Medidor de Indutância e Capacitância (LC Meter)

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% R2 - 1k 1% R4 - 47k 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 C2 - 680pF C3 - 1000pF C4 - 20pF C7 - não existe C8, C9 - 22pF C23, C24 - 100nF (0.1uF) C25, C26 - 470uF 16V

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

8. Fig.1 – Oscilador LC Oscilador

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 680 + 1020 = 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. Fig.2 – PIC16F84 PIC 16F84

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

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

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

19. Medidor de LC • Especificações Tecnicas: Voltage Supply: 7.5 - 15VAccuracy: 1% Zero Out SwitchAutomatic RangingInductance Measurement Ranges:       - 10nH - 1000nH- 1uH - 1000uH- 1mH - 100mHCapacitance Measurement Ranges:     - 0.1pF - 1000pF- 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 • 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. Funcionamento:

22. Medidor de LC • 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. Funcionamento:

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 • http://py2wm.qsl.br/LC_meter/LC_meter.html • http://www.py4eu.qsl.br/Radio/lc_meter.htm • http://www.qsl.net/iz7ath/web/02_brew/21_LCMeter01/ • http://www.geocities.com/ttarsorg/contributors/homebrew-lc-meter-2.pdf • http://perso.wanadoo.fr/f6gog-web/files/brew.htm • http://www.touchinglittlelives.org/meter/ • http://www.digital-measure.com • http://electronics-diy.com/lc_meter.php

26. FIM!!!!!!!!!!!!!!!