Как работают измерители емкости и индуктивности. Какие бывают схемы для их создания. Как собрать измеритель LC своими руками. Какие компоненты потребуются для сборки. На что обратить внимание при калибровке прибора.
Принцип работы измерителей емкости и индуктивности
Измерители емкости и индуктивности (LC-измерители) позволяют определять параметры конденсаторов и катушек индуктивности. Принцип их работы основан на измерении характеристик колебательного контура, в который включается исследуемый элемент.
Основные методы измерения в LC-измерителях:
- Резонансный метод — измеряется резонансная частота контура с известной индуктивностью и неизвестной емкостью (или наоборот).
- Метод заряда-разряда конденсатора — измеряется время заряда/разряда через известное сопротивление.
- Мостовой метод — сравнение неизвестного элемента с эталонным в мостовой схеме.
Современные цифровые LC-метры используют микроконтроллеры для управления процессом измерения и обработки результатов. Это позволяет повысить точность и расширить функциональность приборов.

Популярные схемы измерителей емкости и индуктивности
Рассмотрим некоторые распространенные схемы LC-измерителей, которые можно собрать своими руками:
Простой измеритель емкости на микросхеме 555
Схема основана на таймере NE555, который заряжает и разряжает измеряемый конденсатор. Частота колебаний пропорциональна емкости. Диапазон измерений — от 100 пФ до 1 мкФ.
Цифровой LC-метр на микроконтроллере PIC16F628
Более сложная схема с использованием микроконтроллера. Позволяет измерять как емкость, так и индуктивность. Имеет цифровой дисплей и кнопки управления. Диапазон измерений: 0.1 пФ — 900 мкФ, 0.1 мкГн — 900 мГн.
Измеритель емкости и индуктивности на Arduino
Схема на популярной платформе Arduino. Использует резонансный метод измерения. Легко модифицируется и дорабатывается. Подходит для изучения принципов работы LC-измерителей.
Как собрать измеритель емкости и индуктивности своими руками
Для сборки простого LC-метра потребуются следующие компоненты:
- Микроконтроллер (например, PIC16F628 или Arduino Nano)
- LCD-дисплей
- Кварцевый резонатор 4-16 МГц
- Операционный усилитель
- Резисторы, конденсаторы
- Печатная плата
- Корпус
Процесс сборки включает следующие этапы:

- Изготовление или заказ печатной платы по выбранной схеме
- Монтаж компонентов на плату
- Программирование микроконтроллера
- Настройка и калибровка прибора
- Сборка в корпус
При сборке важно использовать качественные компоненты и соблюдать меры предосторожности при работе с электроникой.
На что обратить внимание при калибровке измерителя LC
Калибровка является важным этапом в создании точного измерителя емкости и индуктивности. При этом следует учитывать:
- Использование эталонных конденсаторов и катушек с известными параметрами
- Проведение калибровки в нескольких точках диапазона измерений
- Учет паразитных емкостей и индуктивностей схемы
- Термостабилизацию прибора перед калибровкой
- Периодическую проверку калибровки в процессе эксплуатации
Правильно откалиброванный самодельный LC-метр может обеспечить точность измерений на уровне 1-2%, что достаточно для большинства практических задач.
Применение измерителей емкости и индуктивности
LC-измерители находят широкое применение в радиолюбительской практике и профессиональной деятельности:

- Проверка параметров радиодеталей
- Настройка колебательных контуров
- Измерение параметров антенн
- Поиск неисправностей в электронных схемах
- Разработка и отладка радиоэлектронных устройств
Самостоятельное изготовление LC-метра позволяет не только получить полезный инструмент, но и углубить понимание принципов работы измерительной техники.
Советы по эксплуатации самодельных LC-измерителей
Чтобы обеспечить длительную и корректную работу собранного своими руками измерителя емкости и индуктивности, рекомендуется:
- Периодически проверять калибровку с помощью эталонных элементов
- Соблюдать диапазон рабочих температур прибора
- Не подвергать прибор механическим воздействиям и вибрациям
- Защищать от пыли и влаги
- Использовать качественный стабилизированный источник питания
При соблюдении этих рекомендаций самодельный LC-метр может служить надежным помощником радиолюбителя на протяжении многих лет.
Каталог радиолюбительских схем. Измеритель ёмкости и индуктивности
Каталог радиолюбительских схем. Измеритель ёмкости и индуктивностиИзмеритель ёмкости и индуктивности
Е.Терентьев г.Набережные Челны, Татарстан
Предлагаемый стрелочный измеритель позволяет определять параметры большинства встречающихся в практике радиолюбителя катушек индуктивности и конденсаторов. Кроме измерений параметров элементов, прибор может быть использован как генератор фиксированных частот с декадным делением, а также как генератор меток для радиотехнических измерительных приборов.Предлагаемый измеритель емкости и индуктивности отличается от аналогичного («Радио», 1982, №3, стр.47) простотой и малой трудоемкостью изготовления.
Диапазон измерений разбит подекадно на шесть поддиапазонов
с предельными значениями емкости 100 пф — 10 мкф для конденсаторов и
индуктивности 10 мкГн — 1 Гн для катушек индуктивности. Минимальные значения
измеряемых емкости, индуктивности и точность измерения параметров на пределе 100
пф и 10 мкГн определяет конструктивная емкость клемм или гнезд для подключения
выводов элементов. На остальных поддиапазонах погрешность измерения в основном
определяется классом точности стрелочной измерительной головки. Потребляемый
прибором ток не превышает 25 мА.
Принцип работы прибора основан на измерении среднего значения разрядного тока емкости конденсатора и ЭДС самоиндукции индуктивности. Измеритель, принципиальная схема которого приведена на рис.1, состоит из задающего генератора на элементах DD1.5, DD1.6 с кварцевой стабилизацией частоты, линейки делителей частоты на микросхемах DD2 — DD6 и буферных инверторов DD1.1 — DD1.4. Резистор R4 ограничивает выходной ток инверторов. Цепь из элементов VD7, VD8, R6, C4 используется при измерении емкости, а цепь VD6, R5, R6, C4 — при измерении индуктивности. Диод VD9 защищает микроамперметр PA1 от перегрузки. Емкость конденсатора C4 выбрана сравнительно большой, чтобы уменьшить дрожание стрелки на максимальном пределе измерения, где тактовая частота минимальна — 10 Гц.
В приборе использована измерительная головка с током полного отклонения 100 мкА.
Рисунок печатной платы, выполненной на фольгированном
стеклотекстолите толщиной 1,5 мм, приведен на рис.2.
Рис. 2.

Измерения прибором параметров элементов желательно начинать с большего предела измерений для избежания резкого зашкаливания стрелки головки прибора.
Для обеспечения питания измерителя можно использовать постоянное напряжение 10…15 В или переменное напряжение от подходящей обмотки трансформатора питания другого прибора с током нагрузки не менее 40…50 мА. Мощность отдельного трансформатора должна быть не менее 1 Вт.
В случае
питания прибора от батареи аккумуляторов или гальванических элементов
напряжением 9 В его можно упростить и повысить экономичность исключением диодов
выпрямителя напряжения питания, индикатора HG1 и переключателя SB1, выведя на
переднюю панель прибора три клеммы (гнезда) от точек 1, 2, 3, указанных на
принципиальной схеме. При измерении емкости конденсатор подключают к клеммам 1 и
2, при измерении индуктивности катушку подключают к клеммам 1 и
3.
Примечание редакции. Точность измерителя LC со стрелочным индикатором в определенной степени зависит от участка шкалы, поэтому введение в схему переключаемого делителя частоты на 2, 4 или аналогичное изменение частоты задающего генератора (для варианта без кварцевого резонатора) позволяет снизить требования к габаритам и классу точности показывающего прибора.
© Радио, №4, 1995 г.
Содержание | © Каталог радиолюбительских схемВсе права защищены. Радиолюбительская страница.Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт. Пишите нам. E-mail: [email protected] или [email protected]. | Я радиолюбитель |
Каталог радиолюбительских схем.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ
В радиолюбительской практике часто появляется
необходимость измерения емкости электролитических конденсаторов,так как их
емкость со временем может измениться весьма значительно. Прибор, описанный
в [1], по мнению автора, имеет ряд недостатков — высокое
энергопотребление, узкий диапазон измеряемых емкостей (10… 10000 мкФ),
низкую точность измерения малых емкостей.Предлагаемый измеритель свободен
от указанных недостатков. Вместе с тем, оставив неизменным число
используемых микросхем, удалось существенно повысить точность и ввести ряд
сервисных функций, облегчающих работу с прибором. Данный прибор
обеспечивает измерение емкости конденсаторов от 0,01 до 10000 мкФ на
четырех поддиапазонах с верхними пределами измерения 10, 100, 1000 и 10000
мкФ. Поддиапазоны переключаются автоматически. Результат измерений
представляется в цифровом виде на четырехразрядном индикаторе.
Принцип действия прибора основан на подсчете числа импульсов за интервал времени, пропорциональный емкости конденсатора. Преобразователь «емкость-время» выполнен на одновиб-раторе DD5.3, DD5.4. Длительность импульса, формируемого таким одновибратором, определяется по эмпирической формуле из [2]:
Резисторы R7 и R8 подобраны таким образом,
чтобы длительность импульсов в миллисекундах была численно равна емкости в
микрофарадах. Запуск одновибратора осуществляется после нажатия кнопки
SB1. Для подавления дребезга контактов кнопки предназначен формирователь
DD5.1, DD5.2. Он формирует импульс отрицательной полярности, длительность
которого соответствует времени замыкания контактов, а фронт и спад
импульса несколько задержаны относительно моментов замыкания и размыкания
[З]. Инвертор DD1.4 вырабатывает сигнал сброса, совпадающий по времени с
импульсом формирователя, что обеспечивает установку в исходное состояние
счетчиков DD9. ..DD12 и триггера DD7. Спад импульса отрицательной
полярности при помощи дифференцирующей цепочки C2-R5 преобразуется в
короткий положительный импульс, запускающий одновибратор. Импульс с выхода
одновибратора открывает электронный ключ DD1.3, разрешающий прохождение
счетных импульсов от генератора опорных частот. Основной частью этого
генератора частот является мультивибратор на DD1.1, DD1.2 с кварцевой
стабилизацией частоты [2]. Микросхемы DD2…DD4 составляют линейку
делителей частоты на 10. Таким образом, на входы мультиплексора DD6.1
подаются частоты 1 МГц, 100, 10 и 1 кГц. Мультиплексор DD6.1 совместно с
триггером DD7 и счетчиком DD8 образуют узел автоматического выбора предела
измерения. При нажатии кнопки SB1 схема автоматического выбора предела
устанавливается в исходное состояние благодаря подаче на вход R DD8
логической «1» через резистор R4. Счетчик DD8 устанавливается в нулевое
состояние, а мультиплексор DD6.1 подает на вход электронного ключа DD1.3
частоту 1 МГц, что соответствует наименьшему пределу измерения.
В случае
переполнения счетчиков DD9…DD12, на выходе переноса DD12 происходит спад
импульса положительной полярности, который увеличивает состояние счетчика
DD8 на единицу и записывает в триггер DD7 логический «О» с входа D. Этот
логический «О» вызывает срабатывание формирователя. По отрицательному
импульсу формирователя происходит сброс счетчиков DD9…DD12 и перевод
триггера DD7 в состояние логической «1». В результате длительность
импульса формирователя будет равна времени задержки. По спаду этого
импульса происходит перезапуск одновибратора. Изменение состояния DD8
приведет к тому, что частота на выходе DD6.1 будет равна 100 кГц, а это
соответствует увеличению предела измерения в 10 раз.
Микросхемы DD9…DD12 представляют собой
декадные счетчики с выходом на семисегментный индикатор. В качестве
индикаторов использованы вакуумно-люминесцентные индикаторы, которые
обладают низким токопотреблением и лучшими, по сравнению со светодиодными
матрицами, яркостными характеристиками. Мультиплексор DD6.2 осуществляет
управление десятичными точками индикаторов.
Налаживание прибора рекомендуется производить в следующем порядке.
1. Вход R DD8 временно отключить от кнопки SB1.
2. В точку соединения R2 и R3 подключить генератор прямоугольных импульсов частотой 50…200 Гц. Особых требований к нему не предъявляется, и его можно собрать по любой из схем, приведенных в [2, З].
3. В качестве образцового подключить конденсатор емкостью 0,5.. .4 мкФ. Следует помнить, что точность измерителя зависит только от точности калибровки.
4. Резистором R8 следует добиться как можно более точного соответствия показаний прибора и действительной емкости образцового конденсатора. После настройки движок R8 желательно законтрить краской.
Детали. В измерителе можно применить
микросхемы серий К176, К561, К1561, а также 564. Резисторы —типа
МЛТ-0,125. Резистор R8 лучше использовать многооборотный типа СП5-1. В
качестве калибровочного конденсатора автор использовал К71-5В 1 мкф±1%. Следует отметить, что не все экземпляры ИМС К176ЛА7 устойчиво работают в
кварцевом генераторе, поэтому использовать в качестве DD1 К176ЛА7 не
рекомендуется.
В качестве индикаторов можно применить, кроме указаных на схеме, ИВЗ, ИВ8. Если же применить жидкокристаллические индикаторы, что потребует небольшой доработки схемы [3, 4], прибор может питаться от одной батареи напряжением 9 В типа «Крона».
Литература
1. Курочкина Л. А. Цифровой измеритель емкости
оксидных конденсаторов. — Радио, 1988, N8, С. 50-52.
2. Шелестов И. П. Радиолюбителям: полезные схемы. Кн. 2. — М.: «Солон», 1998.
3. Бирюков С. А. Цифровые устройства на КМОП-интегральных микросхемах. 2-е изд., перераб. и доп. — М.:Радио и связь, 1996.
4. Быстров Ю. А. и др. Оптоэлектронные устройства в радиолюбительской практике — М.: Радио и связь, 1995
А. Уваров,
Радиолюбитель №5, 2001г.
Содержание | © Каталог радиолюбительских схемВсе права защищены.![]() Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт. Пишите нам. E-mail: [email protected] или [email protected]. | Я радиолюбитель |
Схема цепи Диапазон положений Этот проект более сложен, чем другие, описанные ранее. Однако, когда вы закончите, у вас будет прибор, способный измерять все конденсаторы, кроме самых больших, используемых в радиосхемах. В отличие от переменных резисторов, на большинстве переменных конденсаторов не указаны номиналы. Кроме того, маркировка конденсаторов с утилизированного оборудования часто стирается. Автор: Hawker, P Amateur Radio Techniques, Seventh Edition, RSGB, 1980 Цифровой вольтметр со светодиодным дисплеем Цифровой вольтметр Цифровой радарный спидометр Измеритель емкости Измеритель напряженности поля Цифровой удаленный термометр Измеритель линейного сопротивления ИЗМЕРИТЕЛЬ МИЛЛИГАСС. |
Цифровой измеритель LC, версия 2
Обновленное программное обеспечение — март 2020 г. Обновленное программное обеспечение проверяет наличие (или отсутствие) резистора 1 кОм между контактом 11 PIC и землей. Это определяет способ обращения к ЖК-дисплею.
«Улучшенный» измеритель индуктивности/емкости Фила Райса VK3BHR
Фактически, он работает так же, как и оригинал.
Эта версия была клубным проектом Midland Amateur Radio Club — http://www.marc.org.au
Отличается от оригинала тем, что:
- Используется ПОС 16F628. У него есть внутренний компаратор, что означает, что LM311 больше не нужен.
- Используется программная калибровка. Готовый измеритель может быть откалиброван относительно «любого» точного конденсатора в диапазоне от 100 пФ до примерно 10000 пФ.
- Доступен макет печатной платы, но не самый последний. Я потерял его. Версия здесь не включает резистор и перемычку, подключенную к контакту 11 PIC. Прости за это.
Цепь
Специальные компоненты.
- Никаких особенно точных компонентов не требуется, за исключением одного (или нескольких) точно известных «внешних» конденсаторов, используемых для калибровки счетчика.
- Два конденсатора по 1000 пФ ( «C» и «Ccal» ) должны быть достаточно хорошего качества (стабильность важна, точность — нет ;-).
Предпочтительнее полистирол. MKT в порядке, как и Mica. Greencaps имеют тенденцию слишком сильно дрейфовать в цене. Избегайте керамических конденсаторов. Некоторые из них могут иметь большие потери (и это трудно сказать).
- Два конденсатора по 10 мкФ в генераторе должны быть НОВЫМИ танталовыми (для низкого последовательного сопротивления/индуктивности). В качестве альтернативы можно использовать алюминиевые конденсаторы с низким ESR. Вы можете добавить керамический конденсатор 0,01 мкФ параллельно каждому, «на всякий случай».
- Резонатор 4 МГц должен быть настоящим 4000 МГц, а не чем-то приближенным к 4 МГц. Каждая ошибка в 1 % частоты кварца добавляет 2 % ошибки к указанному значению индуктивности.
- Катушка индуктивности 100 мкГн должна иметь низкое сопротивление постоянного тока. В идеале меньше Ома или двух.
- Реле должно быть слаботочное. PIC может обеспечить только около 30 мА тока возбуждения. Реле должно «втягиваться» при подаче на катушку 4,5 вольт.
(Большинство герконовых реле на 5 вольт подойдут).
- Не забудьте поставить диод на катушку реле!
Печатная плата
Обратите внимание, что в этой версии отсутствует резистор и перемычка от контакта 11 PIC к земле.
Рисунок платы, «готовый к глажке» (отсутствует резистор на контакте 11 PIC)
Компоновка компонентов платы и улучшенная копия принципиальной схемы (отсутствует резистор на выводе 11 PIC)
Код
Исходный код, исключая числа с плавающей запятой +-/*
Собранный шестнадцатеричный код (полный, готов к работе! )
Инструкции по калибровке.
- Убедитесь, что вы правильно разместили все компоненты.
- Убедитесь, что все провода припаяны.
- Дважды проверьте ориентацию PIC, диод и 7805.
- Не забывайте — ПОС (в том виде, в каком он был куплен) не запрограммирован. Вы должны загрузить в него код LC Meter, прежде чем он заработает.
- Осторожно включите питание. Если возможно, используйте регулируемый источник питания для первой попытки. Измерьте ток питания, постепенно увеличивая напряжение. Ток должен быть ниже 20 мА. Прототип потреблял всего 8 мА. Если вы ничего не видите на дисплее, а все остальное в порядке, попробуйте отрегулировать регулятор контрастности. Если он установлен слишком далеко, вы ничего не увидите. На дисплее должно ненадолго появиться слово «Калибровка», затем C=0,0 пФ (или какая-либо другая емкость до +/- 10 пФ).
- Дайте несколько минут «прогреться», затем нажмите кнопку «ноль», чтобы принудительно выполнить повторную калибровку. Теперь на дисплее должно отображаться C=0,0 пФ.
- Подсоедините ваш «стандартный» конденсатор. Измеритель LC должен считывать показания где-то рядом со своим значением (с погрешностью до +/- 10%).
- Чтобы увеличить указанную емкость, соедините звенья, отмеченные цифрой «4» на схеме ниже. Чтобы уменьшить указанную емкость, соедините звенья, отмеченные цифрой «3» на схеме ниже.
Когда указанное значение будет «достаточно близко» к эталону, уберите ссылку. PIC запомнит калибровку. Вы можете повторять это столько раз, сколько захотите (до 10 000 000 раз, я думаю, прежде чем вы изнашиваете PIC).
- Если измеритель работает неправильно, вы можете использовать ссылки «1» и «2», чтобы проверить частоту генератора. Примените ссылку «2», чтобы проверить частоту свободного хода «F1» генератора. Это должно отображаться как 00050000 +/- 10%. Если показания слишком низкие (скажем, ниже 00040000), вы потеряете некоторую точность. Примените ссылку «1» для проверки «калибровочной» частоты «F2». Это должно быть около 71% +/- 5% от показания «F1», которое вы получаете, применяя ссылку «2». Если две частоты отличаются менее чем на 2%, то реле может быть «неисправным». См. FAQ
- Эксперты могут захотеть отрегулировать значение индуктивности, чтобы поднять F1 примерно до 00060000, чтобы получить максимальное разрешение измерителя. Предпочтительно значение «L» 82 мкГн вместо указанных 100 мкГн (но вы не можете купить катушки индуктивности 82 мкГн в Бендиго).