Один из нужных приборов в лаборатории радиолюбителя - LC-метр. В сети встречаются различные варианты данного прибора. Один из вариантов (Digital LC Meter by VK3BHR) изготовления представлен ниже.
Прибор работает по резонансному принципу. К генератору, с известными номиналами катушки индуктивности и емкости конденсатора, подключается измеряемый компонент, что приводит к изменению частоты генерации. Частота генератора измеряется микроконтроллером, им же производится вычисление индуктивности или емкости по известной формуле:
Для того, чтобы определить собственные параметры контура генератора, к нему подключается калибровочный конденсатор известной емкости и по формуле представленной выше вычисляются его индуктивность и емкость, с учётом конструктивной. Абсолютное значение частоты не столь важно. Для вычисления емкости конденсатора или индуктивности катушки используются измеренные частота колебаний встроенного контура и частота колебаний с внешним измеряемым компонентом.
В схеме генерации колебаний используется встроенный в микроконтроллер компаратор. Схема генератора обеспечивает на выходе сигнал по форме близкий к меандру в широком диапазоне.
Для проверки был изготовлен макет генератора на компараторе AS331KTR.
Схема показала свою работоспособность в диапазоне 2,5 - 6 В (выше не проверял, для подобного применения это и не нужно). Контурная катушка индуктивности генератора - 68 мкГн, конденсатор 1000 пФ. Рассчитанная частота генерации при таких данных равна 0,61 МГц.
Измеренное значение индуктивности контура генератора 61,8мкГн. Емкость, учётом конструктивной емкости, при этом составляет 1015 пФ, частота генерации измеренная осциллографом составила 0,635 МГц.
При подключении конденсатора 1000 пФ частота генерации уменьшилась, форма сигнала при этом практически не изменилась.
Используя приведённую выше формулу нетрудно рассчитать получившуюся емкость контура (индуктивность известна) С = 1985 пФ. Значение ёмкости подключенного конденсатора рассчитывается ещё проще 1985 - 1015 = 970 пФ.
Для подтверждения правильности расчета емкость подключенного конденсатора измерена промышленным RLC-метром.
Схема была составлена в KiCAD, там же производилась трассировка печатной платы. Схема практически полностью повторяет авторский вариант.
В схеме особые требования предъявляются только к компонентам, входящим в контур генератора. Особенно следует обратить внимание на качество контурного и калибровочного конденсаторов. После экспериментов с доступными конденсаторами лучшие результаты были получены с SMD конденсаторами NP0. Предположу, что с качественными выводными конденсаторами результат будет не хуже, а может и лучше. Номинал контурного конденсатора был уменьшен до 680 пФ (С9 на схеме выше).
Печатная плата была изготовлена заводским способом. При правильной сборке, после прошивки микроконтроллера, прибор начинает работать сразу.
В процессе изготовления выяснилось, что изначально заложенные в конструкцию кнопочные переключатели сомнительного качества. Для включения LC-метра и подсветки дисплея их можно применять, а для переключения режимов лучше применить миниатюрный тумблер.
Питание LC-метра может осуществляться от внешнего и встроенного источника. Напряжение питания внешнего источника должно быть в пределах 8-15 В. Внутренний источник питания состоит из 2-х литиевых батарей 18650 соединённых последовательно. Для заряда и контроля напряжения на ячейках АКБ используются модули балансировки и заряда 2-х последовательно включенных литиевых батарей.
Для прибора был спроектирован и напечатан на 3D принтере корпус.
Кнопки подачи питания и включения подсветки в конечном итоге были заменены миниатюрными клавишными переключателями.
Шильдики с надписями напечатаны на прозрачной плёнке для лазерных принтеров в зеркальном отображении и приклеены на двухсторонний скотч.
Для подключения измеряемого компонента используется переходник из одностороннего стеклотекстолита, с разъёмом PLS с одной стороны, и куском панельки для микросхемы с другой стороны.
В заключении небольшое описание калибровки прибора и назначении перемычек на печатной плате.
При установки перемычки "1" прибор отобразит на дисплее частоту генератора. При установке перемычки "2" на дисплее будет отображена частота генератора с подключенным калибровочным конденсатором. Отношение двух этих частот должно быть 71% +/- 5%
Для калибровки LC-метра понадобится конденсатор с известной емкостью (предварительно измеренной). Подключив конденсатор к прибору перемычками "3" (увеличение) и "4" (уменьшение) нужно установить показания прибора в соответствии с его емкостью. Микроконтроллер запомнит калибровочное значение в энергонезависимой памяти после удаления перемычки.
Перемычка "D" используется для подключения дисплеев 1601 с переносом последних 8 символов на условную вторую строку. Если на дисплее не отображаются последние 8 символов, то перемычку нужно установить.
Архив со схемой, гербер-файлами, прошивкой и step-файлами на форуме cqham.ru.