Medidor de Indutância e Medidor de Indutância e CapacitânciaCapacitância (LC Meter) (LC Meter)
Wendell Alves de OliveiraWendell Alves de Oliveira
NatalNatal
15 de Junho de 200715 de Junho de 2007
AgendaAgenda
• IntroduçãoIntrodução• Diagrama de BlocosDiagrama de Blocos• Circuito OsciladorCircuito Oscilador• PIC16F84PIC16F84 • Medidor LCMedidor LC• ConclusãoConclusão• ReferênciasReferências
IntroduçãoIntrodução
• O medidor de indutância e capacitância que será O medidor de indutância e capacitância que será mostrado a seguir é muito utilizado, por possuir um mostrado a seguir é muito utilizado, por possuir um baixo custobaixo custo um um fácil manuseamentofácil manuseamento e por ser e por ser facilmente projetado.facilmente projetado. Sendo normalmente utilizado na Sendo normalmente utilizado na área de telecomunicações.área de telecomunicações.
• Foi inicialmente projetado pela necessidade de um Foi inicialmente projetado pela necessidade de um instrumento de medição de indutância pois até então, instrumento de medição de indutância pois até então, nenhum multímetro media essa grandeza.nenhum multímetro media essa grandeza.
IntroduçãoIntrodução
As partes constituintes do medidor são:As partes constituintes do medidor são:• Oscilador de freqüênciaOscilador de freqüência• MicrocontroladorMicrocontrolador• Display LCDDisplay LCD
IntroduçãoIntrodução
• Um integrado comparador LM311 é Um integrado comparador LM311 é colocado como oscilador LC. Que colocado como oscilador LC. Que produzirá um sinal em sua saída com uma produzirá um sinal em sua saída com uma freqüência determinada por LC. Sinal esse freqüência determinada por LC. Sinal esse que será processado pelo PIC tendo em que será processado pelo PIC tendo em sua saida o valor de uma indutância ou sua saida o valor de uma indutância ou capacitância sendo mostrado pelo display capacitância sendo mostrado pelo display LCDLCD
IntroduçãoIntrodução
Componentes:Componentes:
D1, D2 - retificador 1N4001LM7805LM311PIC16C84 ou PIC16F84 C1, C5, C6 - 10uF 10V tântalo C2 - 680pF C3 - 1000pF C4 - 20pF C7 - não existe C8, C9 - 22pF C23, C24 - 100nF (0.1uF) C25, C26 - 470uF 16V
Cx1 - 10nFCx2 - 10 uF 16V R1, R3, R6- 100k 1%R2 - 1k 1%R4 - 47k R5 - 10k trim-potCH1, CH2 - 2 polos, 2 posiçõesCH3 - contato momentâneo, normalmente fechada Display - 1 linha, 16 caracteres transformador sec. 9+9V 200mA ou maisFU1 - fusível 0.25ARelé - 12V SPDT - 1 polo 2 posições
Diagrama de BlocosDiagrama de Blocos
TransdutorTransdutor
OsciladoOsciladorr
Conversor A/DConversor A/D
PIC16F84 PIC16F84 ConformadoConformado
InterfaceInterface
Ente FísicoEnte Físico
OsciladorOscilador
Fig.1 – Oscilador LCFig.1 – Oscilador LC
OsciladorOscilador
• Indutor de 68Indutor de 68μμH e Capacitor de 680pF, H e Capacitor de 680pF, através da formula da freqüência de através da formula da freqüência de ressonância mostrada abaixo:ressonância mostrada abaixo:
temos:temos:FF11= 740 kHz= 740 kHz
Um aumento em L de 1 nH (0,001uH ) ou um Um aumento em L de 1 nH (0,001uH ) ou um aumento em C do 0,01 pF produzem uma mudança aumento em C do 0,01 pF produzem uma mudança da freqüência de 5 hertz da freqüência de 5 hertz
OsciladorOscilador
• Um capacitor de valor preciso, 1020 pF, é ligado em Um capacitor de valor preciso, 1020 pF, é ligado em paralelo a C por meio de um relé. A nova capacidade paralelo a C por meio de um relé. A nova capacidade total é 680 + 1020 = 1700 pF, e uma nova freqüência f2 total é 680 + 1020 = 1700 pF, e uma nova freqüência f2 é calculada:é calculada:
• Não é importante que essas freqüências sejam exatas, o que importa é a relação entre elas
OsciladorOscilador
• Depois da calibração do circuito o PIC já Depois da calibração do circuito o PIC já programada irá calcular os valores de L1 e programada irá calcular os valores de L1 e C1C1
Ao realizar a auto-calibração, as indutâncias e capacitâncias parasitas da fiação são absorvidas no cálculo realizado pelo PIC
OsciladorOscilador
• Agora sim uma indutância Lx ou uma Agora sim uma indutância Lx ou uma Capacitância Cx, desconhecidas poderão ser Capacitância Cx, desconhecidas poderão ser medidasmedidas
• Ligando a chave para medir indutância Ligando a chave para medir indutância estaremos colocando o indutor em série com o estaremos colocando o indutor em série com o indutor L1indutor L1
• Ligando a chave para medir capacitância Ligando a chave para medir capacitância estaremos colocando o capacitor em paralelo estaremos colocando o capacitor em paralelo com o capacitor C1com o capacitor C1
OsciladorOscilador
• Então com essa nova indutância ou capacitância Então com essa nova indutância ou capacitância externa uma nova frequência externa uma nova frequência FF2 2 será calculada será calculada
pelo PICpelo PIC
OsciladorOscilador
• Só então o PIC irá poder calcular a Só então o PIC irá poder calcular a indutância ou capacitância externa:indutância ou capacitância externa:
PIC 16F84PIC 16F84
Fig.2 – PIC16F84Fig.2 – PIC16F84
PIC 16F84PIC 16F84
• Foi gravado em um circuito chamado Foi gravado em um circuito chamado RCD ProgrammerRCD Programmer
Fig.3 – RCD ProgrammerFig.3 – RCD Programmer
PIC 16F84PIC 16F84
Seu código fonte (.HEX) e o algoritmo em assembler (.ASM) foi Seu código fonte (.HEX) e o algoritmo em assembler (.ASM) foi implementado no programa IC-PROGimplementado no programa IC-PROG
Fig. 4 – Interface do programa IC-PROGFig. 4 – Interface do programa IC-PROG
Medidor de LCMedidor de LC
Fig.5 – Esquema do LC MeterFig.5 – Esquema do LC Meter
Medidor de LCMedidor de LC
• Especificações Tecnicas:Especificações Tecnicas:
Voltage Supply: 7.5 - 15VVoltage Supply: 7.5 - 15VAccuracy: 1% Accuracy: 1% Zero Out SwitchZero Out SwitchAutomatic RangingAutomatic Ranging
Inductance Measurement Ranges: Inductance Measurement Ranges: - 10nH - 1000nH- 10nH - 1000nH- 1uH - 1000uH- 1uH - 1000uH- 1mH - 100mH- 1mH - 100mH
Capacitance Measurement Ranges: Capacitance Measurement Ranges: - 0.1pF - 1000pF- 0.1pF - 1000pF- 1nF - 900nF- 1nF - 900nF
Medidor de LCMedidor de LC
Funcionamento:Funcionamento:
As chaves Lx e Cx devem estar desligadas As chaves Lx e Cx devem estar desligadas quando se liga o aparelho, de outro modo quando se liga o aparelho, de outro modo aparecerá no display "switch error" (erro em aparecerá no display "switch error" (erro em chave). Ele então inicia uma rotina de calibração, chave). Ele então inicia uma rotina de calibração, pode-se ouvir o acionamento do relé. Após isso pode-se ouvir o acionamento do relé. Após isso ele indicará "ready" (pronto). ele indicará "ready" (pronto).
Medidor de LCMedidor de LC
Para medir capacitor:Para medir capacitor: acionar a chave Cx, o acionar a chave Cx, o display indicará alguns pF, é a capacidade display indicará alguns pF, é a capacidade residual da fiação. Acionar a chave "zero" por residual da fiação. Acionar a chave "zero" por um breve instante. O display agora indica 0 pF. um breve instante. O display agora indica 0 pF. Agora é só colocar o capacitor a medir nos Agora é só colocar o capacitor a medir nos terminais e ler o resultado no display.terminais e ler o resultado no display.
Funcionamento:Funcionamento:
Medidor de LCMedidor de LC
Para medir indutor:Para medir indutor: acionar a chave Lx. O acionar a chave Lx. O display indicará "not an inductor" (não é um display indicará "not an inductor" (não é um indutor), isso porque não há nada ligado! indutor), isso porque não há nada ligado! Colocar os terminais de medida em curto e Colocar os terminais de medida em curto e acionar a chave "zero". Agora é só ligar o acionar a chave "zero". Agora é só ligar o
indutor e ler o resultado.indutor e ler o resultado.
Funcionamento:Funcionamento:
Medidor de LCMedidor de LC
ConclusãoConclusão
• Alguns problemas de montagem foram encontrados Alguns problemas de montagem foram encontrados como o indutor L1 que fazia oscilar muito a medição da como o indutor L1 que fazia oscilar muito a medição da frequência de ressonância. Então foi colocado uma frequência de ressonância. Então foi colocado uma bobina toroidal com 82 espiras de fio 30 em núcleo de bobina toroidal com 82 espiras de fio 30 em núcleo de
pó-de-ferro Micrometals T50-1pó-de-ferro Micrometals T50-1 • Alguns montadores do LC meter tiveram problemas com Alguns montadores do LC meter tiveram problemas com
funcionamento errático e falta de precisão que podiam funcionamento errático e falta de precisão que podiam ser corrigidos com a troca do LM311 por um de outro ser corrigidos com a troca do LM311 por um de outro fabricante fabricante
• Mas no geral o medidor se apresentou muito bem preciso Mas no geral o medidor se apresentou muito bem preciso e satisfatórioe satisfatório
ReferênciasReferências
• http://www.aade.com/lcmeter.htmhttp://www.aade.com/lcmeter.htm
• http://py2wm.qsl.br/LC_meter/LC_meter.htmlhttp://py2wm.qsl.br/LC_meter/LC_meter.html
• http://www.py4eu.qsl.br/Radio/lc_meter.htmhttp://www.py4eu.qsl.br/Radio/lc_meter.htm
• http://www.qsl.net/iz7ath/web/02_brew/21_LCMeter01/http://www.qsl.net/iz7ath/web/02_brew/21_LCMeter01/
• http://www.geocities.com/ttarsorg/contributors/homebrew-lc-meter-http://www.geocities.com/ttarsorg/contributors/homebrew-lc-meter-2.pdf2.pdf
• http://perso.wanadoo.fr/f6gog-web/files/brew.htmhttp://perso.wanadoo.fr/f6gog-web/files/brew.htm
• http://www.touchinglittlelives.org/meter/http://www.touchinglittlelives.org/meter/
• http://www.digital-measure.com http://www.digital-measure.com
• http://electronics-diy.com/lc_meter.phphttp://electronics-diy.com/lc_meter.php
FIM!!!!!!!!!!!!!!!FIM!!!!!!!!!!!!!!!