Medidor de Indutância e Capacitância (LC Meter)

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1 Medidor de Indutância e Capacitância (LC Meter)
Wendell Alves de Oliveira Natal 15 de Junho de 2007

2 Agenda Introdução Diagrama de Blocos Circuito Oscilador PIC16F84
Medidor LC Conclusão Referências

3 Introdução O medidor de indutância e capacitância que será mostrado a seguir é muito utilizado, por possuir um baixo custo um fácil manuseamento e por ser facilmente projetado. Sendo normalmente utilizado na área de telecomunicações. Foi inicialmente projetado pela necessidade de um instrumento de medição de indutância pois até então, nenhum multímetro media essa grandeza.

4 Introdução As partes constituintes do medidor são:
Oscilador de freqüência Microcontrolador Display LCD

5 Introdução Um integrado comparador LM311 é colocado como oscilador LC. Que produzirá um sinal em sua saída com uma freqüência determinada por LC. Sinal esse que será processado pelo PIC tendo em sua saida o valor de uma indutância ou capacitância sendo mostrado pelo display LCD

6 Introdução Componentes: Cx1 - 10nF Cx2 - 10 uF 16V R1, R3, R6- 100k 1%
R5 - 10k trim-pot CH1, CH2 - 2 polos, 2 posições CH3 - contato momentâneo, normalmente fechada Display - 1 linha, 16 caracteres  transformador sec. 9+9V 200mA ou mais FU1 - fusível 0.25A Relé - 12V SPDT - 1 polo 2 posições D1, D2 - retificador 1N4001 LM7805 LM311 PIC16C84 ou PIC16F84 C1, C5, C6 - 10uF 10V tântalo C pF C pF C4 - 20pF C7 - não existe C8, C9 - 22pF C23, C nF (0.1uF) C25, C uF 16V

7 Diagrama de Blocos PIC16F84 Transdutor Oscilador Conversor A/D
Conformado Interface Ente Físico

8 Oscilador Fig.1 – Oscilador LC

9 Oscilador Indutor de 68μH e Capacitor de 680pF, através da formula da freqüência de ressonância mostrada abaixo: temos: F1= 740 kHz Um aumento em L de 1 nH (0,001uH ) ou um aumento em C do 0,01 pF produzem uma mudança da freqüência de  5 hertz

10 Oscilador Um capacitor de valor preciso, 1020 pF, é ligado em paralelo a C por meio de um relé. A nova capacidade total é = 1700 pF, e uma nova freqüência f2 é calculada: Não é importante que essas freqüências sejam exatas, o que importa é a relação entre elas

11 Oscilador Depois da calibração do circuito o PIC já programada irá calcular os valores de L1 e C1 Ao realizar a auto-calibração, as indutâncias e capacitâncias parasitas da fiação são absorvidas no cálculo realizado pelo PIC

12 Oscilador Agora sim uma indutância Lx ou uma Capacitância Cx, desconhecidas poderão ser medidas Ligando a chave para medir indutância estaremos colocando o indutor em série com o indutor L1 Ligando a chave para medir capacitância estaremos colocando o capacitor em paralelo com o capacitor C1

13 Oscilador Então com essa nova indutância ou capacitância externa uma nova frequência F2 será calculada pelo PIC

14 Oscilador Só então o PIC irá poder calcular a indutância ou capacitância externa:

15 PIC 16F84 Fig.2 – PIC16F84

16 PIC 16F84 Foi gravado em um circuito chamado RCD Programmer
Fig.3 – RCD Programmer

17 PIC 16F84 Seu código fonte (.HEX) e o algoritmo em assembler (.ASM) foi implementado no programa IC-PROG Fig. 4 – Interface do programa IC-PROG

18 Medidor de LC Fig.5 – Esquema do LC Meter

19 Medidor de LC Especificações Tecnicas: Voltage Supply: V Accuracy: 1% Zero Out Switch Automatic Ranging Inductance Measurement Ranges:        - 10nH nH - 1uH uH - 1mH - 100mH Capacitance Measurement Ranges:      - 0.1pF pF - 1nF - 900nF

20 Medidor de LC Funcionamento:
As chaves Lx e Cx devem estar desligadas quando se liga o aparelho, de outro modo aparecerá no display "switch error" (erro em chave). Ele então inicia uma rotina de calibração, pode-se ouvir o acionamento do relé. Após isso ele indicará "ready" (pronto).

21 Medidor de LC Funcionamento:
Para medir capacitor: acionar a chave Cx, o display indicará alguns pF, é a capacidade residual da fiação. Acionar a chave "zero" por um breve instante. O display agora indica 0 pF. Agora é só colocar o capacitor a medir nos terminais e ler o resultado no display.

22 Medidor de LC Funcionamento:
Para medir indutor: acionar a chave Lx. O display indicará "not an inductor" (não é um indutor), isso porque não há nada ligado! Colocar os terminais de medida em curto e acionar a chave "zero". Agora é só ligar o indutor e ler o resultado.

23 Medidor de LC

24 Conclusão Alguns problemas de montagem foram encontrados como o indutor L1 que fazia oscilar muito a medição da frequência de ressonância. Então foi colocado uma bobina toroidal com 82 espiras de fio 30 em núcleo de pó-de-ferro Micrometals T50-1 Alguns montadores do LC meter tiveram problemas com funcionamento errático e falta de precisão que podiam ser corrigidos com a troca do LM311 por um de outro fabricante Mas no geral o medidor se apresentou muito bem preciso e satisfatório

25 Referências http://www.aade.com/lcmeter.htm

26 FIM!!!!!!!!!!!!!!!