LC-meter met een PIC 16F84

LC-meter met een PIC 16F84
door Egbert, PAoEJH
De LC-meter die hier beschreven
wordt vond ik op de homepage
van VK3BHR. Al eerder heb ik
een dergelijk type meter gebouwd
maar die had drie schakelaars die
altijd in een bepaalde stand moesten
staan want anders verscheen
er een foutmelding op het display.
Dat werkt uiterst onhandig maar
het ontwerp van VK3BHR is een
hele verbetering, ook al is het
meetprincipe van beide meters
gelijk.
De verschillen tussen de beide meters
zitten in de software die in een PIC
16F84-04 is opgeslagen. Overigens
heb ik het ontwerp van VK3BHR niet
klakkeloos nagebouwd; ik heb de
hardware en de software aangepast
aan mijn wensen... en een print ontworpen
om ook anderen in de gelegenheid
te stellen deze meter te bouwen.
Het geheel is klein gehouden. De print
heeft dezelfde afmetingen als het display
en alles past net in een spuitgietaluminium
kastje van Hammond of
Bimbox.
Let op!
Velleman levert ook dit soort kastjes...
maar die hebben nog bevestigingspunten
op de bodem. De bodem en het
deksel zijn iets dikker waardoor e.e.a.
niet meer past!
Mijn prototype zit in een kastje van
31
36
6 28 15 37
Maatschets LCD opening voor HAJE behuizing
21
15
HAJÉ; de deksels hebben een grijze
vinyl coating.
Voor de voeding gebruik ik een 9Vbatterij.
De achtergrondverlichting kan
ingeschakeld worden met een drukknop
die terugveert. Dat komt het batterijverbruik
ten goede want het
stroomverbruik verzevenvoudigt van
5mA zonder achtergrondverlichting
tot 35mA met de verlichting aan.
Aan de andere kant: met de verlichting
aan vergeet men niet zo snel om
de meter na gebruik uit te schakelen.
De werking
De schakeling werkt als volgt: rond de
LM311 is een oscillator opgebouwd
met een spoel van 82μH en een con-
CQ-PA 2005 | NR 7/8 217

densator van l000pF. De LC-combinatie
zorgt er voor dat de oscillator op
een frequentie van 550kHz oscilleert.
Deze frequentie (F1) wordt door de
microprocessor gemeten en in het geheugen
opgeslagen. Daarna wordt door
het relais een condensator van l000pF
(C cal) aan de LC-kring parallel geschakeld
en de frequentie (F2) wordt nog
een keer gemeten en in het geheugen
opgeslagen.
Op deze manier wordt de meter gecalibreerd.
Het calibreren wordt op het
display aangegeven met 'Calibreren'.
Na het calibreren wordt C cal weer afgeschakeld
en verschijnt de startwaarde
'0' op het display.
Na het calibreren blijft het programma
in de PIC continue de frequentie (F3)
van de oscillator meten en zodra F3
afwijkt van de eerste meting (Fl)
wordt uit Fl, F2 en F3 de onbekende
C of L berekend en afhankelijk van de
stand van SI in pF-nF of in (μH-mH op
het display weergegeven.
De nauwkeurigheid van de meting
wordt bepaald door 'C cal' van l000pF
en de C van l000pF parallel aan de
spoel. Neem dus voor beide condensatoren
een 1% type (styroflex).
Wanneer voor het inschakelen Link1
wordt gesloten wordt de oscillatorfrequentie
gemeten en op het display
weergegeven. Zo kunt u eventueel een
andere C van 1000pF proberen, of een
extra C x parallel zetten... op de print is
hier plaats voor. Probeer zo goed mogelijk
een frequentie van 550kHz te
bereiken.
Zelf gebruik ik l000pF styroflex C's
218 CQ-PA 2005 | NR 7/8
en heb enkele 1% condensatoren gemeten
die slechts 3 tot 5pF afwijken
van de opdruk op de C. Het is de vraag
hoe precies de capaciteit nog is van
een 10 jaar oude condensator... we mogen
echter aannemen dat een 10 jaar
oude condensator niet zo snel meer zal
verouderen als een gloednieuwe.
Wanneer SI tijdens het inschakelen
van de LC-meter in de stand 'L' staat
zal de oscillator niet werken omdat de
82|uH spoel niet aan massa ligt. Op het
display staat dan de tekst 'Spoel ??' en
de calibratie klopt dan niet meer. Zet
voor het inschakelen SI in de stand
'C' of sluit de meetklemmen kort en
Afstandbussen
Moertje M2,5
Bodem
Boutje M2,5
start op in de stand 'L'. Zo kunnen we
ook calibreren met de spoel van 82μH
aan massa.
De drukknop 'Zero' heeft een resetfunctie
en start het programma opnieuw
op.
Bijzondere omstandigheden
Als je een weerstand van lkΩ tussen
de meetklemmen plaatst en S1 in de
stand 'C' zet dan meet je een C van
circa 200pF. De weerstand belast de
LC-kring en de 1kΩ-weerstand wordt
voor een condensator aangezien.
Wanneer je een spoel meet met een te
hoge ohmse weerstand, bijvoorbeeld
een spoel met veel windingen van dun
M2,5 draad tappen
Frontplaat
[Display
Printplaat
Boutje M2,5
Inbouw voorbeeld met headerpin en bus, boutje door frontpaneel
of draad tappen in frontpaneel. Bij geringe inbouwdiepte draadjes van
~3cm lengte gebruiken i.p.v header pin-bus en korte afstandbussen tussen
print en LCD gebruiken, afstand tussen Relais en bodem opvullen
met schuimplastic . Of print omgekeerd op bodem schroeven en draden
van ~5 cm tussen print en display monteren. ( zie foto's ]

draad, dan is de kans groot dat de oscillator
afslaat en op het display 'Spoel
??' verschijnt omdat de 82μH spoel in
serie met de te meten spoel, inclusief
de grote verliezen in de ohmse weerstand,
voor een beroerde Q van de totale
kring zorgt.
Wijzigingen
Zoals eerder gezegd heb ik niet alles
zomaar overgenomen. De aansturing
van het display in het programma voor
de PIC was geschreven voor het display
dat Phil, VK3BHR, in zijn bezit
had. Met de displays die in Nederland
verkrijgbaar/gangbaar zijn werkte het
programma niet naar behoren. De verschillen
zitten in de aanstuurelektronica
(achterop het display) en de software
in de PIC-processor moet hier op
aangepast zijn. De in ons land meest
voorkomende 1x16 LCD-display's
hebben een Hitachi HD44780 controller
(regel 1 = 0x00 0x07 en regel 2 =
0x40 0x47). De HD44780 kan slechts
2 regels van ieder 8 karakters aanstu-
!! Let op de plaatsing van de IC's !!
Draai de loper van de 10K pot zoals afgebeeld.
Headerpin niet plaatsen bij kleine behuizing.
CQ-PA 2005 | NR 7/8 219

en terwijl het display van Phil als één
regel van 16 karakters moet worden
aangestuurd.
Ik moest de software veranderen zodat
de eerste 8 karakters naar regel 1 worden
gestuurd en de volgende 8 naar
een 'virtuele' regel 2. Het display laat
dit dan als één regel van 16 karakters
zien...
Als je de draadbrug (LK2) aan pen 10
van de 16F84 weglaat kan een LCDdisplay
met een andere controller worden
gebruikt die één regel van 16 karakters
als één geheel aanstuurt (0x00
OxOF).
Wanneer de LC-meter wordt ingeschakeld
blijft het display enkele seconden
donker omdat de software de
oscillator de tijd geeft om stabiel te
worden. Je krijgt dan het idee dat er
niets gebeurt maar ondertussen wordt
de calibratie gestart. Die 'dode' displaytijd
heb ik opgevuld door het display
de tekst 'Calibreren' te laten
weergeven.
In de aansturing van het relais zat oorspronkelijk
een transistor. Die heb ik
weggelaten en de PIC stuurt nu het
6V-relais rechtstreeks aan. Dit maakt
het printontwerp weer wat eenvoudiger.
Een 4MHz keramische resonator
kan i.p.v, het kristal worden gebruikt;
de 22pF condensatoren vervallen dan
... er moet dan wel een extra massagaatje
worden geboord.
220 CQ-PA 2005 | NR 7/8
Het gebruik
De meter is vrij nauwkeurig en persoonlijk
boeit het mij niet of ik tot op
de pF nauwkeurig meet; hiervoor zijn
vele malen duurdere apparaten in omloop.
Enkele door mij gemeten 1%
condensatoren wijken een 3 tot 5pF af
van de opdruk... dit is mede afhankelijk
van de tolerantie van de twee Cs
van 1000pF op de print.
Kleine C's heb ik gemeten met een afwijking
van 0,5 tot 2pF van de opdruk.
15pF werd 15,5pF en 47pF werd
45pF. Een multilayer C met de opdruk
0,22uF meet 0,23uF. Het maximale
meetbereik voor C's ligt bij 838nF en
voor de L bij 83,8mH.
Echt interessant wordt het pas als we
een C of L hebben zonder of met een
slecht leesbare opdruk. Dan is meteen
duidelijk of die voor je doel bruikbaar
is.
Ook het bepalen van de AL-waarde van
ringkernen gaat uitstekend. Je legt dan
een paar windingen door de kern en
meet de zelfinductie. Met de formule
AL = (L x 1000) / N bereken je dan de
AL-waarde van de kern.
Denk er aan dat iedere draad die door
het gat van de kern gaat een winding
is.

Krokodillen bekjes
Op het schetsje ziet u hoe de twee krokodillenbekjes
stevig aan de behuizing
zijn bevestigd.
Het betreft hier twee krokodillenbekken
van Hirschmann.
Oorspronkelijk zijn deze bekken bestemd
om op 2mm meetpennen geschoven
te worden.
Eerst solderen we een draad in iedere
klem. Om de kunststof buitenkant laat
zich prima een M5 moer draaien en
deze moer wordt dan vastgelijmd op
het kastje met secondenlijm. (Mij bevalt
'Pattex Supergel' het beste, PA3
FFZ.)
Natuurlijk zijn er eerst twee gaten in
het kastje geboord waar de twee
kunststof 'halzen' van de krokodillenklemmen
goed doorheen gaan.
Nadat de eerste moeren zijn vastgelijmd
heeft het geheel al wat stevigheid
gekregen en die wordt nog aanzienlijk
vergroot door op iedere klem
nog een tweede moer aan de andere
kant van de wand van de behuizing te
lijmen.
draad
draad
Alle onderdelen van de LC-meter, zoals
een geprogrammeerde PIC 16F84,
kunnen door HAJÉ ELECTRONICS
worden geleverd. Aan een compleet
bouwpakket wordt gewerkt.
73 de Egbert, PAoEJH
M5moer behuizing M5 moer krokodillen bek
lijmen
Meer info over het programmeren van
PIC's en over het door Egbert gebruikte
display kunt u vinden op de homepage
van PA3FFZ:
http://home.hetnet.nl/~ba8tian/
index.html
De 'zelfbranders' kunnen de hex-file
voor de 16F84 vinden in het 'archief'
van de website van de afdeling Zuid-
Limburg
http://www.pi4zlb.nl...
Op deze website zijn nog meer leuke
projecten voor de radioamateur te vinden.
Onderdelenlijst
Weerstanden
1 x33Ω
1 x 1kΩ
1 x 10kΩ
1 x l0kΩ Pot
2 x 47kΩ
3 x l00kΩ
Condensatoren
2 x 22pF
2 x l000pF 1%
4 xl00nF
4 x l0μF tantaal
solderen
kunststof krokodillenbek
Overige onderdelen
LCDYM161-01
4MHz kristal
PIC 16F84-04
Spoel 82μH
LM311N
6V relais 1 x om
78L05
Schak. 2 x om (L-C)
1N4001
Schak. 1 x om (aan/uit)
16 pol. header
2 x drukknop