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Diese Seite enthält die ein oder andere Antwort auf eine Mailanfrage zum LC-Meter. Vielleicht trägt sie daadurch dazu bei, verbliebene Fragen zu beantworten. Allerdings habe ich mir hier nicht so viel Mühe gegeben, das ganze auch redaktionell schön darzustellen. Trotzdem ... viel Spaß beim lesen!
ich habe die Herleitung hier nochmal ein wenig weiter ausgeführt.
Wenn Sie's von Hand machen wollen, dann lösen Sie BEIDE Gleichungen nach Cy auf. Setzten Sie dann diese beiden Gleichungen gleich und lösen Sie dann nach Lx auf. Trickreiche Umformungen sind nicht dabei. Das einzige ist, daß man an einer Stelle 1/f2^2 - 1/f1^2 auf den gemeinsamen Nenner bringen muß, um dann (f1/2 - f2^2)/(f1^2 * f2^2) zu erhalten.
Die Messung funktionier nun tatsächlich so, daß sie aus zwei Messungen besteht. Zuerst ohne C15 und dann mit. Man hört übrigens die Reed-Relais dann immer schalten. Natürlich sehr leise.
Die Frequenzmessungen führe ich mit dem Timer/Counter-Modul im Controller aus. Salopp gesprochen: eine Sekunde lang die Impulse fom Schwingkreis zählen. Dann habe ich die Frequenz in Hz. Das rechnen ist in sofern kein Problem, weil ich in C programmiert hatte und dort Fließkommazahlberechnungen unsterstützt werden. Hier reichen ja die Grundrechenarten: Summe, Differenz, Produkt, Quotient. Die kommen auch alle vor. In reinem Assembler ist das natürlich eine mühsame Aufgabe - das macht normalerweise niemand.
Im Coding ist das ab Zeile 563. L3 wird gebrückt (kurzgeschlossen); der Kurzschluß über Lx wird geöffnet, und zur ersten Messung wird C15, 330pF abgeschaltet. Die Messung liefert f1. Dann wird der 330 pF Kondensator zugeschaltet, es wird etwas gewartet (ca. 100 ms) und es wird die Frequenz f2 gemessen. Wenn dann die Frequenzen nicht völlig unsinnig sind (etwa weil der Oszillator wegen zu kleinem L garnicht anschwingt), dann wird Lx und Cy genau gemäß der Formeln gerechnet (Zeile 578 und 579). Die Ausgabe erfolgt dann normalerweise in uH und pF; daher die Faktoren 1e6 und 1e12 in der Zeile 585. Die Ausgabe in H ist eher experimentell (Zeile 582).
Der LM311 ist der aktive Teil des LC-Oszillators. Ich habe mich da weiter nicht drüber ausgelassen, weil ich den von dort übernommen hatte. Normalerweise findet man dort eine Transistor - vielleicht eien BF199 ... aber der Vortei des LM311 ist, daß ich direkt Rechtecksignale erhalte, die ich dann unmittelbar auf den Zäheingang des Timers/Counters legen kann. Zugegebenermaßen habe ich mich um die weiteren Details seiner Funktion nicht gekümmert.
Der NE555 ist eigentlich ein zweites Experiment auf dieser Platine. Ziel ist es hier nur Kapazitäten zu messen. Der NE555 ist bekanntermaßen als Timer oder auch Oszillator nutzbar; seine Zeitkonstanten (Frequenzen) hängen nur von der Kapazität eines Kondensators ab und von den Werten zweier Widerstände. Eine Spule (Induktivität) kommt da nicht vor. Widerstände sind in hoher Präzision leicht zu beschaffen (Reichelt, 0.1% um 10 bis 20 cent pro Stück). Die Hoffnung wäre also gewesen, Kapazitäten mit hoher Präzision messen zu können. Das hat auch ganz gut geklappt. Im Coding ab Zeile 649. Auch hier gibt es zwei messungen: einmal ohne eingesteckten Kondensator um die Kapazität des Schaltungsaufbaus zu messen und einam mit eingestecktem Kondensator. Bei der zweiten messung wird die Kapazität der ersten abgezogen und man erhält die zu messende Kapazität.
Vier Taster sind in betrieb, die ihre Entsprechung auch im Coding finden (Zeilen 213-240).
Also ... vier Taster sind zu bestücken. Die wrden alle gebraucht.
Auf die Relais wirkt also nur der key1. Die anderen Relais werden vom Programm gesteuert. z.B. das zuschalten von C15 geschiet im Programm. Das sind übrigens die Makros wie etwa OPEN_L3, SHORT_LX etc. Solche Makros schalten im Rahmen eines Meßzyklus die entsprechenden Relais an oder aus. Ich meine, das sieht man im Coding ab Zeile 563 für den oben diskutierten Fall ziemlich gut. Die dort eingebaute Warteschleife werden Sie leicht erkennen - der Oszillator soll Zeit haben, sich nach dem zu- oder abschalten eines Bautels wieder zu stabilisieren.
Qty | Value | Device | Package | Parts | Description | |
3 | PINHD-1X2 | 1X02 | JP9, JP11, JP14 | PIN HEADER | ||
7 | PINHD-1X3 | 1X03 | CX, CY1, CY2, CZ, JP6, JP7, JP8 | PIN HEADER | ||
2 | PINHD-1X4 | 1X04 | JP10, JP12 | PIN HEADER | ||
2 | PINHD-1X5 | 1X05 | JP15, JP16 | PIN HEADER | ||
1 | PINHD-1X8 | 1X08 | JP1 | PIN HEADER | ||
1 | 10 | R-EU_0207/10 | 0207/10 | R2 | RESISTOR, European symbol | |
3 | 100k | R-EU_0207/10 | 0207/10 | R4, R5, R8 | RESISTOR, European symbol | |
6 | 100n/Ker | C-EU025-025X050 | C025-025X050 | C3, C4, C5, C6, C8, C18 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 100n/MKS | C-EU025-025X050 | C025-025X050 | C11 | CAPACITOR, European symbol | |
2 | 100n/MKS | C-EU050-030X075 | C050-030X075 | C21, C31 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 100p | C-EU050-030X075 | C050-030X075 | C15 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 100p | C-EU050-035X075 | C050-035X075 | C17 | CAPACITOR, European symbol | |
2 | 10k | R-EU_0207/10 | 0207/10 | R3, R13 | RESISTOR, European symbol | |
5 | 10n/Ker | C-EU025-025X050 | C025-025X050 | C23, C24, C25, C26, C27 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 10n/MKS | C-EU025-025X050 | C025-025X050 | C16 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 10u | L-EU0207/10 | 0207/10 | L1 | INDUCTOR, European symbol | |
5 | 10u/25V | CPOL-EUE2.5-5 | E2,5-5 | C7, C9, C10, C12, C19 | POLARIZED CAPACITOR, European symbol | |
1 | 4 MHz | CRYTALHC49S | HC49/S | Q1 | CRYSTAL | |
1 | 1M/1% | R-EU_0207/5V | 0207/5V | R10 | RESISTOR, European symbol | |
1 | 1N4004 | 1N4004 | DO41-10 | D3 | DIODE | |
2 | 1k | R-EU_0207/10 | 0207/10 | R6, R9 | RESISTOR, European symbol | |
1 | 1k/1% | R-EU_0207/5V | 0207/5V | R12 | RESISTOR, European symbol | |
1 | 1n | C-EU050-030X075 | C050-030X075 | C28 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 22uF/25V | CPOL-EUE2.5-5 | E2,5-5 | C29 | POLARIZED CAPACITOR, European symbol | |
2 | 330n/MKS | C-EU050-030X075 | C050-030X075 | C20, C30 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 330p | C-EU050-030X075 | C050-030X075 | C14 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 33k/1% | R-EU_0207/5V | 0207/5V | R11 | RESISTOR, European symbol | |
1 | 470p | C-EU050-030X075 | C050-030X075 | C13 | CAPACITOR, European symbol | |
1 | 47k | R-EU_0207/10 | 0207/10 | R7 | RESISTOR, European symbol | |
2 | 47p/Ker | C-EU025-025X050 | C025-025X050 | C1, C2 | CAPACITOR, European symbol | |
2 | 47u | L-EU0207/10 | 0207/10 | L2, L3 | INDUCTOR, European symbol | |
2 | 4k7 | R-EU_0207/10 | 0207/10 | R14, R16 | RESISTOR, European symbol | |
1 | 50k | R-TRIMM64W | RTRIM64W | R1 | Trimm resistor | |
5 | 700460 | 700460 | 700460 | S2, S3, S4, S5, S6 | ||
1 | 7805 | 78XXS | 78XXS | IC4 | 5V/1A | |
1 | 78L05 | 78LXX | 78LXX | IC5 | 5V/100mA | |
1 | BC546A | BC546A | TO92-EBC | Q2 | NPN Transistor | |
8 | HE3621 | HE3621 | HE3621 | K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8 | RELAY; z.B. SIL 05-1A72-71D von Meder | |
1 | ISP-CONN-06 | ISP-CONN-06 | 2X03 | J2 | ISP-Connector, 6-polig | |
1 | LCD-16POL-16V | LCD-16POL-16V | 16V | J1 | Connector LC-Display, 16 polig, mit Hintergrundbeleuchtung | |
1 | LM311N | LM311N | DIL08 | IC2 | COMPARATOR | |
1 | LM555N | LM555N | DIL08 | IC3 | TIMER | |
1 | MEGA163P | MEGA163P | DIL40 | IC1 | MICROCONTROLLER | |
6 | MPB1 | MPB1 | MPB1 | X1, X2, X3, X4, X5, X6 | LAB CONNECTOR | |
1 | PORT-A | PINHD-1X8 | 1X08 | JP5 | PIN HEADER | |
1 | PORT-B | PINHD-1X8 | 1X08 | JP2 | PIN HEADER | |
1 | PORT-C | PINHD-1X8 | 1X08 | JP3 | PIN HEADER | |
1 | PORT-D | PINHD-1X8 | 1X08 | JP4 | PIN HEADER | |
1 | SB130 | SB130 | DO41-10 | D1 | DIODE | |
1 | SK409 | SK409 | SK409 | KK1 | Kühlkörper SK409 - fischer Elektronik |
Die frequenzbestimmenden Kondensatoren C16, C17 sowie C13, C14, C15 und C28 sollten von hoher Qualität sein - auf keinen Fall Keramikkondensatoren. Mit Folienkondensatoren liegt man schon mal richtig. Analog die frequenzbestimmenden Widerstände R10 bis R12.
Für die restlichen Bauteile können normale Komponenten ohne besondere Anforderungen verwendet werden. Widerstände sind zumeist im Rastermaß 10 mm liegend (manchmal aber auch 5 mm stehend) montiert. Die Keramikkondensatoren und die Elkos haben ein Rastermaß von 2,5mm; die Folienkondensatoren eines von 5 mm.
Die IC können gesockelt werden; Sockel sind in der Stückliste nicht aufgeführt. 2 mal 8-polig und ein mal 40 polig.
Viele Steckkontakte sind als einrehige Buchsenleiste mit gedrehten Kontakten (ähnlich wie IC-Sockel) ausgeführt. Man kann die einzelnen Baugruppen dann mit Kabeln, wie man sie auf den Steckboards verwendet, verbinden. Oder gleich mit Kabeln verlöten, wenn man garnicht experimentieren mag.