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작성자 leeky        
작성일 2006/02/25
첨부#1 Lcm_c84_src.zip (0KB) (Down:177)
첨부#2 lcm_16c84_shot.gif (0KB) (Down:105)
Link#1 lcmeter.htm (Down:181)
ㆍ추천: 2  ㆍ조회: 1167   
  16C84 LCD표시 L,C 메터

16C84를 사용한 LCD표시 디지털 L,C 메터의 제작

■ 측정범위:
.001uH (1nH)부터 100mH까지 (최고측정 단위는 150mH)
.010pF부터 1uF까지(최고측정 단위는 1.5uF)
자동 측정범위
정밀도: 1% (읽은 값)

Typcal은 83개의 다른 부품을 HP4275A 디지털 L/C 메터와 비교한 평균오차
(시험주파수는 1MHz) 부품의 범위는 1uH~1mH, 2.7pF~.068uF,
B&K 878 디지털 LCR 메터 (시험 주파수 1KHz) 부품범위는 1mH~100mH, 1uF~1.6uF.
(L/C 메터 II는 취미나 까다롭지 않은 상용을 위한 특성이다)

■ 오차 교정
오차 교정은 7/18/2000 오차분석 HP16470A 표준 코일세트를 사용.

■ 표시:
16 문자 LCD 표시, 4 자리 분해능
공학단위를 직접표시 (예: Lx= 1.234 uH / Cx= 123.4 pF)
점퍼로 표시를 선택 pF, nF, uF (예: 10 nF 혹은 .01 uF)

■ 작동 모드:
Lx와 Cx 스위치를 끄고 ZERO 스위치를 누르면 MODE 선택. 다음의 모드가 순서데로 선택된다.

◎ READY MEASURE nMODE - Lx 혹은 Cx 측정을 nano 단위로 표시
◎ READY MEASURE uMODE - Lx 혹은 Cx 측정을 micro 단위로 표시 (예: .01000uF 혹은 10.00 nF)
◎ READY MATCH nMODE - 기준부품 Lz 혹은 Cz를 처음으로 측정하여 nano 단위로 표시
부품측정 순서는, Lx 혹은 Cx를 측정하고 차이(Lz-Lx 혹은 Cz-Cx)를 nano 단위로 를 표시한다  
◎ READY MATCH uMODE - 기준부품 Lz 혹은 Cz를 처음으로 측정하여 nano 단위로 표시
부품측정 순서는, Lx 혹은 Cx를 측정하고 차이(Lz-Lx 혹은 Cz-Cx)를 micro 단위로 를 표시한다  
◎ READY MATCH %MODE 기준부품을 Lz 혹은 Cz로 처음 측정하고,
부품을 다음에 측정하여 nano 단위로 Lx 혹은 Cx를 표시한다.  
그리고 편차를 (Lx-Lz)/Lz*100[%] 혹은 (Cx-Cz)/Cz*100[%]로 표시한다
범위는 -100% 에서 +9999%까지, 최고 분해능은 00.01%이다.

L/C 메터 II-B는 RAM 안에 분포된 유도량과 용량을 저장하여
측정된 값에서 저장된 값들을 감산하여 영점을 출력한다.
기다란 시험 연결선에서 추가된 어떤 값에서도 영점을 출력할수 있다.
그리고 L/C Meter II 보다 매끄럽게 정밀도가 개선되었다.

L/C Meter IIB는 미지의 부품을 발진기의 탱크회로에 삽입하여 주파수 편이를 측정하는 작동을 한다.
PIC 마이크로 콘틀로러는 삽입전과 삽입후의 주파수를 측정한다.
그다음 부동소수점 산술패키지를 사용하여 미지의 값을 계산한다.
그리고 16자의 문자 LCD에 결과를 표시한다.

L/C Meter IIB는 전원트랜스,필터쵸크 혹은 모터와 같은 60혹은 120Hz의 코일을 측정하지 않습니다,
최소시험 주파수는 약 20KHz로 그 주파수에서 부품은 코어손실을 갖는다.

PIC 16F84로 16x2 LCD에 코일과인턱터와 캐패시터를 디지털로 표시한다.
조작 스위치는 전원, 오토제로, LX, CX가 있으며,
LX, CX 스위치는 각각 dpdt (2단2회로) 스위치를 사용합니다.
내부의 기준으로 사용하느 68uH, 680pf 그리고  1000pF는 정밀급을 사용하면,
정도가 높은 측정이 가능합니다.
PIC을 사용하고 있지만,, 내부연산은 32비트 FP루틴을 적용하여
비교적 안정되고 정확한 측정값을 표시합니다.

■ 16C84를 사용한 LC Meter 회로도
 
 
초기에 전원을 넣으면 스스로 교정작업을 합니다. 다음은 교정 계산식입니다.

F는 실지로는 COUNT = F*TIME (조건 TIME=.20 초)
Cs=(f2^2 * 1000 / (F1^2 - F2^2) [pF]
Ls=1/(4 * pi^2 * F1^2 / TIME^2 * Cs)
  = 1.013212E15/F1^2/Cs [uH]

 
LCD 명암조절용 가변저항을 쓰지않고 V0핀을 바로 접지시켜도 됩니다.
첨부된 회로와 소스 그리고 MPU를 구울수 있는 HEX화일이 있습니다.
일본이나 유럽에서 제작키트로 판매되고 있는 상품의 소스입니다.

■  LC메터의 작동원리
자기유도량과 정전용량의 측정을 하는 주파수편이 발진기입니다.
이것은 자기유도량과 정전용량을 (1nH ~100mH, 1pF ~ 500nF)모두 측정합니다.
그리고 정확도는 자체 교정으로 놀랍습니다.
그러나 잊지 마세요 주파수가 흔들리면, 부정확한 낮은값(1-10 nH, 1-10 pF)들은 제외됩니다.
교정을 많이 하면, 놀라운 결과를 갖게 됩니다.

판매되는 캐패시터메터와 이 LC메터를 비교한 간단한 시험결과는 다음과 같습니다.
---------------------------
표시값  |  상용계측기  |  LC 메터  |
---------------------------
10pF  |    9,8        |   9,6     |
15pF  |   14,9        |  14,6    |
100Pf |    99         |  99,6    |
2,2nF |    2,22       |  2,22    |
10nF  |    9,96       |  10,11   |
100nF |   101         |  100,3  |
---------------------------

LC 메터를 처음 만들었을 때, 인턱터만 측정되게 만들었다,
이유는 상용의 정전용량메터를 이미 가지고 있었지만,
기다란 케이블이나 분포용량을 스위치로 제거하기를 원했었다.
그러나 큰 차이는 나지 않았으며 다시 C메터에 추가하였다.
이것은 잘 알고 있는 고주파 부품이나 회로에서 주파수편이 발진기로 작동한다.

회로도를 보자
LM311 발진기의 주파수 F1 (L1과 C1으로 정해지는 약 650 Khz)는 2개의 가능한 작동이 있다.
1) CX 모드
L1과 C1의 회로에 모르는 부품을 병렬로 놓는다. (그리고 자기유도량과 정전용량을 모두 측정한다)
2) LX 모드
L1과 직렬로 인덕터를 측정한다.

■ CX MODE
저주파 발진으로 LM311발진기의 L1과 C1에 병렬로 C2를 놓는다. F2 (정전용량의 합은 C1+C2 이다)
  

만일 F1,F2,L1,C1을 안다면 우리는 간단한 공식으로 C2를 계산할수 있다.
F1과 F2는 매우 잘안다 (우리는 주파수카운터로 그것을 측정한다),
L1과 C1은 LC메터의 교정후에 알수 잇다. (딱 한번 필요하며 그것은 매우 쉽다)
우리는 주파수 F1이 F2로 낮게 바뀔것이므로 C1에 병렬로 들어간 캐패시터를 잘 알수 있을 것이다.

F1 =1 / (2ㅠ x SQR(L1 x C1)
F2 =1 / (2ㅠ x SQR(L1 x (C1 + C2))
C1 = C2 x (F2^2 / (F1^2 - F2^2))
L1 = 1 / (4ㅠ^2  x F2^2 x (C1 + C2))

가지고 있는 C1과 L1값을 대입하여 , (분포 자기용량과 정전용량이 포함된)
이제 우리는 필요한 모든것을 안다. L1, C1에 병렬로 모르는 캐패시터를 넣어서,
새로운 주파수 F2를 측정하고 Cx를 계산한다.
F2 = 1 / (2ㅠ x QSR(L1 x (C1+Cx)) => Cx =(1 / (L1 x 4ㅠ^2 x F2^2)) - C1
  
■ LX 모드
L1에 직렬로 들어가는 인턱턴스(L2)를 사용하면
발진 주파수 F2는 F1보다 낮아진다 (직렬접속에서 L 합계는 L1+L2), 
 

알고있는 F1, F2, L1과 C1의 간단한 공식으로 계산하여 모르는 L2를 알수 있다.
F1과 F2를 잘 알고 있는 경우, L1과 C1은 LC메터의 교정후에 알수 있다.
교정은 다른 등식을 사용하지만 Cx모드와 매우 비슷하다.
L1과 직렬로 잘아는 L2를 넣어서 메터를 교정한다. 
F1은 새로운 주파수 F2로 낮게 바뀔 것이다.

F1 = 1 / (2ㅠ x SQR(L1 x C1)
F2 = 1 / (2ㅠ x SQR((L1 + L2) x C1)
L1 = (F2^2 x L2) / (F1^2 - F2^2)
C1 = 1 / (F1^2 x 4ㅠ^2 x L1)

분포자기유도량과 용량을 가지고 있는 C1과 L1을 등식으로부터 구한다.
이점은 모두 알고 있으며, 바로 모르는 인턱터 Lx를 넣어서,
아래와 같이 새로운 주파수 F2와 Lx를 계산한다.

F2 =1 / 2ㅠ SQR((L1 + LX) x C1)) => Lx =(1/(C1 x F2^2 x 4ㅠ^2)) - L1

원저자 : http://aade.com/lcmeter.htm

AVRTOOLS™
   
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