Измеритель L/C/R/ESR/LF/HF на PIC18F2520 (R2/D2 V2)
#1
Подробно этот прибор обсуждался на форуме VRTP.ru, и многие уже его повторили в разных вариантах. На этом форуме публикуется впервые (я один из коллектива его авторов). Прибор имеет модульную конструкцию, количество модулей и их состав ограничивается только фантазиями его собирателей, конструкция и исполнение может быть тоже разное (с питанием от литиевого аккумулятора, от сети или сетевого адаптера, мобильный вариант или стационарный). 
Основной (базовый) блок - измеритель R и С/ESR электролититов (остальные собираются по мере необходимости).
Пределы измерений и особенности прибора:
1. Расширенные пределы измерения L и С в режиме L/C.
C  0,1 pF до 100...240 uF (в зависимости от примененной схемы модуля). Удобно для сортировки немаркированных деталей (особенно актуально для SMD керамики, не нужно переключаться в режим C_ESR). Точность 1..2 % до 0,1 мкФ, 5...10% выше 1 мкФ.
L от 1 нГн до 0,4 Гн (с прошивкой версии 20.3). (Реально точность измерений начинается с 10 нГн из дрейфа генератора, 1...10% в зависимости от предела измерений).
2. Измерение Сопротивлений (непроволочных) резисторов от нуля до примерно 50 Ом (гарантировано не меньше 20 Ом).
3. Измерение емкости и ESR электролитических конденсаторов от 0,2 до 200000мкФ (реально тестировано с 91000мкф, больше не было в наличии).
4. Двухдиазонный частотомер, НЧ (до 80...90 МГц) и ВЧ (определяется максимальной частотой примененного прескалера, отображение до 9,99 ГГц). 
5. Проверялки для всевозможных кварцев, контуров и др. 
Прибор сам определяет тип подключенного модуля и включает соответствующий режим измерения (если ничего не подключено, включается режим R/C_ESR.
   

Примечания. 
1. Мануал написан для прошивки версии 18. 
2. Прошивка Comparator это для PIC контроллера 10F200, используемого в одном из вариантов LC модуля. (если этого процессора нет в наличии, то модуль LC можно выполнить на компараторе LM311). 
3 Самая последняя версия прошивки прибора - V20.3 (прилагается, все архивы распаковать перед использованием). В ней добавлен диагностический экран для LC модуля (выводится при старте), улучшено измерение мелких индуктивностей (пределы расширены в сторону наногенри диапазона).

Примечания. 
1. Мануал написан для прошивки версии 18. 
2. Прошивка Comparator это для PIC контроллера 10F200, используемого в одном из вариантов LC модуля. (если этого процессора нет в наличии, то модуль LC можно выполнить на компараторе LM311). 
3 Самая последняя версия прошивки прибора - V20.3 (прилагается, все архивы распаковать перед использованием). В ней добавлен диагностический экран для LC модуля (выводится при старте), улучшено измерение мелких индуктивностей (пределы расширены в сторону наногенри диапазона). А также добавлено измерение паразитной межвитковой емкости для индуктивностей с большим количеством витков, подобно тому как это сделано в венгерском приборе (для улучшения точности измерений больших индуктивностей).

Не могу отредактировать предыдущее сообщение, только добавить новое. Вот мануал на прибор.

Файлы вложений

.zip   3326_schematic_19_07_2012.zip (Размер: 91.8 KB / Загрузок: 128)

.zip   3326_Comparator206.zip (Размер: 219 байт / Загрузок: 88)

.zip   3326_ESR_V18.zip (Размер: 24.29 KB / Загрузок: 77)

.zip   3326_ESR_V19.zip (Размер: 24.52 KB / Загрузок: 86)

.rar   ESR_V203_correct.rar (Размер: 24.44 KB / Загрузок: 92)

.zip   3326_Manual_1.2.doc.zip (Размер: 337.44 KB / Загрузок: 90)
#2
Еще несколько важных моментов, на что обратить внимание (FAQ).
1. При включении прибора к нему не должно быть ничего подключено (щупы разомкнуты), включая измеряемых деталей.
2. В приложеной к первому посту схеме прибора некоторые модули (F1, F2) показаны "пустыми квадратами", а некоторые модули и части схемы "повторяются". Это потому, что прибор не привязан жестко к какой-либо конкретно схеме модуля (не нравится одна схема, ну так собрали по своей собственной или найденой в Интернете). Этим обеспечивается гибкость и "долговечность" прибора, так как рано или поздно появляются новые дополнения и идеи. Поменять какой-то модуль гораздо проще, чем делать новый прибор "с нуля". 
 Поскольку прибор создавался не одним человеком, а целым коллективом, то и конкретные конструктивные варианты исполнения были у каждого свои, включая свои печатки. Вам предложено на выбор три варианта питания прибора (от сети, от Li-Ion аккумулятора с преобразователем на MC34063 и LM2731a). А также два варианта LC модуля. Но на этом варианты не ограничиваются. 
Я выложу свои варианты плат и модулей в ближайшее дни. На форуме были другие варианты исполнения (удачные и не очень), я буду отвечать на вопросы в первую очередь по своим вариантам (разбираться в чужих тяжелее всего).
#3
Примеры работы с прибором. Прибор имеет обширное меню управления и настроек, управление кнопками.
Назначение кнопок меняется в зависимости от выполняемой в данный момент задачи, нажатие кнопок подверждается звуковым сигналом.
В приборе используется дисплей из семейства Нокия 3310 (оригинальные или клоны) или 5110 с разрешением экрана 84х48. Хотя они и отличаются некоторыми выводами, но они совместимы на программном уровне. Можно использоваль и готовые "модули дисплеев 5110" с АлиЕхпресс (просто нужно правильно подключить выводы). Контраст дисплея настраивается из меню п.17. Предусмотрено управление подсветкой, контроль напряжения питания (разряд батареи).     

Пример измерения емкости и ESR электролитических конденсаторов. Поскольку ESR современных (исправных) конденсаторов как правило меньше 0,1 Ом, то особое внимание уделено повышению разрешения и точности в этом диапазоне.    

Пример измерения частоты кварцевого генератора в режиме низкочастотного частотомера (максимум что нашел у себя, прибор скорее всего может измерить и больше (все зависит от входного формирователя, процессор быстрый).    
Пример тестирования кварцев. Пределы зависят от выбраной схемы и использованых в ней деталей, в данном случае от 1 МГц до 60 МГц (выше 25 МГц - кварцы гармониковые).    

Пример измерения в режиме ВЧ частотомера (используется ВЧ прескалер). Коэффициент деления задается в меню в широких пределах - в данном случае он 256).    
Пример измерения индуктивности с LC модулем      Единицы измерения можно менять кнопкой меню М (в данном случае "миллиГенри"). Калибровка - кнопка C, вызов меню - S (Setup), Х - отключение питания модуля (для смены модуля "на горячую", т.е. не выключая прибора).

Проверялка для часовых кварцев, многие такие модули собираются за минуты и не требуют изготовления платы.     
#4
Платы и схемы моих вариантов (схемы имеют небольшие отличия по сравнению с базовой выложеной раньше, это конкретный вариант реализации прибора). Вначале сетевой вариант (самый предпочтительный вариант для стационарного исполнения). На выбор два варианта двухполярного источника питания - от трансформатора со средней точкой, и от вставляемого в розетку китайского адаптера. Их можно использовать и для других приборов тоже, где требуется двухполярное питание. 
Схемы и платы модулей. На некоторые модули платы не разводились, они часто настолько простые, что вполне достаточно и макетки. Модули от этого варианта подходят и для других тоже (если заимствуете чужие модули или создаете свой, старайтесь придерживаться одной и той же распайки контактов).

Измерение мелких конденсаторов. Из-за сравнительно высокой частоты генерации (около 800 КГц для LM311 и 1 МГц для PIC10F200) и калибровке модуль LC легко распознает конденсаторы даже всего 1 пикофарад (и в состоянии отличить их от 1,1 пикофарад). Но для этого нужна жесткая конструкция измерительных контактов (гибкие некранированые щупы для этого плохо подходят).    

Файлы вложений

.rar   7805_7905_PSU_Ruslan_08_11_2012.rar (Размер: 268.09 KB / Загрузок: 102)

.rar   NE555_Power_Adapter_Ruslan_V3.rar (Размер: 281.19 KB / Загрузок: 116)

.rar   Modules.rar (Размер: 111.7 KB / Загрузок: 66)

.rar   Corrections_09_03_2012.rar (Размер: 143.83 KB / Загрузок: 67)

.docx   Description_of_PCB_V1.docx (Размер: 19.78 KB / Загрузок: 64)
#5
Следующая версия платы рассчитана на питание от китайского сетевого адаптера 6...9в или от аккумуляторной батареи 8,4в (2х18650 последовательно). Двухполярное питание сделано на стабилизаторе LD1117-5v и микросхеме ICL7660. В качестве бипера использован пьезоэлектрический излучатель, его можно подключать напрямую. Бипер с низким сопротивлением (20...60 Ом, например с материнской платы) нужно подключать через транзистор с ограничительным резистором. 
Также сохранена возможность переделки на питание от одного аккумулятора и преобразователя (на всякий случай я оставил такую опцию, хотя и не планировал ее использовать).
В качестве дисплея в обоих версиях платы использован дисплей подобный Нокиевским 5110 или 5125, но со шлейфом вместо токопроводящей резинки (просто были такие в наличии). Можно использовать и другие подобные, или готовые модули с Али.     
Разрядный транзистор VT4 может быть как в SMD исполнении, так и выводным (место на плате предусмотрено).    
Отверстие (чуть ниже дислпея) специально сделано напротив подстроечного конденсатора - для точной подгонки частоты кварца (нужно использовать эталон частоты или по крайней мере точный генератор частоты, которому можно доверять).    
Прошивка и модули используются те же самые, что и в предыдущей версии.

Файлы вложений

.docx   Description_Mainboard_V3_10_12_2013.docx (Размер: 19.36 KB / Загрузок: 52)

.rar   Schematics_and_PCBs_V3.rar (Размер: 151.65 KB / Загрузок: 64)
#6
Схема модуля для проверки часовых кварцев (фото в сообщении №3). В отличие от типичных схем на микросхемах КМОП серий в нем не используются конденсаторы которые подгоняют точно частоту кварца. 
Это позволяет проверить реальную частоту кварца и подобрать кварц с отклонением в ту или иную сторону (все равно потом придется частоту подгонять, но не всегда емкости подстроечного конденсатора хватает).
Плата под него не разводилась (слишком простая схема), собиралась на макетке.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Прибор получился очень компактный (хотя его можно ужать еще). Монтаж плотный, нужно иметь ввиду высоту деталей.     
Самодельный пинцет для проверки SMD электролитов (его же можно использовать и в LC модуле тоже). Контакты позолоченные сделаны из контактов разъема питания старой материнки АТ формата (P8/P9 как именуются эти разъемы). Кабель экранированый из аудио кабеля для CDROM-ов. 
На фото пример использования дисплейного модуля 5110 с АлиЭкспресс (даже красные модули отличаются друг от друга распайкой контактов, проверяйте по факту). Мне уже попались два разных типа красных модулей от разных продавцов, подключение контактов отличается.     
Схема подключения одного из таких дисплеев (условно обозначил его как тип 1). 
          

Файлы вложений

.rar   Watch_Quarts_tester_05_07_2020.rar (Размер: 5.27 KB / Загрузок: 44)
#7
Хорошо собрано, видно что запарился по полной)
Вопрос - а какие преимущества перед тем же ТТ на меге?
Я понимаю что тут на много точней, но вроде и ТТ по точности не плох. Но входные диапазоны на ТТ не такие большие как тут, правда я L почти не тестил.
#8
Прибор разрабатывался и собирался давно (был опубликован впервые на VRTP в 2012 году), тогда ТТ не имел еще даже функций ESR и других. Не умаляя достоинств ТТ, этот прибор нужное дополнение к ТТ.
1. По сей день он уделывает ТТ по точности измерения мелких номиналов емкости и индуктивностей. В первую очередь из-за примененного метода измерений (на 6-ти резисторах, хоть стреляйся, наногенри и единицы пикофарад не померишь точно).
2. Кроме этого, сколько минут ТТ будет мерять большие емкости? По скорости измерения больших емкостей ТТ тоже сильно уступает.
3. Более точное измерение частоты, кварцев, большие пределы измерений. В ТТ вообще отсутствует измерение ВЧ частот (с прескалером).
4. Кроме этого, в этом приборе можно иметь набор модулей для разных задач и измерений, меняя их время от времени по пере появления более совершенных.
5. Внутрисхемное измерение ESR и емкости (не упомянул это раньше), напряжение на измерительном входе не превышает 0,2В. Есть защита входных цепей (пусть и не 100% зашита, но все же намного лучше чем в ТТ).
Этот прибор был разработан на основе аналогичного прибора C_ESR от GO с Про-Радио (и по сути уже третья версия LC и ESR измерителя от R2-D2, учитывает опыт предыдущих версий).
#9
Этот прибор может мерять индуктивности наноГенри диапазона, разрешение прибора в этом диапазоне 1 наноГенри. Но для этого надо правильно выполнить конструкцию - никаких щупов, жесткий и надежный контакт с деталью. Экранирование всего модуля тоже в помощь. Щупы имеют жуткую паразитную индуктивность, которую даже калибровка постоянная не одолеет. В версии прошивки 20.3 в перед каждым циклом измерений индуктивности происходит самокалибровка, слышно как щелкает герконовое реле (для повышения точности измерений).
И все равно, ноль может меняться в пределах 0...4 наноГенри (у меня так получилось - это же не кварцевый генератор), поэтому о точности измерений можно говорить только начиная с десятков наноГенри. А также рекомендуется уменьшать номинал индуктивности в контуре генератора (у меня стоит сейчас 68 мкГн, можно понизить до 33, при этом немного увеличив емкость в контуре).
На фото измерение маркированной индуктивности 270 наноГенри.     

Методы измерения примененные в этом (и ему подобным) приборам имеют свои достоинства и недостатки. Он не претендует на роль профессионального прибора, просто из него попытались выжать максимум возможного. Кстати, для проверки качества электролитических конденсаторов я не пользуюсь ТТ вообще (и даже этим прибором тоже реже). Венгерский прибор для этой цели подходит гораздо лучше (и тестирует электролиты сразу по 5 параметрам, причем на высокой частоте 85 КГц), для этого я только венгерским прибором и пользуюсь. Для сравнения - у ТТ всего 3 параметра, точность, скорость и разрешение на порядок хуже. Но это уже другая тема...
#10
(11-12-2021, 19:58)DarkRus66 : 5. Внутрисхемное измерение ESR и емкости (не упомянул это раньше), напряжение на измерительном входе не превышает 0,2В. Есть защита входных цепей
Великолепная работа. Снимаю шляпу.

Пожалуй им можно тестировать и внутреннее сопротивление аккумуляторов через конденсатор.

Я присматривался к нему в свое время. Остановило то, что на ПИКах. Ну нет их у меня почти. И не сложилось у меня с ними. Читал, что есть версии и на АВР.
Сам буду реализовывать весьма вряд ли. Для моих нужд хватает и ТРД самодельного, который вместе с добавочным конденсатором измеряет и наногенри. Пусть и не так точно разумеется.
Но я отдельный случай. Я скорее завершающий, чем начинающий. Мне уже просто ни к чему.