再次重发！好在我有备份！测量小电感电容的LC表制作分享

展翅高飞

原帖不幸，遭遇天灾！现在重新整理一下相关素材，顺便将上次未能言尽的补上一些。希望我的小制作经验能给各位坛友些许参考和帮助。
由于对高频制作有兴趣，不可避免的要碰到绕制线圈的问题，电感量的确定是比较棘手的问题之一。普通数字万用表多附带电容表，而无电感测量能力，即便稍专业的电容电感表的量程下限都不大，对于几个微亨和几个P法的测量也存在困难。查阅网络，发现这个LC表的制作非常具有实用价值，对普通的DIY朋友来说，基本可以解决上述问题，我认为，在要求不高的情况下，可以作为一常备仪器使用。
这个LC表的原始作者，应该是一国外玩家，已经出现了若干年了，国内也有相当多的玩家制作过，成功率很高。但我在实际试制过程中发现还是有很多很重要的关键点需要攻关，但相关的网络资料还是稍显凌乱，很多关键点语焉不详。也许是这只是个小制作，大侠们觉得无需深谈，也需很多制作者确实忽略了一些问题，比如1005p的调整等（毕竟原作者资料的语言非英语，可能存在理解上的难度）。所以我认为，如果照搬照抄，做出成品肯定没有问题，但付诸使用则肯定存在不足。
首先看网上流传很广的原始电路：

但我觉得它可能有一些不足之处：
第一就是89C2051，好找，但不太好用，如果我没记错的话，它应该没有ISP功能，需要专用编程器，不如89S系列的方便；
第二就是1n（C2）的标准电容，原作者用的是1005p的实际容量，程序中用浮点数表示为4B 20 8A 30，但我们制作的时候不可能找到刚好1005p的1n电容，这就造成测量的误差，因此需要修改程序，但浮点计数非常复杂，不是专科的人士很难修改那几个16进制数字；
第三就是校准后零点漂移非常严重，屏蔽效果也不好，这主要是由于LM311振荡器的带载能力并不强，而单片机输入阻抗不高，负载重；
第四就是开关太多，还涉及互锁问题，用起来麻烦。
所以我针对性的做了些修改：
第一，用89S51（当然52也行）代替了89C2051，虽然体积大了点，但可以直接通过电脑ISP烧录，不用购置编程器。我用了STC的89S52，便宜（￥3.6元），而且还可用用电脑串口下载，不用折腾并口了。下图就是我用MAX232搭建的简易编程器。如果仿制的话，用两个三极管也可以代替MAX232的，网上资料丰富。

第二，根据原理，整个仪器的精度，并不受布线、分布电容、分布电感等的影响，只受C2的精度和稳定度的影响，所以，在程序里表明你实际选用的C2的实际容量，就非常非常重要。原作者是1005p，所以他在程序里有这么一段是标示电容量的：

而我们实际制作中，必须把它更改为自己实际的容量，我这次制作，使用了510P（借用比较高精度的电容表测过，509.8P）云母电容，所以，我就将这几个字段改写成为0F 30 0C 30。为什么是这几个字呢？这个算法很复杂，是浮点计数法，涉及到分段标准、二进制小数、幂运算等，我相信除了科班的人，懂得算的人并不多，别的论坛上曾有人帮别人解答如何改成1000p的字段，其实是错误的。大家要么学习一下专业知识，要么用我下面附件提供的工具进行转换，输入十进制小数，它自动输出十六进制浮点计数，反之也行：
HEX-FLORT.rar (184.04 KB, 下载次数: 4230)

2010-1-6 22:11 上传

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我其实尝试了很多电容类型：独石、CB、CBB、瓷片（抱歉，没有NP0）等，发现对温度的稳定度都非常不理想，瓷片最离谱。最后还是用了六七十年代的老云母电容，效果真的很好。再次赞一下这些跟我年龄一样大的云母电容！
第三，零点漂移的问题，开始我怀疑是电容，后来证明是LM311带载能力太差，于是我自己在LM311和89S52之间，加入了一级74HC244做了一级缓冲，效果明显，开机1个小时后，漂移不超过0.1P。
第四，我只使用两个普通琴键开关，一个切换电容电感测量，另一个校准。
下面是我对电路的修改：

加入一级74HC244，其实用CMOS的非门缓冲也可用，我也尝试过CD4069，也还行。但我对CD4000系列不太感冒，迟延大，速度低，所以最后还选择了74HC的244。

开关部分需要动点脑筋，下面这张图是我更改后的双开关模式，我用的这种琴键开关是四组单刀双掷，开关1用了其中三组，开关2用两组。



好了，以上电路部分补充完毕，下面就是我制作的图片了，手艺比较差，跟很多资深坛友相差较远。献丑了。
下面一张是正面概览

下面一张是背面走线

下面一张是年龄比我还大的“云母电容哥哥”的近照

还有值得一提的就是两个电解，是“必须”用钽电容的，切不可用普通的铝电容。我试过，主要是漏电影响稳定性。

好了，下面一张看看通电后的表现：刚刚加电，LCD的数字是乱跳的，因为没有按校准键，下面309KHz是工作频率。

下面一张，按下校准键的时候，要停留几秒钟（其实这个开关2应该用不锁开关，但我用了自锁，觉得也很好用，等数字稳定了再弹开就好了）

松开校准键，整个仪器就准备好了，我的开关接法是默认电容模式的，这个模式有个好处，就是直接可校准，而如果默认电感模式，有点麻烦，要先接一条0uH的短路线。下面是仪器就绪的图片：

好！测个小电容，5P，黑点（温漂比较小的一种）

下面特写以下这只小电容。有点模糊（图片贴错了，不改了）

再看看“大电容”，1uF，CB电容。大家可用看到，这个仪器最高也只能测到几个uF，因为这个时候频率已经下降到15Khz不到了。因为我用了2200P的振荡电容，而如果按照原作1000P的话，这个上限会高一些。所以，如果大家有条件，尽量选择1000P的振荡电容（我实在是找不到1000P的云母，只有不堪重用的1000p瓷片和CBB），这只2200p（或1000p）电容，对稳定性有很高要求，但对精度无要求。它的容量不影响测量精度，只影响测量的工作频率和测试范围。


再看看测量电感的演示。这里顺便说一句，测量电感之前，要先用一条直的短路线短接测试段子（没有捷径，不要试图用一个开关代替短路线，原因很容易理解）。先测试一个标称2.4uH的色环电感：

显示结果如下：



好了，到这里我的小仪器就算调试完毕了，其实只要搞定几个关键点，还是很容易制作的！
下面我再跟坛友们分享以下关于我串接74HC244的专题问题。
LM311比较器接成的LC振荡器，容易起振，而且振荡范围宽，不过带载能力很弱（过重的负载会影响LC的等效电路）下面这张图，是LM311振荡器空载的时候（不接单片机）的波形图，接近方波，但上升沿稍圆，但频率还比较稳定：

再下面一张，是接上89S52单片机后的波形，上升沿爬升困难，波形变得比较恶劣，而且频率开始发生变化：


而当我串入了74HC244后，空载和带载的波形基本无变化，均为很正的方波，上下沿稍稍有点过冲的毛刺，但不影响使用，频率非常稳定。下面两张一张是空载，一张是带载：



顺便说一下啊，我对我花300多块钱买的这台二手示波器非常满意，日本利达40MHz带宽，扫描线细腻，好东西。呵呵

最后再说说这块LCD1602，网上大概10块钱一个的样子。LCD的背面，那条蓝线是背光线，背光耗电很大，12V输入，过7805后5v输出，不接背光正常，接背光电流猛增70mA，7805烫手（12-5＝7，7×0.07≈0.5W），所以我串了个100欧电阻，背光暗了，但是7805不热。


接下来－－－实验成功，还要找盒子，找到了一个增补频道的机顶盒，大了点，空一半，在上面打孔，放置液晶屏（相机日期设置错了）


塑料开孔的技术，要由老爸代劳，下面是展翅高飞的他老爸！！！




最后大功告成！


装盒测试下：

下面一张是我在电视中周骨架上绕之的线圈，为了做发射机用的，里面没有谐振电容的

一个标称1mH的工字磁芯电感测试结果：



写在最后：之前我发贴问过一个问题，就是在低频下测量出的电感量，在高频应用时候有没有变化，我为此特地制作了一套MC1648的振荡器，用比较精确的LC振荡算法，校验了我制作的LC表（我搭的MC1648用TL431稳压控制变容二极管做谐振电容，业余条件下算精确了）。实际证明，LC表在309KHz下测试的磁芯电感（上面那张图发射机用的0.886uH）和在35MHz下的LC槽路反推出来的电感量（0.893uH）相差不大。再一次证明只要是高频电感，低频和高频的电感量差异并不大，这个仪器可用。下面是我搭的MC1648电路：这应该是最准确的计算小电感的方式，就是太麻烦。



OK，就上这些图片了。跟大家分享一下，希望对初学者有所帮助。顺便说说，通过测试发现那种几分钱的瓷片电容（应该是CT材料）是不能用在高频的，温度特写差，吹口气都能变化好几p，而且误差大，±20%以上，加上温漂要超±30%，某些厂家的色码电感也不准确，而且统统是偏小，估计是偷工减料的问题。不过给我印象最深的是进口旧电器的拆机电感，准确度高，国内六七十年代的云母电容，真好！
PS，这个制作又容易成功，又便宜省钱，就算全新购买原件也不会超过25块钱。

好了好了，这个帖子写了一个半钟头，天灾毁了上一帖，希望这帖平安。贴图好累。呵呵，感谢大家支持。在最后把程序附上。这是我的510P版本的程序，大家要制作记得改电容的字段。
lc_v2_510p.rar (5.83 KB, 下载次数: 3600)

2010-1-6 22:11 上传

点击文件名下载附件

★ 这是论坛灾后第二次重发了。现在这个小设备工作正常，我感觉精度还是可以的。周末去书店仔细查证了一下资料，发现电感量与工作频率无关，而Q值跟工作频率有关，所以不用担心三四百kHz下测试的准确度问题。整机我是画了线路图的，在另外一台电脑上，我明天再给大家补上来。
另外，这个制作不是我的原创，论坛里面也有大侠做过，忘了是用PIC的还是ATmega的了，好像挺不错的样子。我觉得我唯一的有益补充就是添加了一级隔离缓冲，并总结了一些制作经验。实践证明，隔离的作用很大，基本上可以由实验化向实用化应用靠拢了。
★ 谢坛友抬爱，我希望本次再发帖子能平安存活下来，呵呵。


补充一下最关键的地方，修改标准电容的方法：先打开我第一个附件，运行。出现两个空白框，上面一个是10进制浮点数，下面一个是16进制的浮点数：

可能我们大家都是实战派，不太懂得这些数据内容，不怕，我们先输入原帖1005P的对应数字：4B 20 8A 30，看看对应的浮点数是多少

1.00499E-9就表示1004.99P
现在我们直接改上面的数字，就可以获得下面的十六进制了，比如，我的510P：

把0F 30 0C 30 替换原程序文件里的#后面的4B 20 8A 30就完成了修改！
再比如，您手头的电容刚刚好1000P整，那么就这么算：

ok了，挺简单的。

[ 本帖最后由 展翅高飞 于 2010-1-7 10:36 编辑 ]

子鱼

好帖，学习

ar9

第二次拜读，经验不错，父子两个都是电子爱好者，幸福！

cz3700

好好学习一下。

e3po

这个建议加精,   图文并茂的

Tieg3023

怎么不听使唤的，加不上“精”哪？

沙尘

没说的，重新受惊！

yuxinworld

这个贴应该是第三次发了,因为我看到的时候, 好像已经是由于天灾被毁了一贴了,所幸展翅高飞能补了一贴让我能看读到,可惜还没等看明白,说等到第二天再看,第二天下午闲时竟然打不开文章了,今天终于又能看到了,心情无法形容!! 太激动了!

山东好汉

严重建议LZ出套件方便坛友，这个很实用！！！！单片机我不会！！！可惜。

山东好汉

LZ做点板写好程序卖给大家如何？？？

展翅高飞

原帖里面发错了一张电容图片，不重要，不改了。现在再把整机电路补上，这个是我用ISISI随便画的，或许有错误。开关部分跟上面的有点不同，好像两种接法都可以，我没有仔细推敲。其实只要弄懂了原理，开关接法有很多种的。


如果对单片机比较精通的朋友，我倒建议用单片机控制继电器的方法，更实用一些。

展翅高飞

原帖由 山东好汉 于 2010-1-7 09:10 发表
LZ做点板写好程序卖给大家如何？？？

哈，我搞搞小制作自娱自乐还行，这个搞不来的。我喜欢无线电，纯属从小到大的业余爱好，现在从事的行业也与电子没关系。我玩电子纯属烧钱，提到挣钱我就有“罪恶感”哈哈。其实这也是我喜欢矿坛而不太喜欢其他某些论坛的原因，重在享受这个过程。
如果您想做这个小设备，其实不一定要学单片机的，串口的或并口的ISP编程器，就几个元件，运行一下附件的算浮点的程序，按照上面的说明用电脑的“记事本”改几个字母，用stc或者atmel的烧写软件（都是免费的）烧进去，就OK啦。不用费心学单片机的。

ckey999

原帖由 展翅高飞 于 2010-1-7 09:34 发表



哈，我搞搞小制作自娱自乐还行，这个搞不来的。我喜欢无线电，纯属从小到大的业余爱好，现在从事的行业也与电子没关系。我玩电子纯属烧钱，提到挣钱我就有“罪恶感”哈哈。其实这也是我喜欢矿坛而不太喜欢其他 ...

有付出，有收入，天经地义 。非常感谢ＬＺ的无私精神，有钱赚又何乐而不为呢？

其实不想走

终于又见到这个帖子了，感谢楼主，上两次只看没拷贝后悔半天，这次我要拷下来，以备不测。

ckey999

有没有自己的第一个万用表是自己做的呢？我想百分之九十九的都不会是。绝大部分的爱好者都不会自己去做仪表的，因为可能不成功，也没有更高精度的仪器去校核。大家如果自己照着做了，若不成功，会浪费很多精力或元件什么的。在此问一个问题：如果有坛友具备制作这个测量小电感电容的LC表的条件，能否照楼主的思路或图纸，制作一些成品或部件，向大家销售或转让，造福有需要的爱好者，哪怕每台赚上个十圆八圆的。

[ 本帖最后由 ckey999 于 2010-1-7 13:30 编辑 ]

看看就行

那个1005p改为1000p的确是有点非常规，他的程序中估计是自己编了个相关的浮点运算子程序系统，浮点数好象是自己约定的。如果用网络上常规的浮点数约定去算肯定不对。但对照一下，还是很好算出来的

感觉那个捷克人好厉害！读他的程序会有很多收获的。