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カテゴリー「測定器・装置」の検索結果は以下のとおりです。

水晶発振子チェッカー

NOAA受信用チューナーをRDA5807Mを使い作製中

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今回はSA612Aを使用したダウンコンバーターを追加して確認

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水晶発振器はXOでなく32MHzのクリスタル(秋月で10個購入)を使ってみたが動作不良

オシロスコープ&周波数カウンタで確認したところクリスタルが発振していないようだ

試しにAVR用の16MHzを使ってみたところ問題なく発振したので負荷容量の問題かと思い20pF~100pFを試してみたが駄目

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どうにもならないので「水晶発振の試験器」を参考にしてクリスタルを試験してみたところ10個中1個が発振せず3個が不安定な発振なのが判る

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ブレッドボードでは安定しないと思い基板化して再度確認

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結果は同じだった

今回はクリスタルの選別ができたところで終了

作製した水晶発振子チェッカーは,また使えることだろう

SA612Aで使用する場合,負荷容量を100pFより大きくしないと発振が安定しないという情報もあったので,次回は選別したクリスタルで調整しようと思う

Lメーターを作る(続き)

Lメーター作製の続き,しばらく休日が無かったので空き時間をコツコツ使ってようやく完成

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当初,完成型の「Arduino Pro Mini」を使おうかと考えていたが,サイズ(幅)が広く開けていたスペースでは配置が上手くいかなかったので「ATMega328P」にした
表示もコンパクトサイズのOLEDを採用

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裏の半田面の接続を最適化すると予定していたOLEDが上下逆なった(ユニバーサル基板実装では良くあるw)

ハードウェア

(発振部)

前回まで作製し試行確認していたコンパレーターで構成したフランクリン発振

リファレンスコンデンサーは精度の良い物が望ましいが,多少の誤差は問題なさそうなので5%の積層セラミックを使用

L-Meter_Osc.png

(周波数計測部)

AVRを使用した周波数カウンター

L-Meter_Freq.png

  • S1は発振部と連動
  • リセットは実装していない
ソフトウェア

UNOでテスト中,sprintf()が浮動小数点を実装していないので確認やデバックで嵌った

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スケッチ)(tab4,LF,SJISにしている)

Uncompatinoでスケッチを書き込んで完了

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操作手順

①電源投入後,両端子を接続して(順不同で)2つのキャリブレーションを行う

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②ボタンを押して基本周波数を得る

IMG_20211219_162907.jpg

③SWを切替,ボタンを押してリファレンスコンデンサを接続した周波数を得る

IMG_20211219_162920.jpg

④計測可能となる

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キャリブレーションは順不同で何度行っても構わない(最後に得た値が使用される)

動作検証

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(左)手巻きの5μH(右)手巻きの1.1μH

公称(μH) 自作 DM6243 LC100-A クラップ発振 フランクリン発振
1000(製品) 923.0 960 802.9
680(製品) 518.0 549 442.6
470(製品) 381.9 410 320.2
220(製品) 196.0 214 157.8
100(製品) 90.0 103 68.37 92.49
47(製品) 41.4 52 27.76 42.05
10(製品) 9.2 15 4.362 9.23
5(手巻) 4.6 10 2.018 5 4.78
1.1(手巻) 1.1 6 0.437 1.5 1.26
0.4①(手巻) 0.376 × 0.095 0.78 0.455
0.4②(手巻) 0.369 × 0.143 0.81 0.464
0.3(手巻) 0.256 × 0.093 0.69 0.385
  • クラップ発振とフランクリン発振は周波数カウンタ(PLJ-8LED-C)で計測して算出
  • ×は仕様上計測不可,-は未計測
評価
  • かなり良い結果となり満足(最初から作製すれば良かった)
  • 裏側がむき出しで手が触れると異常となるのでカバーが必要
追記

(2021.12.21追加)

ケースを3Dプリンタで作製(C基板汎用で使える裏蓋とした)

IMG_20211221_210444.jpg

基板をセット,ぴったし入ったのでネジ止めは不要(改良の余地はありそう・・・)

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表カバーは当面なしだが,透明板が良さそうだ

Lメーターを作る

nHオーダーのインダクタンスを計測しようとして手持ちのLCテスターでは範囲外なのに気付き,クラップ発信回路で計測や購入したLCメーターLC100-Aで試したが上手くいかない

本来の目的とは異なる横道のため簡単に済ませるつもりが,正確な装置があっても良いということと面白くなってきたので自作を試してみることにした

作製するものはキャパシタンス計測はLCテスターで問題ないのでインダクタンスのみ計測できるLメーターにする

原理は,https://www.zea.jp/audio/lcm/lcm_01.htm を参考にした

問題となるのが発振回路で正弦波を作っていたのを(要はデジタルの方が簡単ということで)矩形波にする

いろんなサイトを参考に調べたところ,コンパレータIC「LM311」を使ったものか,アンバッファインバーター「74HUC04」を使ったものがある

どちらも手持ちにないので困ったが「LM393」でも大丈夫だろうと試行してみたところ問題なく発振できた

WS_202111202_01.png

低周波数だと綺麗な矩形波が出る

IMG_20211202_140805.jpg

1MHz位になると波形は崩れるが問題はない

IMG_20211202_141305.jpg

ここでL1とC3を変更して最高周波数を調整する

計測するコイルのインダクタンスの値により計測周波数が下がることになるので,周波数カウンタの最大と精度により計測できる範囲が決まるためである

実際,調整したのはL1で,47μH(616kHz~1MHz),100μH(436~767kHz),330μH(416~237kHz),10μH(高周波数すぎる)1mH(低周波数すぎる)と試行してみて100μHを選択

IMG_20211202_162726.jpg

周波数カウンタがあるので,この状態でもCalcと組み合わせて正確なインダクタンスを算出することができる

WS_202111202_02.png

基板化し更にAVRで周波数カウンタを追加できればとスペースを考えて配置

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周波数カウンタは,http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-244.html を参考に「Arduino Frequency Counter Library」を利用

サンプルを動作させてみて問題ないことを確認

IMG_20211204_200024.jpg

矩形波でないと動作しないとのことなのでオシロで確認してみると矩形波のように見えるので大丈夫そうだ

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実際に確認してみると精度も問題ない

IMG_20211203_200325.jpg

後は考えているUIをプログラミングして完成となる

LCメーターLC100-A

0.001μHまで測定可能な安価(¥1,960と5%割引)なLCメーターをAmazonで見つけたので購入していたLCメーター(LC100-A)が届いた

Amazonでレビューが少ないので大丈夫かなと思っているが,どんなもんか確認してみる

IMG_20211119_195850.jpg

その前にマニュアルが無いため使い方が判らないので検索してみた

「LC100-A」で検索すると,https://www.jh4vaj.com/archives/4896 で紹介されていてマニュアル(英語)も見つかった

操作方法

(ボタン)

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赤:0リセット押ボタン

白:静電容量のH/Lトグルボタン

青:インダクタンスのH/Lトグルボタン

黄:静電容量とインダクタンスの測定切替トグルボタン

(ボタンに対する表示)

インダクタンス:Lx,静電容量:Cx,高インダクタンス:Hi.L,高静電容量:Hi.C

(静電容量測定)

テスト端子を開放した状態で赤いボタンを1秒間押し続けると「CALCULATING…」から「CALCULATING…OK」となる(0リセット)

②赤いボタンを離すと「0.00pF」が表示され静電容量を測定できるようになる

③測定対象を放電してテスト端子に接続して測定する

(インダクタンス測定)

テスト端子を短絡した状態で赤いボタンを1秒間押し続けると「CALCULATING…」から「CALCULATING…OK」となる(0リセット)

②赤いボタンを離すと「0.000uH」または「0.000mH」と表示されインダクタンスを測定できるようなる

③測定対象をテスト端子に接続して測定する

(注)測定対象が単位に0リセットする事

ケース

お馴染みThingiverseから調達してケースを印刷

(底側)

IMG_20211121_124913.jpg

(蓋側:以下の状態で印刷した場合)

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(蓋側:上下を変えて印刷した場合)

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上下を変えて印刷しないと底側との結合部の凹凸が綺麗に収まるように印刷できないのだが,下側にサポートが入るため表面となる印刷面が粗くなるのが問題

今後も事もあり調べてみると「サポートインタフェースを有効にする」とサポートとの間を僅かに精密印刷できるそうだ(Cura 4.10.0の設定項目)

WS_20211121_001.png

収まりが悪いが見栄えのする蓋でとりあえず完成させた

IMG_20211121_133504.jpg

検証

インダクタンスの測定検証する

公称値(μH) 測定値(μH) 測定画面
100

68.37

66%(1.5)

IMG_20211121_133958.jpg
47

27.76

58%(1.7)

IMG_20211121_134050.jpg

5(手巻き計算値)

5(クラップ回路測定計算値)

2.018

40%(2.5)

IMG_20211121_134147.jpg

1.1(手巻き計算値)

1.5(クラップ回路測定計算値)

0.437

36%(2.8)

IMG_20211121_134227.jpg

0.4(手巻き計算値)

0.78(クラップ回路測定計算値)

0.095

3倍位(補正)

IMG_20211121_134318.jpg

0.4(手巻き計算値)

0.81(クラップ回路測定計算値)

0.143

3倍位(補正)

IMG_20211121_134354.jpg

0.3(手巻き計算値)

0.69(クラップ回路測定計算値)

0.093

3倍位(補正)

IMG_20211121_134502.jpg

50μH以下では実際の値と50%以上の差があり,インダクタンスが小さくなるにしたがって差が開く傾向にある

結果,クラップ回路測定計算値と並行して正確な値を確認しないとならないようだ

仕様
  • 測定精度:1%
  • 静電容量測定範囲:0.01pF-10uF
  • 最小解像度:0.01pF
  • インダクタンス範囲:0.001uH-100mH
  • 最小解像度:0.001uH
  • 広いインダクタンス測定範囲:0.001mH-100H
  • 最小解像度:0.001mH
  • 大きな静電容量測定範囲:1uF-100mF
  • 最小解像度:0.01uF
  • 試験周波数:コンデンサ、約500kHzのインダクタ、約500Hzの大きなインダクタンス
  • 有効表示桁数:4
  • ディスプレイ:1602 LCD
  • 電源:miniUSBまたは5V電源

STM8S003(8ビットマイクロコントローラ)を使用している

IMG_20211121_152432.jpg

左上のLM311は発振用かな

改造(案)

バックライトが明るすぎるので調整したい

LCDモニター(1602A)の15,16Pinがバックライト電源で(以下の場合)基板のR9をバターンカットして330Ωの抵抗を入れれば良い感じになるそうだ

IMG_20211121_152325.jpg

追加ケース

検証している時間にサポートインタフェースを有効にして蓋側を再印刷した

少しだけ綺麗になった

IMG_20211121_155640.jpg

蓋と底の隙間もなくなった

IMG_20211121_160439.jpg

黒にしたせいもあるが見た目も悪くないようだ(遠目で観ると艶消しの感じとなる)

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