Дата на обновяване:02.09.2011

   ПЧЕЛАР / ЕЛЕКТРОНЧИК-пробвай-сам.bg

     Страница за пчеларство, пчеларски и ел.  разработки, представени като статии

Комютърът на пчелина | Нестандартни кошери | Пчеларски сайтове | Пчеларски инвентар | Размисли и идеи за пчеларството Физиотерапия, Апитерапия, Фитотерапия | Книги, Списания, РС, Интернет |  Пчеларски технологии |  Видове мед  | Пчеларски хумор

Сезонни и месечни задължения на пчеларя | Пчеларски статии на руски език | Малки Oбяви свързани с пчеларството

Информация, която е полезна за начинаещия пчелар | Използване на автомобила ... не само за предвижване - видеоклипове

 

 

 
Информация  от  ОБЛАСТЕН  ПЧЕЛАРСКИ  СЪЮЗ  - ПЛЕВЕН

 

 

Полезна и забавна информация за начинаещи с ел., радио и електронен характер, част от която с приложение и в пчеларството

- Електронни схеми, радиосхеми и устройства удобни за повторение от начинаещи;

- Снимки на фигурки изработени от електрически, разноцветни кабели. Други ел. снимки;

- Детски любителски набори - радиоконструктори за сглобяване на радиоприемници наричани играчки;

- Детекторни радиоприемници, техни модели;

- Сувенирни радиоприемници - играчки, някои от тях предназначени за ученици;

- Модулни набори - радиоконструктори от типа "Електронни кубчета" или "Мозайка" с които се работи без поялник и се захранват с батерии;

Информация за електрически и електронни компоненти и устройства, някои от които приложими и в пчеларството

- Токозахранващи устройства. Стабилизатори, преобразуватели, удвоители на напрежение;

- Импулсни стабилизатори на напрежение. Инвертори на напрежение;

- Устройства за дозареждане и компенсиране на саморазряда на акумулаторни батерии;

- Релета за време. Процедурни часовници. Схеми с ИСх 555;

- Цветомузикални устройства. Светлинни ефекти;

- Схеми за регулиране и поддържане на температура;

- Измерване на топлинния режим на радиоелектронна апаратура. Електронни термометри;

- Мрежови трансформатори. Опростени методики за изчисляването им. Електрожен;

- Зарядни устройства за Ni-Cd акумулатори;

- Устройства за имитиране гласовете на животни и птици. Мелодични звънци;

- Уреди, пробници, индикатори, генератори, тестери, измервателни приставки за любителската лаборатория;

- Металотърсачи, включително такива за откриване на метални предмети и кабели;

- Схеми на устройства, приложими за и около автомобила;

- Схеми на устройства с приложение на оптрони;

- Измерване на относителна влажност. Прецизен влагорегулатор. Поддържане на влажността на въздуха;

- Регулатори и сигнализатори за ниво на течност;

- Регулатори на мощност и на обороти;

- Опростено изчисляване на повърхността на радиатори за полупроводникови елементи;

- Схеми за управление на стъпков двигател, включително четирифазен. Енкодер/Валкодер, някои от които реализирани със стъпков двигател;

- Мощни, широколентови, операционни усилватели. Логаритмичен и антилогаритмичен усилвател;

- Електронни реле - регулатори. Реле - регулатор за лек автомобил. Стенд за проверка на реле - регулатори;

- Променливотоков регулатор. Стабилизатор за променлив ток. Ферорезонансен стабилизатор;

- Електронни схеми и устройства приложими в медицината;

- Няколко светодиодни индикатора. Икономичен светодиод. Светодиодна стрелка;

Практически приложими ел. устройства с учебна цел, реализирани с PIC16F84A, PIC16F88, PIC16F628 ... Arduino и др.

Подобряване със свои ръце възпроизвеждането на звука в дома, офиса, автомобила - subwoofer и други варианти

Радиоелектронни сайтове | Електронни библиотеки

 

 Разработки     Главна (съдържание на статиите)                         
Собствено Търсене

 

 


Цифровой измеритель емкости с AT90S2313 (Цифров измервател на капацитет с AT90S2313)


Это простой измеритель емкости. Имеется несколько методов измерения емкости, например, с помощью моста сопротивлений или измеряя отклонение магнитной стрелки. В последнее время типовые измерители емкости измеряют емкость и некоторые дополнительные характеристики измеряя вектор тока, подавая на измеряемую емкость переменное напряжение. Некоторые простые измерители емкости используют метод интегрирования, измеряя кратковременный отклик RC цепочки при переходном процессе. Существуют готовые наборы для сборки измерителей емкости, реализующих этот метод.
В этом проекте используется метод интегрирования. Преимущество этого метода в том, что результат легко может быть получен сразу в цифровом виде, потому как метод основан на измерении временных интервалов, точной аналоговой схемы не требуется, измеритель легко может быть откалиброван при использовании микроконтроллера. Таким образом метод интегрирования наиболее подходит для измерителя емкости ручной сборки.


Переходный процесс
Явление, проявляющее до тех пор пока состояние цепи не стабилизируется после изменения состояния, называется переходным процессом. Переходный процесс это одно из фундаментальных явлений в импульсных схемах. Когда выключатель на рисунке 1а разомкнется, конденсатор С будет заряжаться через резистор R и напряжение Vc будет изменяться так, как показано на рисунке 1b. Для изменения состояния цепи на рисунке 1а, также возможно изменять ЭДС Е, вместо использования выключателя, эти два метода будут эквивалентны. Зависимость напряжения Vc от времени t выражается формулой.

Размерности величин: t – секунды, R – Омы, C – Фарады, число - е, приблизительно 2,72. когда напряжение Vc достигнет некоторого значения Vc1, время t1 может быть выражено по формуле:

Это означает, что время t1 пропорционально С. Таким образом емкость может быть вычислена из времени заряда и других фиксированных параметров.


Аппаратная часть
Чтобы измерить время заряда потребуются только компаратор напряжения, счетчик и некоторая соединительная логика. Однако, микроконтроллер (AT90S2313) используемый в этом проекте позволяет реализовать это проще. Сначала я думал, что аналоговый компаратор в контроллерах AVR бесполезен, но я обнаружил, что сигнал с выхода компаратора может быть подан на вход триггера ТС1. Это прекрасная возможность для нашего случая.
Интегрирующая схема может быть упрощена, как показано на схеме устройства. Опорное напряжение создается резистивным делителем. С виду кажется, что использование делителя делает результат нестабильным к изменения питающего напряжения, однако время заряда не зависит от питающего напряжения. Используя формулу (2), вы можете обнаружить, что напряжение вообще можно заменить параметром Vc1/E, который зависит только от соотношения сопротивлений делителя. Это преимущество используется в микросхеме таймера NE555. разумеется, питающее напряжение должно быть стабильным во время измерения.

Измеритель емкости - Схема принципиальная
Увеличить


В соответствии с фундаментальными принципами, при измерении емкости может быть использовано только одно опорное напряжение. Однако использование входного напряжения близкого к нулю проблематично по следующим причинам.
Напряжение никогда не упадет до нуля вольт. Напряжение на конденсаторе не может упасть до 0 вольт. Требуется время, чтобы разрядить конденсатор до достаточно для низкого уровня напряжения, позволяющего производить измерения. Это будет увеличивать интервал измерений. Падение напряжения на ключе разряда также увеличит этот эффект.
Имеется время между запуском заряда и стартом таймера. Это может вызвать ошибку измерений. Этим можно пренебречь на AVR, потому как им требуется только один цикл тактовой частоты, для этого. На других контроллерах возможно потребуется решать эту проблему.
Ток утечки в аналоговой цепи. В соответствии со спецификацией AVR, ток утечки на аналоговых входах возрастает при напряжении на них близком к нулю. Это может стать причиной ошибки измерений.
Чтобы избежать использования близкого к нулевому напряжения, используются два опорных напряжения Vc1(0,17 Vcc) и Vc2(0,5 Vcc) и измеряется разность временных интервалов t2-t1 (0,5RC). Это позволяет избежать вышеописанных проблем и задержка компаратора также компенсируется. Печатная плата устройства должна содержаться в чистоте, чтобы минимизировать утечку тока по поверхности.
Питающее напряжение генерируется преобразователем, питаемым от 1,5 вольтовой батарейки. Ключевой источник питания неприменим для схемы измерений, хотя с виду кажется что схема не подвержена колебаниям напряжения, поскольку в цепи питания применены два фильтра. Я рекомендую использовать 9-ти вольтовую батарейку с 5 ти вольтовым стабилизатором 78L05 вместо него, и не исключайте функцию BOD или вы будете страдать от порчи данных в энергонезависимой памяти контроллера.


Градуировка
Когда питание подано в первый раз, вы увидите «Е4» и несколько пикофарад. Это значение означает паразитную емкость устройства. Паразитная емкость может быть учтена нажатием переключателя SW1. Для калибровки устройства используются два прецизионных конденсатора 1 нФ и 100 нФ. Если у вас нет прецизионных конденсаторов, вместо них можно использовать два обычных, с допуском не более 1%. Этот измеритель емкости не имеет ни одного подстроечного элемента, он калибруется измеряя емкости эталонных конденсаторов и записывает значение коэффициента усиления автоматически.
Чтобы калибровать нижний диапазон: В первую очередь установите 0 кнопкой SW1. Затем подключите прецизионный конденсатор емкостью 1 нФ, замкните контакты #1 и #3 разъема Р1 и нажмите кнопку SW1.
Чтобы калибровать верхний диапазон: подключите прецизионный конденсатор емкостью 100 нФ, замкните контакты #4 и #6 разъема Р1 нажмите кнопку SW1.
«Е4» при включении означает, что калибровочное значение в энергонезависимой памяти повреждено. Это сообщение никогда не будет показано, если калибровка уже проводилась. Что касается установки нуля, это значение не записывается в энергонезависимую память и требует повторной установки при каждом включении и перед каждым измерением.


Использование


Автоматическое переключение диапазона
Процесс измерения запускается с интервалом 500 миллисекунд, с момента подключения измеряемой емкости. Измерение начинается с нижнего диапазона (3,3 мОм). Если напряжение на конденсаторе не достигнет 0,5 Vcc в течении 130 миллисекунд (>57 нФ), конденсатор разряжается и измерение перезапускается на верхнем диапазоне (3,3 кОм). Если напряжение на конденсаторе не достигнет 0,5 Vcc в течении 1 секунды (>440 мкФ), измерение отменяется и выводится сообщение «E2». В случае, когда допустимое значение времени измерено, емкость вычисляется и отображается. Значение емкости отображается таким образом, что на дисплее отображаются только первые три цифры слева. Таким образом автоматически выбираются два диапазона измерений и три диапазона отображения.


Защита от помех
Последняя цифра отображает десятые доли пикофарада, при измерении емкостей менее 100 пкФ. Любые изменения паразитной емкости влияют на точность измерений. Я использую разъем, который может использоваться с большинством конденсаторов с выводами и чиповыми конденсаторами. Механизм соединения конденсатора с устройством влияет на точность измерений, длинные провода не должны использоваться для подключения измеряемой емкости. Чтобы повысить стабильность можно использовать металлический корпус или металлическую экранировку.


Смещение напряжения
Емкость керамических конденсаторов с высоким значением диэлектрической проницаемости зависит от напряжения на них и температуры. Чтобы померить емкость таких конденсаторов при разных напряжениях на них, используйте схему на рисунке слева.

100 мкФ, электролитический
470 нФ, многослойно пленочный
16 нФ+- 1%, слюдяной
330 пФ+- 5%, полистироловый
100пФ+-5%, керамический диск
1 пФ, керамический диск
5 пФ, слюдяной, длинные выводы
5 пФ, слюдяной, обрезанные выводы
Диод 1S1588, обратное смещение


Технические данные


Прошивка


На английском языке: Digital Capacitance Meter


Digital Capacitance Meter
This is a simple capacitance meter which can measure capacitance value easy. There are some measurement methods for capacitance, at one time the capacitance was measured with a impedance bridge or a dip meter. Recently typical capacitance meters can measure capacitance and some additional characteristics from current vector by applying AC voltage to the Cx. Some simple capacitance meter use integration method that measureing transient response of the R-C network. There are some construction kits based on this method.
This project uses the integration method. There is an advantage that the resulut can be got as a digital data directly because it bases measurement of time, accurate analog circuit is not required and its calibration can be done easy by using a microcontroller. Therefor the integration method is suitable for hand built capacitance meter with high realizability.


Transient
The phenomenon appers until state of the circuit changes steady-state after state change, is called Transient. It is one of the fundamental operations of pulse circuit. When the switch in Figure 1a is opend, the capacitor C will be charged through the register R and voltage Vc will vary like shown in Figure 1b. To change state of the circuit, changing the value of EMF E instead can also be thought that equivalent. The relation between past time t and voltage VC is expressed in following formure.
Each units are: t seconds, R ohms, C farad and epsilon is a Napier's number (approx. 2.72). When VC reaches VC1, the time t1 can be expressed in following formure.
This means that the t1 is proportional to C. Thus the capacitance can be calcurated from charge time and any other fixed parameters.


Hardware
To measure a charge time, only a voltage comparator, a counter and some glue logics are needed. However, a microcntroller (AT90S2313) is used for this project to realize the system easy. In point of fact, I had thought that analog comparator in the AVR is not useful. But I found that the compare output can also be used as a captureing trigger of TC1. This is a nice feature for that use :-)
The integration circuit can be simplified like shown in the circuit diagram. The threshold voltage is generated by divider registers. It seems not stable to valiation of supply voltage however the charge time is not affected by the supply voltage. You will able to find that voltage terms can be erased when apply formure 2, VC1/E term is dtermined by only divide ratio. This advantage is the essence found in the NE555 timer IC. Ofcourse the supply voltage must be steady during integration.
According to the foundation, measure integration time with only one threshold voltage will do. However input voltage of near ground level is little difficult to use due to following reasons.
• * Voltage not drop to 0 volt. Capacitor voltage will not be discharged to zero volt. It require a time to discharge capacitor to sufficientaly low voltage for measuring operation. It will expand measureing interval. Saturation voltage at discharge switch is also increase this effect.
• * There is a time beween start to charge and then start timer. It will cause a measurement error. This can be ignored on the AVR because it requires only one clock cycle for that sequence. Any other microcontroller may rquire to consider this problem.
• * Leakage current on analog input. Accrding to AVR data sheet, the leakage current on analog input is increased near zero volt. This will cause a measurement error.
To avoid to use near zero volt, two threshold voltages VC1(0.17 Vcc) and VC2(0.5 Vcc) are used and measure t2-t1(0.5RC). This can avoid avobe problems and comparator delay/offset will also be canceled. As for the leakage currnet, circuit board should be kept clean to minimize surface leak.
The supply voltage is generated with a DC-DC converter powered from a 1.5 V AA cell. The swiching power supply is not suitable for measurement circuit but it seems not affected by ripple voltage because two ripple filters are applied. I recommend to use a 9 V 6LR61 battery and a 78L05 instead, and do not omit BOD or you will be afflicted with EEPROM data collaption.

Calibration
When power is on first time, full segment, "E4" and ten several pF will be displayed. This value means stray capacitance on the circuit. The stray capacitance can be canceled by SW1. Two reference capacitors of 1nF and 100nF are needed to calibrate the capacitance meter. If you could not obtain the reference capacitors, accurate capacitors within ±1% can be used insted. This capacitance meter does not have any trimmer pot, it performs the calibration by reading the reference capacitor and saving gain adjustment value in full automatic operation.
To calibrate low range: First, adjust zero with SW1. Next, tie pin #1 and #3 of connector P1, set a 1nF reference capacitor and push SW1.
To calibrate high range: Tie pin #4 and #6 of connector P1, set a 100nF reference capacitor and push SW1.
"E4" at power on means calibration value in the EEPROM has been broken. It will never be displayed if once calibration is performed. As for zero adjustment, it is not saved into the EEPROM, it will require each time power-on or any jig is attached.

Auto Ranging
Measureing action is triggered in 500 msec interval, only putting the Cx on the socket will do. Each action starts at low range (3.3M ohms). If capacitor voltage Vc didn't reach 0.5 Vcc within 130 msec (>57 nF), discharge the capacitor and restart at high range (3.3k ohms). If capacitor voltage didn't reach 0.5 Vcc within 1 sec (>440 µF), the measurement is aborted and display "E2". When a valid time is captured, the capacitance is calcurated and displayed. The value is displayed in left stored, only left three digits are displayed into the LEDs. Thus two measurement ranges and one of the eight display ranges is selected automatically.


Shielding
Last significant digit is 0.1pF at small capacitance less than 100pF. Any change of stray capacitance affects the measureing precision. I used a half cut burn-in socket. It can hold most leaded capacitors and chip capacitors. Probing mechanism affects measureing precision, long wire should not be used to attach a Cx as possible. To increase stability, a metal case or metal sheld like shown in top image is effective.
Voltage Biasing
High dielectric constant type ceramic capacitors varie the capacitance depends on the bias voltage and temperature. When measure capacitors under DC bias, refer left image.

Technical Data

• Firmware

www.rlocman.ru
elm-chan.org

 

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

 

         главна страница                   горе

 

 
 
СТАТИСТИКА
    

Copyright2007  Design by