Итак, с чего все началось. Как-то резко возникла необходимость измерять, хотя бы  приблизительно индуктивность катушек. Нужен был индуктомер. Прошвырнувшись по сети и магазинам, выяснил, что цены на фирменные приборы очень даже кусаются и для радиолюбителя, для которого сие занятие (радиолюбительство) является хобби и не является коммерческим, за такие деньги можно накупить гору деталюшек из которых можно собрать много чего полезного. Начались поиски на радиолюбительских сайтах схем готовых измерителей. Опять же, гуляющие по сети схемы не подошли по разным причинам (отсутствие возможности приобрести необходимые комплектующие, косяки в прошивках микроконтроллерных устройств и др.). Подумал «Мы радиолюбители, или где???», и решил собрать такой измеритель из доступных, наверное всем, деталей.  Первое, что попало под руку, это схема из (1), но к ней еще нужен был частотомер. Тут же был собран простейший частотомер по материалам РадиоКота (3). Такая комбинация меня устроила – частотомер обладал достаточной точностью, да и приставка к нему из (1) тоже работала без проблем. Доставало одно – необходимость расчета индуктивности по формуле вручную. Поэтому, когда в очередной раз замерял индуктивность, сказал – хватит! Может же микроконтроллер сам считать и выводить результат в Генри или микроГенри (или милиГенри) на дисплей? Так родилась эта конструкция – эдакий симбиоз из разных схем, причем ни чем не хуже конструкций, гуляющих по сети. Схему получившегося измерителя можно увидеть на рисунке ниже (кликабельно):   

Прибор позволяет измерять косвенным методом индуктивность в интервале  0,2мкГн…4Гн с достаточной для практики точностью, кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без ее демонтажа. Частотомер с автоматическим выбором пределов позволяет измерять частоту  в диапазоне 1Гц…60МГц. На транзисторах VT4-VT8 собран генератор с эмиттерной  связью в двухкаскадном усилителе. Частота его колебаний определяется параметрами контура, образованного конденсаторами С6-С9 и катушкой, подключенной к входным клеммам Lx. Принцип измерения индуктивности основан на известном соотношении, связующим параметры элементов контура с частотой его резонанса (формула Томсона): F²=25330/LC, где частота в МГц, емкость – в пФ, индуктивность – в мкГн. При емкости конденсатора контура 25330 пФ формула упрощается: L=1/F²  . На транзисторах  VT1-VT3 и двух элементах микросхемы DD1 собран формирователь «правильного» импульса для микроконтроллера: при поступлении на его вход импульсов любой формы – на выходе будут прямоугольные импульсы с уровнем логической единицы. На микроконтроллере PIC16F873 собран, собственно, сам частотомер. Схема частотомера позаимствована из (3). Программа была переписана обратно под PIC16F873, без изменений оставлена часть программы, измеряющая частоту с автоматическим выбором пределов, изменен вывод на индикацию, добавлена функция переключения режимов и процедура расчета индуктивности по формуле L=1/F² и вывод результата непосредственно в единицах индуктивности. В результате такого апгрейда индуктомер получился также с автоматическим выбором пределов. Прибор содержит всего одну управляющую кнопку, которой циклически переключается режим работы - частотомер/индуктомер.

Прибор питается от сетевого блока питания, который выдает напряжения +12В для питания генератора индуктомера и +5В для питания остальной части схемы  (Tr1, VDS4, VR4, C16-C19, VR5, C20, C21).

При подаче питания, прибор включается в режиме частотомера.

При этом, измеряемая частота подается на вход Fin и через нормально замкнутые контакты реле Rel1 поступает на вход формирователя импульса, а с его выхода – на вывод RC0 микроконтроллера. На рисунке ниже измерение частоты кварца (4Мгц) микроконтроллерного устройства.



При нажатии на кнопку, подключенную к выводу RC2 микроконтроллера, прибор переключится в режим измерений индуктивностей. При этом уровень лог. 1 с вывода RC3 откроет транзисторный ключ VT9, сработает реле и подключит  вход формирователя импульсов к выходу генератора. Микроконтроллер, как и в предыдущем случае, будет измерять частоту, которая будет зависить от катушки, подключенной к входу Lx, но теперь измеренную частоту он будет переводить в единицы измерения индуктивностей по вышеприведенной формуле и выводить на дисплей.    



Пример измерения прецизионной индуктивности 2,2 мкГн:  

Если в режиме измерения индуктивностей ко входу Lx не будет подключена катушка, прибор будет напоминать об этом периодически показывая на дисплее надпись «ПОДКЛЮЧИТЕ КАТУШКУ» и сигналом из излучателя  BUZ1 (В этом случае нет генерации и, как следствие, – частоты на входе микроконтроллера. По формуле получалось деление на 0 и зависание программы микроконтроллера, вот потому и пришлось дописать такой защитный код).


Прибор собран на односторонней печатной плате, рассчитанной на установку выводных деталей и микросхем в DIP-корпусах.  

На этих фото измеритель собран на нескольких платах, так как апгрейдился уже существующий прибор. Его часто просил в пользование один мой хороший товарищ и ему понравилась простота схемы (он, кстати, работал на разных заводах по всей территории бывшего СССР, выпускавших электронику для военной промышленности и толк в измерительной аппаратуре знает как никто). Потом он возжелал собрать себе такой же и по его просьбе была разработана одна универсальная плата.

Ниже архив со схемой, платой, прошивкой и моделью для Протеуса.

И да, чуть не забыл, С ДНЕМ РОЖДЕНИЯ РадиоКот!    

Литература: 

1. «РАДИО» №5, 2005г. ст. 26-28 – Приставка для измерения индуктивности в практике радиолюбителя

2. «РАДИО» №10, 1981г. ст.44 – 47 – С. Бирюков, Цифровой частотомер.

3. https://radiokot.ru/circuit/digital/measure/19/ - Простой частотомер на PIC

Файлы:
Схема, плата, прошивка

Все вопросы в Форум.