chẳng hạn như SA05-11HWA. Transistor VT2 là một transistor trường mạnh với dòng tiêu ít nhất là 10 A và điện trở nguồn không quá 0,1 Ohm. Các đầu nối ХЗ, Х4 tương tự như các đầu nối được sử dụng trong đồng hồ vạn năng M838. Bộ ổn định DA1 và bóng bán dẫn VT1 được lắp đặt trên các tấm tản nhiệt có diện tích lần lượt là 12 và 5 cm2.

Microfaradometer

Quá trình thiết lập thiết bị bắt đầu trước khi bộ vi điều khiển được lắp vào bảng điều khiển trên bo mạch. Bật nguồn bằng công tắc SA1 và kiểm tra sự hiện diện và đúng đắn của điện áp cung cấp 5 V cho các tiếp điểm của bảng vi điều khiển. Điện áp trên các chân 1-3, 7 phải xấp xỉ bằng điện áp cung cấp, trên các chân 14-16 khoảng 4 V và trên các chân 21-28 điện áp gần bằng không. Sau đó, họ kiểm tra khả năng hoạt động của các nút SB1-SB3: bằng cách nhấn chúng, họ kiểm soát sự xuất hiện của mức thấp ở các đầu vào RA1, RA2, RA5. Các mạch chỉ báo động được kiểm tra bằng cách nối tiếp một dây chung với các đầu nối tương ứng của cổng RBO-RB7 và RC3-RC5: trong trường hợp này, quan sát thấy sự phát sáng của các đoạn được chỉ định trong chữ số đã chọn. Các nguồn dòng điện được bật lần lượt bằng cách đặt mức thấp vào các tiếp điểm 11, 12, trong khi ampe kế phải được nối với ổ cắm X4, X0 thay vì tụ điện đo được. Khi được bật qua mạch RC0,5, dòng điện phải nằm trong khoảng 1 ... 1 mA; và qua mạch RC0,5 - 1 ... 1 A. Kiểm tra mạch phóng điện với nguồn dòng 5 A được bật bằng cách đặt hiệu điện thế +13 V vào chốt 4. Số đọc của vôn kế nối với ổ cắm XXNUMX, XXNUMX sẽ giảm xuống XNUMX.

Hơn nữa, sau khi tắt nguồn, hãy lắp bộ vi điều khiển đã được lập trình vào bảng điều khiển và bật thiết bị. Màn hình sẽ hiển thị các số đọc gần bằng 1, đèn báo "Chu kỳ" (HL1000) sáng không liên tục và đèn báo "x2" (HLXNUMX) không sáng. Giờ đây, bạn có thể thực hiện các phép đo thử để đánh giá toàn bộ hiệu suất của thiết bị.

Các kết quả thu được có thể khác biệt đáng kể so với kết quả thực do có sự chênh lệch lớn trong các tham số của nguồn dòng điện, sai số khi thiết lập điện áp tham chiếu, lỗi bộ so sánh, tần số của bộ cộng hưởng thạch anh được lắp đặt và một số lỗi khác ít được chú ý hơn các nhân tố. Cần hiệu chuẩn dụng cụ.

Để hiệu chỉnh máy đo, bạn cần có bốn tụ điện mẫu có các xếp hạng khác nhau: hai - cho dải "μF" với công suất 100 ... 900 μF, hai - cho dải "μF x1000" với công suất lớn hơn 10000 μF. Để xác định chính xác công suất của chúng, nên sử dụng đồng hồ đo công nghiệp đã được kiểm định hoặc một số phương pháp gián tiếp. Bằng cách thực hiện các phép đo và thay đổi hệ số hiệu chuẩn theo số đọc của thiết bị, giá trị thực của điện dung của tụ hiệu chuẩn và giá trị đọc của thiết bị được khớp nhau. Sau khi hiệu chuẩn, thiết bị đã sẵn sàng để sử dụng.

Ở giới hạn đo cao nhất, các số đọc của thiết bị phụ thuộc ở một mức độ nào đó vào điện trở nối tiếp tương đương (ESR) của tụ điện được đo; điều này được thể hiện ở việc đánh giá thấp giá trị điện dung thực. Để đảm bảo rằng sai số của thiết bị không vượt quá giá trị quy định, EPS không được vượt quá 0,1 ohm. Đối với các tụ điện oxit có thể sử dụng được có công suất lớn hơn 1000 μF, giá trị thống kê trung bình của ESR nằm trong các giới hạn này [9], ảnh hưởng của nó được bù trong quá trình hiệu chuẩn thiết bị. Để đánh giá khách quan hơn về hiệu suất của tụ điện oxit, cần phải thực hiện một phép đo chung của điện dung và ESR - đây là chủ đề của sự phát triển tiếp theo.

Trải nghiệm với đồng hồ được mô tả cho thấy các đặc điểm tiêu dùng tốt của nó: độ chính xác, độ ổn định lâu dài của các số đọc, dễ sử dụng. Nó cho phép bạn thực hiện các phép đo cần thiết phát sinh trong quá trình phát triển, sản xuất và sửa chữa thiết bị điện tử.

Chương trình vi điều khiển có thể được tải xuống do đó.

Văn chương

Zagorulko A. Mở rộng giới hạn đo của đồng hồ vạn năng M830G. - Đài phát thanh, 2004, số 9, tr. 27.
RLC mét WayneKerr4265,4276. - Đài phát thanh, 2005, Số 11, tr. 73.
Dereguz A. Máy đo điện dung của tụ điện oxit. - Đài phát thanh, 2001, số 12, tr. 27.
Savosin A. Microfaradometer. - Đài phát thanh, 2003, số 5, tr. 22, 23.
Horowitz P., Hill W. Nghệ thuật mạch điện. - M.: Mir, 2001.
Microchip Technology Inc. DS39582B. PlC16F87xA. bảng dữliệu. 28/40/44 - Bộ vi điều khiển Flash nâng cao chân. vi mạch.com.
Microchip Technology Inc. DS1281C. MPLAB IDE v6xx. Hướng dẫn nhanh. vi mạch.com.
Phần mềm HI-TECH. Hướng dẫn sử dụng PICC.-htsoft.com.
Công ty TNHH Thiết kế Điện tử Đỉnh cao. Máy phân tích điện trở sê-ri tương đương. Model ESR 60. Hướng dẫn người dùng.- peakelec.co.uk.

Tác giả: A. Topnikov, Uglich, vùng Yaroslavl; Xuất bản: radioradar.net

Xem các bài viết khác razdela Công nghệ đo lường.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Nồng độ cồn của bia ấm 07.05.2024

Bia, là một trong những đồ uống có cồn phổ biến nhất, có hương vị độc đáo riêng, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ tiêu thụ. Một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra rằng nhiệt độ bia có tác động đáng kể đến nhận thức về mùi vị rượu. Nghiên cứu do nhà khoa học vật liệu Lei Jiang dẫn đầu đã phát hiện ra rằng ở nhiệt độ khác nhau, các phân tử ethanol và nước hình thành các loại cụm khác nhau, ảnh hưởng đến nhận thức về mùi vị rượu. Ở nhiệt độ thấp, nhiều cụm giống kim tự tháp hình thành hơn, làm giảm vị cay nồng của "etanol" và làm cho đồ uống có vị ít cồn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ tăng lên, các cụm trở nên giống chuỗi hơn, dẫn đến mùi cồn rõ rệt hơn. Điều này giải thích tại sao hương vị của một số đồ uống có cồn, chẳng hạn như rượu baijiu, có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ. Dữ liệu thu được mở ra triển vọng mới cho các nhà sản xuất đồ uống, ... >>

Yếu tố nguy cơ chính gây nghiện cờ bạc 07.05.2024

Trò chơi máy tính đang trở thành một hình thức giải trí ngày càng phổ biến trong thanh thiếu niên, nhưng nguy cơ nghiện game vẫn là một vấn đề đáng kể. Các nhà khoa học Mỹ đã tiến hành một nghiên cứu để xác định các yếu tố chính góp phần gây ra chứng nghiện này và đưa ra các khuyến nghị để phòng ngừa. Trong suốt sáu năm, 385 thanh thiếu niên đã được theo dõi để tìm ra những yếu tố nào có thể khiến họ nghiện cờ bạc. Kết quả cho thấy 90% người tham gia nghiên cứu không có nguy cơ bị nghiện, trong khi 10% trở thành người nghiện cờ bạc. Hóa ra yếu tố chính dẫn đến chứng nghiện cờ bạc là do mức độ hành vi xã hội thấp. Thanh thiếu niên có mức độ hành vi xã hội thấp không thể hiện sự quan tâm đến sự giúp đỡ và hỗ trợ của người khác, điều này có thể dẫn đến mất liên lạc với thế giới thực và phụ thuộc sâu sắc hơn vào thực tế ảo do trò chơi máy tính cung cấp. Dựa trên kết quả này, các nhà khoa học ... >>

Tiếng ồn giao thông làm chậm sự phát triển của gà con 06.05.2024

Những âm thanh xung quanh chúng ta ở các thành phố hiện đại ngày càng trở nên chói tai. Tuy nhiên, ít người nghĩ đến việc tiếng ồn này ảnh hưởng như thế nào đến thế giới động vật, đặc biệt là những sinh vật mỏng manh như gà con chưa nở từ trứng. Nghiên cứu gần đây đang làm sáng tỏ vấn đề này, cho thấy những hậu quả nghiêm trọng đối với sự phát triển và sinh tồn của chúng. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc gà con ngựa vằn lưng kim cương tiếp xúc với tiếng ồn giao thông có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho sự phát triển của chúng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ô nhiễm tiếng ồn có thể làm chậm đáng kể quá trình nở của chúng và những gà con nở ra phải đối mặt với một số vấn đề về sức khỏe. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những tác động tiêu cực của ô nhiễm tiếng ồn còn ảnh hưởng đến chim trưởng thành. Giảm cơ hội sinh sản và giảm khả năng sinh sản cho thấy những ảnh hưởng lâu dài mà tiếng ồn giao thông gây ra đối với động vật hoang dã. Kết quả nghiên cứu nêu bật sự cần thiết ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Cảm biến Sony Mocopi cho chuyển động hình đại diện 03.12.2022

Sony đã phát hành một thiết bị chụp chuyển động mới có tên là Sony Mocopi.

Tính năng mới yêu cầu người dùng phải đeo đồng thời sáu cảm biến được kết nối với điện thoại thông minh, cho phép bạn kết hợp các hình đại diện và tạo phim hoạt hình ngắn.

Các cảm biến cho phép bạn ghi lại các chuyển động của đầu, cổ tay trái và phải, eo, xương trái và phải. Trong một ứng dụng đặc biệt, một hình đại diện 3D được tạo, lặp lại chính xác các chuyển động được truyền.

Các plugin Sony Mocopi tương thích với phần mềm bên ngoài như VMC Virtual Motion, Unity và MotionBuilder. Mocopi có thể ghi âm giọng nói và tạo nét mặt cho nhân vật ảo. Chương trình hiện chỉ tương thích với điện thoại thông minh thuộc dòng Sony Xperia 1 và Xperia 5, cũng như nhiều kiểu máy iPhone. Số lượng thiết bị được hỗ trợ sẽ sớm tăng lên đáng kể.

Mỗi cảm biến của Mocopi có thể được sử dụng trong tối đa 10 giờ và nặng 8g. Tất cả đều có khả năng chống nước và bụi với xếp hạng IPX5/IPX8 và IP6X.

Sony Mocopi sẽ được bán tại Nhật Bản vào tháng 2023 năm 358 với giá XNUMX USD.

Tin tức thú vị khác:

▪ Động vật nhìn thấy sự tức giận của con người

▪ Tuabin gió mạnh nhất MingYang Smart Energy

▪ Các proton nặng hơn một ngôi sao neutron

▪ Graphene có thể giúp chống lại ung thư

▪ Sơ đồ nguyên lý cho kombucha

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Vật liệu kỹ thuật điện. Lựa chọn bài viết

▪ Bài viết Lông cừu vàng. biểu thức phổ biến

▪ bài báo Vì sao ở Mỹ bạn có thể trở thành tổng thống chỉ với 22% phiếu phổ thông? đáp án chi tiết

▪ Điều Tamarisk. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng