Construção de um aparelho que permite medir indutores (Indutímetro) e capacitores(capacímetro), mais conhecido como LC meter, usando PIC (16f84 ou 16f628) e mostrador em LCD.
traduzido do excelente projeto indutor e capacitor meter (lc meter) de Phil Rice VK3BHR
Especificações técnicas do lc meter auto-range com pic 16f84 ou 16f628
Alcance de medida: é de 0 a 800nF para capacitância e 0 a 10mH para indutância.
Precisão: é de ± 1%
Leitura: 0 a 1000pF (1nF) em pF 1nF a 800nF em nF auto-range (escala automática)
Resolução: de ± 0.1 pF e ± 10nH.
O Projeto: funcionamento do LCMETER com pic 16f84 ou 16f628
Bom para se ter na bancada. O projeto do oscilador veio da página do LC meter de AADE . Usa um comparador LM311 com realimentação positiva
funcionando como um oscilador LC paralelo com saída digital. L é o choque de 82 μH e C é o capacitor de 1000 pF. A freqüência portanto é f1 = 550 kHz. Um capacitor de valor preciso,(CCal) 1000 pF ±1% , é ligado em paralelo a C por meio de um relé. A nova capacidade total é 1000 + 1000(Ccal) = 2000 pF, e a nova freqüência é f2 = 394 kHz. Não é importante que essas freqüências sejam exatas, o que importa é a relação entre elas, que deriva do capacitor de precisão de 1000 pF. As duas freqüências são medidas pelo PIC, durante a auto-calibração. O importante é que se o capacitor de 1000 pF (Ccal) é preciso, então só existe um valor de L (o choque de 82 μH) e um valor de C (o capacitor de 1000 pF) que podem determinar essas duas freqüências, não importando exatamente seus valores absolutos. Desse modo o PIC "descobre" o valor verdadeiro e correto do choque e do capacitor de 1000 pF, e tendo isso pode medir um capacitor ou um indutor externo. O indutor em teste é colocado em série com o choque. O capacitor em teste é colocado em paralelo ao de 1000 pF
Ao realizar a auto-calibração, as indutâncias e capacitâncias parasitas da fiação são absorvidas no cálculo realizado pelo PIC. A chave CH3 faz "zerar" o valor indicado no display. Desse modo, somente a capacidade ou indutância adicional do componente a ser medido é mostrado no display. Ao se fazer medição, um indutor desconhecido é colocado em série com L, ou então um capacitor desconhecido é colocado em paralelo com C. A nova freqüência é medida pelo PIC e seu valor transformado no único valor de capacidade ou indutância que pode provocar aquela nova freqüência.
Montagem do circuito do capacimetro indutimetro digital
A tolerância do aparelho depende do capacitor Ccal de 1000pF, que deve ser de poliestireno("styroflex") com tolerância de pelo menos 1%. Ai você pergunta, onde consigo um capacitor com essa tolerância, fácil, faça uma associação de capacitores até conseguir a capacidade desejada, para isso use um capacímetro comercial emprestado de algum amigo selecione os capacitores para ser usado no circuito. No meu protótipo usei um com tolerância de 1% conseguido na sucata, coisa rara. C2 (Cmed)não precisa ser preciso,apenas é necessário estabilidade térmica. Por isso use um de poliestireno, se for usar cerâmico use um NPO.
Para o indutor usei de início um choque de RF de 82μH, porém as medidas não eram firmes, então usei uma bobina toroidal com 85 espiras de fio 30 AWG enroladas em núcleo de pó de ferro.
Display que podem ser usados no circuito do lc meter
O display pode ser qualquer um padrão Hitachi 16x1, 16x2 ou 8x2, Se for usar um que tenha backlight, deve ter atenção para o consumo de energia. Que será bem maior, sendo recomendado usar um 7805 to-220.
No meu protótipo, usei um Pic 16f627 e um display Hitachi 16x2. Tudo de sucata. O pic encontrei num bloqueador de telefone abandonado e o display num aparelho de fax pifado. Viva la sucata.
Os resistores do circuito podem ser de tolerância de 5%, alguns mais exigentes usam com tolerância de 1%.
Como programar o PIC para ser usado no circuito do lc-meter
Gravar um PIC é fácil você precisa do gravador e de um programa. O que eu usei foi o gravador PROPIC2 da revista Mecatrônica fácil . e o programa é o IC-PROG . Ou então escolha uma das várias opções de gravador de Pic em eletronicaweblink .
Como testar o funcionamento do circuito do lc meter
Solde todos os componentes na placa, sem o Pic, meça a tensão do regulador para constatar 5 volts ± 25%. Tudo certo aterre o pino 18 do soquete do pic e verifique o funcionamento do relé(você deverá ouvir o relé sendo acionado). Coloque o Display ligue o circuito e ajuste o potenciômetro para o melhor contraste. Coloque o pic já gravado com o programa e se tudo estiver certo você tem um Lc meter digital. Caso não funcione inspecione todo circuito, display, pic ,Chaves, fiação, etc.
Como usar o LC meter
Para ajuste inicial o software do pic inclui um modo de teste, para isso feche J1 e pressione zero. O Pic contará os ciclos do oscilador durante 0.1 segundos e exibirá o resultado. Com o indutor de 82μH e o capacitor de 1000pF no circuito (sem nenhum componente externo, nenhum capacitor de calibração) o oscilador correrá a aproximadamente 550KHz, e o display mostrará cerca de 55000.
Se a freqüência for muito alta (acima de 655.350KHz) o display mostrará fora alcance. Se o oscilador não estiver funcionando será mostrado 0 no display.
Para melhor precisão a freqüência deve ser de 10 a 15% inferior de 655KHz . Você pode ajustar a bobina para conseguir.
Um segundo jumper conecta o capacitor de calibração Ccal, a freqüência agora será de 394KHz.
Um terceiro Jumper no pino 10 do pic, permite selecionar um display de 8 x 2, o resultado será mostrado em duas linhas.
Como medir Indutor usando esse lcmeter
Selecione L na chave de função o display mostrará "fora alcance", isso porquê não tem nenhum indutor conectado. Coloque os terminais de medida em curto e pressione zero. Agora é só colocar o indutor e ler o resultado.
Como medir capacitor usando lc meter
Selecione C na chave de função o display mostrará alguns pF, é a capacidade residual(parasita) da fiação. Acione 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.
Outra função para esse circuito de lc meter microcontrolado
O aparelho pode ser zerado com componentes nos terminais de medida. E nos componentes que forem ser testados depois será mostrado a diferença + - do valor do componente original.
Precisão do lc meter com pic 16f84 ou 16f628
Depende dos componentes usados pelo montador, durante a calibração do aparelho, erros dependem dos componentes usados no tanque(LC) do circuito oscilador e no capacitor padrão Ccal de 1000pF que deve ser de pelo ao menos 1% de tolerância., se possível menor. Eu consegui um com tolerância de 0,625%.
A bobina de ferrite não é adequada para o circuito tanque, o ideal é usar um núcleo de pó de ferro. E um bom candidato para isso é o núcleo toroidal Micrometals T50-1 (comercializado pela Amidon, Palomar, Toroid King, etc...) e o núcleo de pó de ferro (Micrometals) T50-2, a galera do radioamadorismo conhece esses tipos de componentes. De qualquer maneira use um choque de rf para testar o circuito, depois tente encontrar uma bobina adequada, medindo e retirando espiras de algum indutor encontrado na sucata (TV, vídeo, etc.).
Conclusão do lc meter
Você pode ter seu próprio medidor de indutor e capacitor preciso, digital e fácil de operar. Com o pior conjunto possível de componentes você conseguirá uma tolerância de pelo ao menos 3%, e se tiver sorte e caprichar um pouco, conseguirá montar seu equipamento com tolerância de menos de '1%".
