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작성자 leeky        
작성일 2006/02/14
첨부#1 LCM2051.src.zip (0KB) (Down:177)
첨부#2 lcm2051_asy_shot.jpg (0KB) (Down:91)
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ㆍ추천: 8  ㆍ조회: 1168   
  89C2051 LCD표시 LC메터의 제작

LC-발진기의 주파수 측정원리와 원칩 마이크로 컴퓨터로 계산된 기능을 추가한
LC-메터는 콘덴서와 코일의 측정을 위한 효율적인 측정기이다.

이 장비는 (다음의 설명을 보라) 가능한 쉽게 함께 측정되면서 최종가격이 적도록 설계되었다.
마이크로 컴퓨터를 위한 소프트웨어 제어는 완전히 무료이다.
측정기 개념은 LC 메터에서 인용되었다 - 설명과 이론적인 배경은 구축된 인터넷으로 읽어라.
(측정원리는 PIC16C84로 만드는 LC메터의 글을 참조하세요)

■ LC 메터 기능
용량 측정 범위는 0.01pF, 최대용량 - 아주 긴 발진의 측정 (2uF 이상)용량:
바이폴라로, 이 뜻은 무극성 측정이 가능.
인덕턴스 측정 범위는 1nH부터, 최대 인덕턴스 -정의 없음 (100mH - 더 이상임)

■ 교정
1005pF(가능한 만큼)의 용량의 콘덴서 한개는 정도를 확보하기 위해 필요하다.
측정된 콘덴서의 용량이 다르다면, 마이크로 컴퓨터의 프로그램의 값을 변경해야 한다.
(우리의 경우는 딱 1005pF를 사용함). 다른 모든 부품들의 값은 버튼 S2가 눌려지면 계산된다.

■ 표시범위
연산은 부동소숫점으로 설명되는 계산값으로 수행한 14비트의 정도로 표시된다.
소수점 표시는 오른쪽에서 부터 3번째, 2번째 혹은 첫번째 자리에 놓여진다.
표시되는 범위는 다음과 같다.
  

범위는 마이크로 프로세서의 제어로 전환된다. 표시기는 결과를 표시한다.
이것은 능동형 LCD 표시기로 16자x2줄의 문자 표시가 가능하다.
첫재줄은 측정된 부품의 결과 값이다.
두번째 줄에는 LC발진기의 현재 주파수가 표시된다.
예: Cx= 1004.9 pF 302052 Hz

■ 측정속도
측정속도는 빠른 표시와 측정정도의 사이에서 조화롭게 주어진다.
주파수 측정 - 카운터에서 주파수 계수와 연동되는 방식으로 측정한다
카운터 내용은 규칙적으로 읽히고 리셋된다.
이 타협은 1초에 4번 측정되게 세트된다. 예. 주파수는 4Hz 정도로 측정된다.

■ 회로
측정기는 9V 건전지로 부터 전원이 공급된다.
작은 안정기 TO92 (IC3)에서 5V로 안정된다.
마이크로 컴퓨터의 리셋은 C8 전해 1uF로 보호된다.
인가된 11.059MHz의 크리스털은 최고 추출 발진주파수 460 kHz를 제한한다.
만일 프로그램에서 주어진 타이밍을 사전에 선택한다면, 24MHz 크리스털의 사용이 가능하다.
이것은 높은 LC발진 주파수의 선택과 낮은 측정범위에서 높은 정도를 가능하게 한다.
11.059MHz 크리스털을 써도, 충분한 추출정도 보이기 때문이다.
LC 발진기는 정궤환으로 전압비교기를 결합한다.
정전용량 측정에서, L1과 C1은 병렬접속이다. 그리고 발진기는최고 주파수로 작동한다.
용량측정으로 연결된 주파수는 적절하게 낮다.

인덕턴스 측정에서, 측정된 인덕턴스는 L1에 직렬로 접속된다.
결과 인덕턴스는 측정된 인덕턴스와 L1의 인덕턴스의 합계이다.
교정에서, 알려진 용량인 C2 콘덴서는 C1의 용량과 병렬로 접속된다. 회로는 1nF 값이 입력되었다.
프로그램에서는 정밀하게 측정된 값이 저장된다. - 여기서는 1005pF의 값이다.
콘덴서 C3과 C4는 탄탈이다. 표시는 4개의 접점으로 연결된다.
P1 트리머는 표시기의 명암을 조절할수 있다.
부착된 스위치는 ISOSTAT 타입을 사용한다 - 넓게 분산된.
마이크로 컴퓨터는 오리지널 버전인 Atmel의 AT89C2051이다.

■ 회로도
 

LCD의 Contrast 조절용 반고정저항은 생략하고 LCD의 3번핀은 직접 접지시켜도 됩니다.
쓰지 않는 LCD 표시기의 데이터핀 D0~D3은 접지로 연결하면 안됩니다.
S1(1접점 1회로)은 전원용, S2(1접점 2회로)는 교정용,
S3(2접점 2회로)은 Cx용, S4(2접점 1회로)는 Lx용 스위치입니다.
S1을 제외한 3개의 접점은 모두 dpdt(2접점 2회로)의 스위치를 사용해도 됩니다.

■ 작동
S1을 누르면 켜진다. 자동으로 꺼지지 않는다.
다음의 측정을 위해서 끈다. 9V 건전지는 공짜가 아니다.
용량측정에서 S3 버튼을 누른다 (인덕터 측정 S4는 꺼진다)
S2 교정 스위치를 누르면 측정기는 쓸수있게 교정되고 준비된다

인덕턴스 측정에서, S3과 S4 버튼은 모두 꺼진상태로 교정처리가 끝나고.
그리고 S4 버튼이 켜져야 한다. 어쨋든 측정 클램프는 반드시 쇼트되어야 한다.
이 처리는 측정코드의 유도성분 삭감을 위해 적절하다.

■ 계산
마이크로 컴퓨터의 교정처리 순서로 다음과 같이 작동된다.
S2 스위치가 떨어져서 먼저 측정된 주파수가 저장된다 - 이 주파수는 F1으로 지정된다.
현재의 F2 주파수와 저장된 F1 주파수로 C1의 용량이 계산된다.
C1 = F2^2 / (F162 - F2^2) x C2

L1의 인덕턴스는 계산된다.
L1 = 1 / (4ㅠ^2 x F162 x C1)

마이크로 컴퓨터 기능의 인턱턴스 측정 방법은 다음과 같다.
Lx = ((F1^2 / F262) -1) x L1

마이크로 컴퓨터 기능의 용량측정 방법은 다음과 같다.
Cx = ((F1^2 / F2^2) -1) x C1

■ 설계 설명
측정기와 건전지는 U-KM33B 상자(GM 전자)에 조립하였다.
표시기와 스위치는 칼로 벌려서 분리한다.
측정 집게는 박스에 나사로 조인다. PCB는 박스에 함께 담겨진 나사로 박스에 고정한다.
표시기는 포스트로 PCB에 고정된다. 상세 정보는 다음의 사진을 보라

■ 설계한 측정기 사진 
  

이 그림은 어떻게 ISOSTAT 스위치를 연결하는지 보여준다
- 기판의 발은 회로와 표시기가 쇼트되지 않도록 어떻게 짧게 만드는지 보여준다.

■ 부품 목록
--------------------------
부품번호      값
--------------------------
R1, R2, R3  100 k
R4           47 k
R5           1 k
P1           5 k 반고정 저항
C1          1 nF 적층필름
C2          1 nF 적층필름
C3,C4      10 uF/10V 탄탈
C5,C10,    100 nF 세라믹
C11        100 nF 세라믹
C6,C7      22 pF 세라믹
C8         1 uF 전해
C9         47 uF/10V 전해
X1         11.059 MHz 크리스털 진동자
L1         150 uH 코일
IC1        LM311N 아날로그 비교기
IC2        AT89C2051 원칩 마이크로 컴퓨터
IC3        78L05 정전압 IC
A1         16x2 문자표시 LCD
S1         혼자서 작동하는 (spdt) 1회로 2접점
S2         혼자서 작동하는 (spdt) 1회로 2접점
S3,S4     두개중에 하나만 작동하는 (dpdt) 2회로 2접점
X3, X4    측정 클립
case      U-KM33B
Clips      9V 건전지용
4 PCs    PCB 고정용 발

■ 제어 프로그램
소프트웨어는 가능한 쉽게 원칩에 구울수 있는 오브젝트입니다.
측정기능의 보증은 실내에서 사용되도록 개선되었으며, 여기에 당신의 판단을 위한 것이 있습니다.
프로그램의 내부에 대해서, 사용할 수 있도록 다음에 실변수의 설명이 있습니다.
- 이곳에서 찾을 수 있습니다. 데이터 타입 REAL은 프로그램 영역과 부가작동을 위해 첨부하였습니다.

설명하면, 프로그램은 무료이며. 개조된 프로그램은
반드시 여기에서 공개하는 단일 조건으로 사용할수 있습니다.

■ 내려받기와 링크
LC2051_hex.zip 칩에 굽는 오브젝트
lc_v2.zip - 리셋과 표시문제를 개선한 소스.
이 두개의 압축된 ZIP 화일은 첨부화일로 올려져 있습니다.

- OK2TEJ의 REAL 변수 및 처리설명
http://www.hw.cz/constrc/lc_metr/lc2051_asm_e.html
상세 설계  - 기판
http://www.hw.cz/constrc/lc_metr/lc2051_brd.gif
- 기판 부품
http://www.hw.cz/constrc/lc_metr/lc2051_top.gif
- 전면판
http://www.hw.cz/constrc/lc_metr/lc2051_panel.gif
나를 시작시킨 최초의 프로젝트
http://www.aade.com/lcm2binst/LC2Binst.htm

다음은 직접 만들어서 시험한 LC메터의 사진입니다.


PUSH 타입의 dpdt 스위치 대신에 dpdt 릴레이로 대치시켜 제작했습니다.
이렇게 하니 한개의 spst 스위치로 Cx-Lx 전환을 하고,
또하나의 spst 스위치로는 역시 dpdt 릴레이를 구동하여 Cal-Run을 전환하였습니다.

다음은 SMD 캐패시터나 인덕터를 측정하기 위해 시장에서 저가로 구입한 SMD 프로브입니다.
이것을 LC메터의 측정단자에 직접연결하고 CAL을 하면 프로브전선의 분포용량까지 교정이 됩니다.
사용법은 Cx-LX 스위치를 Cx로 하고 Cal-Run을 Cal로 전환하면 1005pF가 표시됩니다.
이때 Cal-Run 스위치를 Run으로 전환하면 0000pF가 표시되며 분포용량이 삭제됩니다.

그다음은 SMD 프로브를 사용하여 작은 SMD 캐패시터나 인덕터들을 측정하는 겁니다.
SMD 캐패시터나 인덕터는 칫수가 표시되어 있지 않으므로 통에서 나온 칩들은 값을 알기가 어렵거든요,
또 LCR 브릿지는 너무크고, LCR브릿지의 SMD프로브는 가격도 몇십만원이며 조금은 불편하지요.
이 프로브는 종로의 계측기 판매점에서 15,000원에 구입한 것인데 영국제 수입품입니다. 

원저자 : http://www.hw.cz/constrc/lc_metr/
AVRTOOLS™
   
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