Cyfrowy_miernik_pojemnosci.pdf

Cyfrowy miernik pojemności

P R O J E K T Y

Cyfrowy miernik

pojemności

AVT−512

Do typowych prac

w†elektronicznym laboratorium

wystarczaj¹ tanie multimetry,

zazwyczaj bez takich funkcji,

jak na przyk³ad pomiar

pojemnoúci. A†jeøeli musimy

zmierzyÊ pojemnoúÊ

kondensatora?

Rekomendacje : polecany

tym, ktÛrzy musz¹ wzbogaciÊ

swoje laboratorium o przyrz¹d

do pomiaru pojemnoúci.

Podstawowym przyrz¹dem po-

miarowym w†pracowni elektronika

jest woltomierz. Bardziej przydat-

ny jest jednak miernik uniwersal-

ny, za pomoc¹ ktÛrego moøna

zmierzyÊ napiÍcie, pr¹d i†rezys-

tancjÍ, gdyø pomiar tych wielkoú-

ci jest najczÍúciej wykonywany

podczas budowy i†naprawy urz¹-

dzeÒ. Rzadziej s¹ uøywane mier-

niki pojemnoúci czy indukcyjnoú-

ci, a†to dlatego, øe z†regu³y uøywa

siÍ gotowych elementÛw fabrycz-

nych, na ktÛrych znajduj¹ siÍ

oznaczenia okreúlaj¹ce wartoúÊ ich

indukcyjnoúci lub pojemnoúci.

Sprawa siÍ jednak komplikuje,

jeøeli elementy te wykonane s¹

w†technologii SMD, gdyø ma³e

wymiary utrudniaj¹ ich opis. Dla-

tego producenci czÍsto zamiast

pe³nych oznaczeÒ danego elemen-

tu stosuj¹ oznaczenia skrÛcone,

ktÛre umoøliwiaj¹ zidentyfikowa-

nie rodzaju elementÛw. Odczyt

wartoúci rezystancji nie sprawia

problemÛw, gdyø wartoúÊ ta jest

przedstawiona w†postaci cyfr war-

toúci oraz mnoønika (analogicznie

jak w†przypadku kodu paskowe-

go). W†przypadku kondensatorÛw

sprawa siÍ komplikuje, gdyø opis

posiadaj¹ tylko kondensatory tan-

talowe i†elektrolityczne, natomiast

kondensatory ceramiczne nie po-

siadaj¹ zazwyczaj øadnych ozna-

czeÒ. Dlatego ich wartoúÊ jest

znana jedynie wtedy, gdy znajdu-

j¹ siÍ w†opisanym pude³ku lub

taúmie. Po wlutowaniu identyfika-

cja takiego kondensatora nie jest

moøliwa, a†kondensatory pocho-

dz¹ce z†demontaøu s¹ praktycznie

bezuøyteczne. Problem identyfika-

cji kondensatorÛw SMD moøna

rozwi¹zaÊ przez zmierzenie ich

pojemnoúci za pomoc¹ miernika

pojemnoúci. BudowÍ takiego mier-

nika przedstawiono w†artykule.

Miernik zosta³ zbudowany

w†postaci sondy z†czujnikiem

szpilkowym, co umoøliwia ³atwe

do³¹czenie wejúÊ pomiarowych

miernika do kondensatorÛw SMD.

Przyrz¹d przeznaczony jest g³Ûw-

nie do pomiaru pojemnoúci kon-

densatorÛw†umieszczonych w†obu-

dowach SMD, jednak dziÍki za-

stosowaniu dodatkowego z³¹cza

moøliwy jest rÛwnieø pomiar po-

jemnoúci kondensatorÛw umiesz-

czonych w†obudowach do monta-

øu przewlekanego.

Zastosowane z³¹cze umoøliwia

do³¹czenie elementÛw o†rastrze 100

mil, 200 mil, 300 mil, 400 mil,

dlatego moøliwe jest takøe ³atwe

mierzenie pojemnoúci trymerÛw.

Miernik umoøliwia pomiar po-

jemnoúci w†zakresie 1†pF...10

jednak dla pojemnoúci rÛwnej 10

F czas wykonywania pomiaru

wynosi 10 sekund, co w†praktyce

trwa zbyt d³ugo, dlatego naleøy

przyj¹Ê, øe†maksymalna mierzona

pojemnoúci wynosi oko³o 1†

Czas wykonywania pomiaru jest

wprost proporcjonalny do pojem-

noúci i†wynosi oko³o 1†sekundy na

1†

F mierzonej pojemnoúci. Wynik

pomiaru jest przedstawiany na

czterech wyúwietlaczach siedmio-

segmentowych: na trzech pozy-

cjach jest wyúwietlany wynik po-

Elektronika Praktyczna 5/2003

Cyfrowy miernik pojemności

Rys. 1. Schemat elektryczny miernika pojemności kondensatorów

miaru, a†na czwartej jest podawa-

ny mnoønik (piko, nano, mikro).

PojemnoúÊ jest mierzona w†jednym

z†zakresÛw pomiarowych, a†na-

stÍpnie wynik jest odpowiednio

formatowany, aby mÛg³ byÊ wy-

úwietlony na trzech cyfrach wy-

úwietlacza. W† tab. 1 przedstawio-

no zakresy pomiarowe, format wy-

úwietlania i†rozdzielnoúÊ pomiaru

miernika. Wyúwietlanie wyniku na

trzech cyfrach nie pozwala na

prezentacje wyniku pomiaru z†bar-

dzo duø¹ rozdzielczoúci¹, lecz z†za-

³oøenia nie jest to przyrz¹d do

bardzo dok³adnych pomiarÛw, a†do

szacunkowego okreúlenia pojem-

noúci badanego kondensatora i†na

tej podstawie przypisanie mu war-

toúci z†szeregu.

x†14b, 64 bajty pamiÍci operacyj-

nej RAM oraz 128 bajtÛw nieulot-

nej pamiÍci typu EEPROM. Pro-

cesor moøe byÊ taktowany syg-

na³em generowanym przez we-

wnÍtrzny generator RC albo gene-

rator z zewnÍtrznymi elementami

RC lub zewnÍtrznym rezonatorem

kwarcowym. Pomiar pojemnoúci

jest oparty na pomiarze czasu,

wiÍc wymagana jest jak najwiÍk-

sza jego dok³adnoúÊ odmierzania.

Dlatego jako ürÛd³o sygna³u zega-

rowego zastosowano generator

z†rezonatorem kwarcowym. CzÍs-

totliwoúÊ zastosowanego rezonato-

ra jest maksymaln¹ dopuszczaln¹

dla tego procesora. Dla tej czÍs-

totliwoúci jeden cykl maszynowy

procesora wynosi 200 ns. Duøa

szybkoúÊ pracy procesora jest ko-

nieczna, gdyø najkrÛtszy odcinek

czasu, jaki procesor musi zmie-

rzyÊ, jest rÛwny 1†

sta³ych linii. Wejúcie zerowania

procesora zosta³o skonfigurowane

jako wejúcie cyfrowe, a†sygna³

zerowania po w³¹czeniu zasilania

jest generowany przez wewnÍt-

rzny obwÛd.

ChoÊ miernikim steruje mikro-

kontroler, to pomiaru pojemnoúci

dokonuje uk³ad US2. Uk³ad ten

jest nowsz¹ wersj¹ ciesz¹cego siÍ

nies³abn¹c¹ s³aw¹ uk³adu NE555.

Uk³ad ICM7555 wykonany jest

w†technologii CMOS, co znacznie

zmniejszy³o - w†stosunku do wer-

sji bipolarnej - pobierany przez

niego pr¹d. Uk³ad US2 pracuje

w†trybie monostabilnym, dlatego

po podaniu krÛtkiego impulsu na

wejúcie TR na wyjúciu OUT po-

jawia siÍ poziom wysoki. Czas

trwania tego poziomu jest úciúle

zaleøny od po³¹czonych szeregowo

Budowa i†dzia³anie

Schemat elektryczny miernika

pojemnoúci przedstawiono na rys.

1. Od strony funkcjonalnej urz¹-

dzenie moøna podzieliÊ na dwa

bloki: pomiaru pojemnoúci

i†wyúwietlania. Blok pomiaru po-

jemnoúci sk³ada siÍ mikrokontro-

lera typu PIC12F629. Zawiera on

w†swoim wnÍtrzu pamiÍÊ progra-

mu typu Flash o†pojemnoúci 1k

s, co przy

pracy procesora z rezonatorem

o†standardowej czÍstotliwoúci

4†MHz nie jest moøliwe.

Procesor posiada tylko szeúÊ

linii wejúcia/wyjúcia, z†czego dwie

zosta³y zajÍte przez rezonator

kwarcowy, dlatego konieczne jest

wykorzystanie wszystkich pozo-

Tab. 1. Zakresy pomiarowe miernika

pojemności

Zakres

Zakres Rozdziel-

Rozdziel-

Format

Przyk³ad

czoœæ wyœwietlania

wyœwietlania

Elektronika Praktyczna 5/2003

Zakres

Rozdziel-

Format

Przyk³ad

czoœæ

wyœwietlania

Cyfrowy miernik pojemności

rezystancji rezystora R3 i†potencjo-

metru PR1 oraz do³¹czonej pojem-

noúci Cx i†jest wyraøony wzorem:

t†= 1,05*(R3+PR1)*Cx. Poniewaø re-

zystancja jest sta³a, to czas trwania

impulsu wyjúciowego jest zaleøny

od do³¹czonej pojemnoúci (w ten

sposÛb okreúla siÍ jej wartoúÊ).

Do sterowania wyúwietlaczami

zastosowano specjalizowany uk³ad

typu SAA1064, ktÛry moøe stero-

waÊ dwoma lub czterema wyúwiet-

laczami. Przy wspÛ³pracy z†dwo-

ma wyúwietlaczami jeden wyúwiet-

lacz jest pod³¹czany do wyjúÊ

P1...P8, a†drugi do wyjúÊ P9...P16.

Wyúwietlacze musz¹ byÊ typu ze

wspÛln¹ anod¹ i†anody te s¹ do-

³¹czone do plusa napiÍcia zasila-

nia. Przy wspÛ³pracy z†czterema

wyúwietlaczami konieczne jest ich

sterowanie w†sposÛb†multiplekso-

wy. W†tym trybie w†danej chwili

úwiec¹ tylko dwa wyúwietlacze

za³¹czone przez jeden z†tranzysto-

rÛw, nastÍpnie te wyúwietlacze s¹

wygaszane i†nastÍpuje úwiecenie

drugiej pary wyúwietlaczy. Prze³¹-

czanie pomiÍdzy wyúwietlaczami

jest wykonywane tak szybko, øe

widoczne jest jednoczesne úwiece-

nie wszystkich wyúwietlaczy. Pra-

ca wewnÍtrznego uk³adu steruj¹ce-

go wyúwietlaniem danych na wy-

úwietlaczu jest wykonywana

w†oparciu o†wewnÍtrzny generator

wspÛ³pracuj¹cy z†zewnÍtrznym

kondensatorem C8 i†to od jego

wartoúci zaleøy czÍstotliwoúÊ pra-

cy wewnÍtrznego multipleksera,

a†tym samym czÍstotliwoúÊ prze-

³¹czania wyúwietlaczy. Dodatkowo

moøna regulowaÊ natÍøenie pr¹du

p³yn¹cego przez diody wyúwietla-

cza. Wyúwietlacze mog¹ byÊ zasi-

lane pr¹dem o†wartoúci 3†mA,

6†mA i†12 mA. WartoúÊ natÍøenia

pr¹du jest okreúlana poprzez wpis

do rejestru steruj¹cego uk³adu.

Najwaøniejsz¹ zalet¹ uk³adu

SAA1064 jest ³atwoúÊ jego stero-

wania przez uk³ad zewnÍtrzny,

gdyø interfejs komunikacyjny to

I 2 C i†do sterowania wymagane s¹

tylko dwa wyprowadzenia. Fakt

ten jest bardzo istotny w†przedsta-

wionym uk³adzie, gdyø zastosowa-

ny mikrokontroler ma ma³¹ liczbÍ

wyprowadzeÒ. Obs³uga wyúwiet-

lacza przez procesor ogranicza siÍ

tylko do wpisania danych, a†po-

zosta³y†czas procesor moøe po-

úwiÍciÊ na wykonywanie innych

zadaÒ. Podstawowy adres, pod

Rys. 2. Format danych wysyłanych do układu SAA1064

ktÛrym zg³asza siÍ uk³ad SAA1064

na magistrali I 2 C jest rÛwny

0†1†1†1†0†A1 A0 0†i†moøe byÊ zmie-

niony w†przypadku pracy kilku

takich samych uk³adÛw na jednej

magistrali. Istnieje moøliwoúÊ zmia-

ny dwÛch bitÛw adresu oznaczo-

nych jako: A0 i†A1. WartoúÊ tych

bitÛw jest okreúlana poprzez war-

toúÊ napiÍcia podanego na wejúcie

ADR. Wartoúci napiÍcia podanych

na to wejúcie i†odpowiadaj¹ce mu

wartoúci bitÛw A0 i†A1 s¹ przed-

stawione w† tab. 2.

Sterowanie uk³adem SAA1064

polega na wpisaniu do jego re-

jestru konfiguracyjnego wartoúci

okreúlaj¹cej wymagany tryb pracy,

a†nastÍpnie wpisanie wartoúci od-

powiedniej dla kaødego wyúwiet-

lacza. Format danych wysy³anych

do uk³adu SAA1064 przedstawio-

no na rys. 2 .

Transmisja jest inicjowana

przez podanie adresu uk³adu, na-

stÍpnie podawany jest adres we-

wnÍtrznego rejestru, do ktÛrego

maj¹ byÊ zapisane dane, a†w†dal-

szej kolejnoúci mog¹ byÊ zapisy-

wane dane do kolejnych rejest-

rÛw. Po wpisie danych do rejestru

zawartoúÊ licznika adresowego zo-

staje zwiÍkszona o†jeden i†moøna

podaÊ dane przeznaczone do ko-

lejnego rejestru, bez koniecznoúci

kaødorazowego podawania adresu

konkretnego rejestru.

Takie rozwi¹zanie umoøliwia

jednoczesny zapis danych do

wszystkich rejestrÛw lub tylko do

jednego wybranego.

Wartoúci rejestru adresu oraz

odpowiadaj¹ce mu rejestry s¹

przedstawione w† tab. 3 . Poniewaø

w†uk³adzie SAA1064 znajduje siÍ

tylko piÍÊ rejestrÛw, do ustalenia

konkretnego numeru brane s¹ tyl-

ko trzy bity: SA, SB, SC.

Rejestr kontrolny, znajduj¹cy

siÍ pod adresem ì0î, s³uøy do

ustalenia trybu pracy uk³adu

SAA1064 - znaczenie poszczegÛl-

nych bitÛw tego rejestru jest

przedstawione w† tab. 4 .

W†mierniku do rejestru kont-

rolnego wpisywana jest wartoúÊ

00100111, co oznacza, øe sterowa-

ne s¹ cztery wyúwietlacze w†try-

bie dynamicznym, a†pr¹d steruj¹-

cy poszczegÛlnymi segmentami

wynosi 6†mA. Taka wartoúÊ pr¹du

steruj¹cego jest wystarczaj¹ca,

gdyø zastosowane wyúwietlacze s¹

niewielkie, a†odczyt jest wykony-

wany z†ma³ej odleg³oúci.

Po ustawieniu trybu pracy

uk³adu SAA1064 moøna wpisaÊ

odpowiednie wartoúci do poszcze-

gÛlnych rejestrÛw cyfr. Wpisywa-

ne dane musz¹ byÊ wczeúniej

przekszta³cone na kod wyúwietla-

cza siedmiosegmentowego.

W†przedstawionym uk³adzie wy-

úwietlacze s¹ do³¹czone inaczej

niø jest to sugerowane przez

producenta: inne jest przyporz¹d-

kowanie poszczegÛlnych cyfr do

rejestrÛw uk³adu SAA1064. RÛø-

nica polega na tym, øe†dane z†re-

jestru cyfry 1†s¹ wyúwietlane na

wyúwietlaczu DP1, z†rejestru cyfry

3†na wyúwietlaczu DP2, z†rejestru

cyfry 2†na wyúwietlaczu DP3,

a†z†rejestru cyfry 4†na wyúwietla-

czu DP4. Nie wp³ywa to na pracÍ

uk³adu SAA1064, a†wymaga jedy-

nie innego sterowania przez pro-

cesor.

Procedury odpowiedzialne za

wysy³anie danych do uk³adu SA-

A1064 przedstawiono na list. 1.

Obs³uga uk³adu SAA1064 jest

wykonywana za pomoc¹ dwÛch

procedur. Procedura pierwsza s³uøy

do zapisu trybu pracy do rejestru

konfiguracyjnego. Przy wywo³aniu

Tab. 2. Zakres napięcia podanego

na wejście ADR i odpowiadająca mu

wartość adresu układu SAA1064

Adres

Napiêcie na wejœciu ADR

AA1 A0

AA0

Minimum Typowo

Typowo Maksimum

Maksimum

Tab. 3. Adresy poszczególnych

rejestrów

SSB

Adres

Rejestr

Elektronika Praktyczna 5/2003

Adres

AA1

AA0

Minimum

Typowo

SSC

SSA

Cyfrowy miernik pojemności

Tab. 4. Funkcje poszczególnych

bitów rejestru kontrolnego układu

SAA1064

! " # $ #% %&'()

(*(+, #% )+

! " # ' )+#% %&#%,,)

(*(+, #% )+

! -*(+, #%, &+&&(. $%,

! -*(+, #%, &+&&(/0#%,

! -*(+, #%, &+&&(. $%,

! -*(+, #%, &+&&(/0#%,

! 1,$2 ($%$3+, (*(+, #%,

% ,

! 4,( +, 0',) &)5

! 4,( +, 0',) )5

+,6(

List. 1. Procedury służące do komunikacji procesora z układem SAA1064

//************************************************************************//

//Definicja stalych

#define SAA1064_adres_wr 0b01110000 //adres zapisu danych, jesli A0=0, A1=0

#define SAA1064_adres_re 0b01110001 //adres odczytu danych jesli A0=0, A1=0

#define digit2_3m 0b00010110 //2 wyswietlacze I=3mA

#define digit2_6m 0b00100110 //2 wyswietlacze I=6mA

#define digit2_12m 0b01000110 //2 wyswietlacze I=12mA

#define digit4_3m 0b00010111 //4 wyswietlacze I=3mA

#define digit4_6m 0b00100111 //4 wyswietlacze I=6mA

#define digit4_12m 0b01000111 //4 wyswietlacze I=12mA

//************************************************************************//

// Zapisuje konfiguracje do SAA1064 //

//************************************************************************//

SAA1064_write_control(int control)

{

I2C_start(); //start transmisji I2C

I2C_write(SAA1064_adres_wr); //zapis adresu układu SAA1064

I2C_write(0);

//podanie sub-adresu = 0, bo to zapis konfiguracji

I2C_stop();

//koniec transmisji I2C

}

//************************************************************************//

// Zapisuje dane na wyswietlaczu o numerze podanym w numer //

//************************************************************************//

SAA1064_write_digit(int numer, int dig)

{

I2C_start(); //start transmisji I2C

I2C_write(SAA1064_adres_wr); //zapis adresu układu SAA1064

I2C_write(numer);

//zapis numery cyfry, której dotyczy wpis (1...4)

tej procedury naleøy podaÊ jako

parametr liczbÍ wyúwietlaczy oraz

ich pr¹d sterowania. Wartoúci

parametrÛw dla poszczegÛlnych try-

bÛw pracy s¹ zdefiniowane na

pocz¹tku listingu (polecenie wyko-

nywane w†mierniku ma postaÊ:

SAA1064_write_control(digit4_6m) .

Zapis danych do konkretnego wy-

úwietlacza wykonuje druga proce-

dura. Przy wywo³ywaniu tej pro-

cedury naleøy podaÊ numer wy-

úwietlacza oraz wartoúÊ, jaka ma

byÊ na nim wyúwietlona. Numer

wyúwietlacza musi zawieraÊ siÍ

w†przedziale 1...4, a†dana moøe byÊ

dowoln¹ wartoúci¹ jednobajtow¹.

Aby jednak na wyúwietlaczu by³y

wyúwietlane cyfry, podana dana

musi byÊ tak dobrana, aby powo-

dowa³a zapalenie odpowiednich

segmentÛw wyúwietlacza.

Do stabilizowania napiÍcia za-

silania ca³ego uk³adu miernika

zastosowano monolityczny stabili-

zator typu LM7805, a†kondensato-

ry C1...C4 dodatkowo filtruj¹ to

napiÍcie. Aby zabezpieczyÊ ca³y

uk³ad przed uszkodzeniem

I2C_write(dig);

//zapis wartości do rejestru podanego wczesniej

I2C_stop();

//koniec transmisji I2C

}

//************************************************************************//

w†przypadku b³Ídnie do³¹czonego

napiÍcia zasilania, zastosowano

diodÍ prostownicz¹ D1.

dania impulsu o†poziomie niskim

na wejúcie TRIGGER. Impuls ten

powoduje zmianÍ stanu przerzut-

nika, a†w†konsekwencji pojawie-

nia siÍ na wyjúciu OUTPUT po-

ziomu wysokiego oraz zablokowa-

nie tranzystora wyjúciowego. Za-

blokowanie tranzystora wyjúcio-

wego spowoduje, øe do³¹czona

pojemnoúÊ bÍdzie ³adowana przez

rezystor R3 i†potencjometr PR1.

Proces ten bÍdzie trwa³ do mo-

mentu osi¹gniÍcia na badanym

kondensatorze napiÍcie rÛwnego

2/3 napiÍcia zasilania. Kontrola

wartoúci tego napiÍcia jest prze-

prowadzana przez komparator A,

gdyø jego wejúcie TRH (THRES-

HOLD) jest po³¹czone z†biegunem

badanego kondensatora. Po osi¹g-

niÍciu wymaganej wartoúci napiÍ-

cia nastÍpuje zmiana stanu prze-

rzutnika i†proces ³adowania kon-

densatora zostaje zatrzymany,

a†wyjúcie OUT (OUTPUT) ponow-

nie przyjmie poziom niski. Po

odpowiednim skalibrowaniu war-

toúci rezystancji R3 i†PR1 czas

trwania generowanego impulsu

odpowiada 1†

Metoda pomiaru

pojemnoúci

Zastosowana metoda pomiaru

pojemnoúci polega na pomiarze

czasu trwania impulsu generowa-

nego przez przerzutnik monosta-

bilny ICM7555 o budowie wewnÍt-

rznej przedstawionej na rys. 3 .

Pomiar jest przeprowadzany

nastÍpuj¹co: w†stanie spoczynko-

wym na wyjúciu OUTPUT panuje

poziom niski wymuszony stanem

przerzutnika zbudowanego z†bra-

mek. Taki poziom powoduje rÛw-

nieø wysterowanie tranzystora

wyjúciowego, co wymusza na wyj-

úciu DIS (DISCHARGE) poziom

niski. Poniewaø do tego wypro-

wadzenia jest do³¹czany badany

kondensator, to zostaje on roz³a-

dowany. RozpoczÍcie cyklu po-

miarowego rozpoczyna siÍ od po-

s dla pojem-

noúci†1†pF. Taka zaleønoúÊ znacz-

nie u³atwia obliczanie wartoúci

pojemnoúÊ przez procesor.

Fragment programowej realiza-

cji procedury pomiaru czasu trwa-

nia impulsu generowanego przez

uk³ad ICM7555 jest przedstawiony

na list. 2 . Pomiar czasu jest

wykonywany za pomoc¹ wewnÍt-

rznego licznika Tmr1, ktÛry jest

skonfigurowany do zliczania im-

pulsÛw z†wewnÍtrznego oscylatora

zegarowego (f=fosc/4). Licznik ten

Rys. 3. Budowa wewnętrzna układu ICM7555

Elektronika Praktyczna 5/2003

I2C_write(control);

//zapis wartości do rejestru konfiguracyjnego

Cyfrowy miernik pojemności

List. 2. Fragment procedury pomiaru i wyświetlania pojemności

//****************************************************************************************//

// Procedura pomiaru i wyświetlania pojemności

//****************************************************************************************//

get_c()

{int i;

bit_clear(t1con,0); //zatrzymaj licznik tmr1

tmr1l=0;

//wyzeruj rejestry licznika Tmr1

µ !7 !

!7 µ $

&!& µ $8& µ $!7$

µ $!7!

µ !

Jak widaÊ, pojemnoúÊ zastoso-

wanego licznika znacznie przewy-

øsza wymagan¹ wartoúÊ maksymal-

n¹. Pomiar rozpoczyna siÍ od

zatrzymania licznika Tmr1, nastÍp-

nie zerowane s¹ rejestry licznika

Tmr1 (tmr1l, tmr1h) oraz zmienna

c_high . NastÍpnie na wejúcie TR

(TRIGGER) uk³adu ICM7555 jest

podawany krÛtki impuls powodu-

j¹cy rozpoczÍcie ³adowania kon-

densatora, ktÛrego pojemnoúÊ mie-

rzymy. Jednoczeúnie wyjúcie OUT

zmieni swÛj poziom na wysoki,

a†w†procesorze zostanie w³¹czony

licznik Tmr1. RozpoczÍty w†ten

sposÛb cykl pomiarowy bÍdzie

trwa³ do momentu powrotu wyj-

úcia OUT uk³adu US2 do poziomu

niskiego. BÍdzie on spowodowany

osi¹gniÍciem na badanym konden-

satorze wymaganej wartoúci napiÍ-

cia. NastÍpnie zatrzymany zostanie

licznik Tmr1, a†zawartoúÊ jego

dwÛch rejestrÛw tmr1l i†tmr1h

zostanie przepisana do 16-bitowej

zmiennej c_low . Zmienna ta, wraz

ze zmienn¹ c_high , zostanie prze-

tworzona na zmienn¹ 32-bitow¹

c_var . W†zmiennej tej znajduje siÍ

ca³kowita liczba zliczonych impul-

sÛw podczas cyklu pomiarowego.

Zliczona liczba impulsÛw odpo-

wiada liczbie 200 ns odcinkÛw

czasu, dlatego aby przetworzyÊ tÍ

wartoúÊ na pojemnoúÊ, naleøy po-

dzieliÊ j¹ przez piÍÊ. Tak uzyska-

ny wynik naleøy jeszcze skorygo-

waÊ o†czas reakcji uk³adu ICM7555

na impuls wyzwalaj¹cy. Po wyko-

naniu wszystkich zabiegÛw obli-

czeniowych, w†zmiennej c_var

znajduje siÍ wartoúÊ odpowiadaj¹-

ca wartoúci zmierzonej pojemnoú-

ci. Ze wzglÍdu na trzycyfrow¹

rozdzielczoúÊ wyúwietlania pojem-

tmr1h=0;

c_high=0;

//wyzeruj pomocniczą komórkę licznika czasu

enable=0;

//wyzwolenie impulsu ICM7555

enable=1;

bit_set(t1con,0);

//włącz licznik tmr1

while(tin)

//dopóki na wejściu tin stan wysoki, to licz impulsy

if(tmr1i)

//jeśli przepełnienie tmr1, to zwiększ c_high

{

tmr1i=0;

c_high++;

}

bit_clear(t1con,0); //zatrzymaj tmr1

c_low=make16(tmr1h,tmr1l); //zapisz rejestry licznika Tmr1 to c_low

c_var=make32(c_high,c_low); //zapisz c_low i c_high do c_var, tworzy liczbę 32-bitową

c_var/=5;

//wynik trzeba podzielić/5, aby wartość odpowiadała us

if(c_var<18) c_var=0;

//należy odjąć 18, aby bez pojemności wynik był =0

else c_var-=18;

//jeśli bez pojemności wynik jest mniejszy od 18, to wpisz 0

if(c_var>999999)

//jeśli 1000000 lub więcej, to wynik w uF - max 9.99uF

c_var/=10000; //podziel 10000, aby były tylko trzy znaczące cyfry

//procedura wyświetlająca c_var w formie dziesiętnej na trzech cyfrach

//dodatkowo zostanie zapalona kropka na wyświetlaczu nr 1

//a na wyświetlaczu czwartym zostanie wyświetlony znak “u”

}

else if(c_var>99999)

//jeśli 100000 lub więcej, to zakres wynik w nF-max 999nF

{

c_var/=1000; //podziel, aby wynik był trzycyfrowy

//procedura wyświetlająca c_var w formie dziesiętnej na trzech cyfrach

//kropka nie zostanie zapalona na żadnym wyświetlaczu

//a na wyświetlaczu czwartym zostanie wyświetlony znak “n”

}

else if(c_var>9999)

//jeśli wynik 10000 lub więcej, to zakres nF - max 99,9nF

{

c_var/=100; //podziel, aby wynik był trzycyfrowy

//procedura wyświetlająca c_var w formie dziesiętnej na trzech cyfrach

//dodatkowo zostanie zapalona kropka na wyświetlaczu nr 2

//a na wyświetlaczu czwartym zostanie wyświetlony znak “n”

}

else if(c_var>999) //jeśli wynik 1000 lub więcej, to zakres nF- max 9,99nF

{

c_var/=10; //podziel, aby wynik był trzycyfrowy

//procedura wyświetlająca c_var w formie dziesiętnej na trzech cyfrach

//dodatkowo zostanie zapalona kropka na wyświetlaczu nr12

//a na wyświetlaczu czwartym zostanie wyświetlony znak “n”

}

else

//jeśli wynik mniejszy niż 1000, to zakres pF- max 999pF

{

//procedura wyświetlająca c_var w formie dziesiętnej na trzech cyfrach

//kropka nie zostanie zapalona na żadnym wyświetlaczu

//a na wyświetlaczu czwartym zostanie wyświetlony znak “P”

}

ma pojemnoúÊ rÛwn¹ 16bitÛw

i†umoøliwia zliczenie maksymal-

nie 65535 impulsÛw, co przy

czÍstotliwoúci taktowania proceso-

ra rÛwnej 20 MHz pozwala na

odmierzenie czasu rÛwnego

65535*200 ns = 13,107 ms. Po-

niewaø mierzony czas jest wprost

proporcjonalny do pojemnoúci, to

maksymalna wartoúÊ mierzonej

pojemnoúci wynosi³aby oko³o 13

nF. Aby zwiÍkszyÊ zakres pomia-

rowy, zosta³ wprowadzony dodat-

kowy licznik 16-bitowy c_high .

ZawartoúÊ tego licznika jest zwiÍk-

szana po kaødym przepe³nieniu

licznika Tmr1. W†ten sposÛb zo-

sta³ utworzony 32-bitowy licznik

zliczaj¹cy odcinki czasu rÛwne

200 ns o†pojemnoúci rÛwnej 2 32

(odpowiada to maksymalnej war-

toúci 4294967296). Dla maksymal-

nej wartoúci mierzonej pojemnoúci

przez miernik wymagana pojem-

noúÊ licznika jest rÛwna 50000000.

WartoúÊ ta wynika z†zaleønoúci:

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce miernika pojemności

Elektronika Praktyczna 5/2003

{

//OUT=1

{

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: