Любой электронщик имеет в своем арсенале мультиметр. С помощью этого инструмента выполняется масса повседневных операций, например, измерение напряжения или сопротивления, прозвонка дорожек на печатной плате, определение полярности диода. Если трезво оценить возможности тонких проводов на щупах, то иногда можно даже измерить силу тока. Функции измерения емкости конденсаторов и температуры встречаются хоть и не во всех мультиметрах, но и редкостью тоже не являются.
В большинстве случаев перечисленных возможностей мультиметра достаточно. Однако, если дело вдруг доходит до катушек индуктивности, мы оказываемся в пролете, ведь функция измерения индуктивности почти никогда не встречается в мультиметрах. Да и с электролитическими конденсаторами есть подвох - например, у моего мультиметра предел измерения емкости равен всего лишь 20 мкФ, в то время как в блоках питания ATX встречаются емкости на 2 порядка больше. В таких случаях нам может пригодиться отдельный специфический прибор - LC-метр. Как можно догадаться из названия, в его обязанности как раз входит измерение индуктивности и емкости :) На Али распространена модель LC100-A, на нее мы сегодня и посмотрим.
Но сначала - небольшая новость. В этот раз у поста есть видео-версия. Из спортивного интереса решил попробовать поработать с видео и смонтировать полноценный ролик с комментариями. Изначально рассчитывал, что ролик будет короткий, но в итоге меня понесло и получился ролик длиной 17 минут. Как уже можно догадаться, видео-версия более подробная по сравнению с этим текстом (хотя некоторые куски текста писались"вдогонку" к видео).
Итак, что мы имеем? Прибор представляет собой некий стенд с габаритами 80x50x28 мм с учетом нижних стоек, без корпуса, с 5 кнопками, классическим знакосинтезирующим ЖК-дипслеем и клеммником для подсоединения подопытного элемента. Посылка пришла в форме пенопластовой коробки и обошлась мне примерно в 700 рублей.
Внутри был сам девайс в антистатическом пакете и пара "крокодилов". Поскольку корпуса здесь нет, равно как и батарейного отсека, возникает логичный вопрос: "А как кормить эту штуку?" Ну, в комплект поставки входит кабель mini-USB длиной примерно 70 см. Впрочем, mini-USB - не единственный способ запитать эту железяку. Кто-то заботливо установил на плату дополнительный разъем под обычный 5-вольтовый адаптер, однако отсутствие веры в человечество не позволяет мне с ходу воткнуть туда первый попавшийся БП. Давайте сначала снимем дисплей и осмотрим плату.
На плате мы видим микроконтроллер STM8, компараторы (почему-то два и разные) и кучу рассыпухи. Рядом с клеммником расположены конденсатор на 100 нФ и катушка индуктивности, что в сочетании с наличием компаратора выдает принцип действия прибора. Схему конкретно для LC100-A мне пока не удалось найти, однако беглый поиск LC-метров сразу показывает, откуда черпалось вдохновение. Подобные устройства уже делались любителями, обычно на контроллерах PIC, иногда AVR. Испытуемый элемент соединяется параллельно с заранее известным конденсатором или катушкой таким образом, чтобы получился колебательный контур. Далее сигнал с этого контура со смещением подается на неинвертирующий вход компаратора, добавляется положительная обратная связь - и получается генератор частоты. Микроконтроллеру остается измерить частоту и вычислить интересующую нас величину, опираясь на формулу Томсона.
Впрочем, хватит высоких материй, перейдем к земным проблемам. Парочку таких уже видно по плате. Во-первых, пессимизм был оправдан - питание с разъемов идет через выключатель прямиком на микроконтроллер (STM8 допускает 5-вольтовое питание) и остальные элементы. Нет защиты от переполюсовки, нет стабилизатора напряжения. Если в случае mini-USB можно не париться, то блок питания можно случайно воткнуть не той полярности и не того напряжения. Допустим, было жалко места, но уж хотя бы один лишний диод Шоттки можно было и вкорячить. Ну да ладно, здесь достаточно знать и избегать. А вот вторая проблема поинтереснее - нечитаемый текст вследствие зашкала контрастности. И это при отстутствии подстройки контрастности дисплея. Кто имел дело с дисплеями на базе HD44780, тот знает, что контрастность на них задается на пине 3 (V0) переменным резистором, включенным между питанием и землей. Создатели этой платы решили, что достаточно прижать пин 3 к земле резистором на 1 кОм. Впрочем, спасибо и за этот резистор - ситуация легко исправляется допайкой одного резистора между пинами 2 и 3. Так у нас получается делитель, и напряжение на пине 3 приподнимается. Номинал 4.7 кОм для верхнего плеча должен подойти.
После того, как мы смогли добиться читаемых надписей на дисплее, приходит время проверять прибор в действии. Перед началом измерений нужно выбрать режим работы, за что отвечают 3 кнопки с фиксацией. Одна используется для выбора, собственно, режима - измерение индуктивности или емкости. Другие две отвечают за выбор диапазона: большие емкости, маленькие емкости, большие индуктивности, маленькие индуктивности. После того, как режим был выбран, нужно проверить - не гонит ли прибор. В режиме емкости на дипслее должен быть ноль при разомкнутых щупах, в режиме индуктивности - при замкнутых. Если это не так, то нужно зажать кнопку "Zero" на некоторое время для выполнения калибровки. Оставшаяся скромная кнопка "Func" несет отладочную (или косметическую) функцию - по нажатию на дисплей выводится частота резонанса, по которой LC-метр и вычисляет параметры подсоединяемых элементов. Однако, эта функция почему-то работает не на всех частотах.
Поскольку речь идет об измерительном приборе, логично задать вопрос: "Насколько он точен?" Что ж... Субъективно, для хобби - достаточно точен. Но стоит ли верить в его характеристики из инструкции? Не факт, сначала надо проверить. В метрологию я не ударялся, мои тесты были обыденно простыми. Я вытаскивал детальку из коробки, делал замер, затем сравнивал показания с маркировкой на корпусе и, по возможности, с показаниями других приборов. Например, своего UT53 и чужого профессионального™ измерителя RLC. В принципе, LC100-A полной фигни не показывает и обычно в своих измерениях попадает близко к ожидаемым значениям. Но если бы все было так просто, вы бы уже читали заключение.
Основная масса непоняток в моем случае пришлась на режим измерения емкости. Вот, например, есть у меня керамический конденсатор номиналом 22 нФ. Мой UT53 намерял 21.5 нФ, а LC100-A выдал 19.3 нФ. Еще проверял на номинале 910 пФ. На UT53 получилось где-то 850 пФ, на LC100-A около 770 пФ. С такими показаниями можно прикинуть, подойдет ли конденсатор в той или иной схеме. Но если бы я проверял, уложились ли номиналы в допуск 10%, тогда по UT53 оба молодцы, а по LC100-A оба идут в брак. Нехорошо получилось. Чаще всего LC100-A показывает более низкую емкость по сравнению с другими двумя приборами, хотя иногда бывает и наоборот. Пока не уверен, от чего это может зависеть. Может, какие-нибудь паразитные параметры кондеров влияют на частоту резонанса...
С индуктивностями ситуация обстоит получше. Я, конечно, не богат на катушки разных номиналов (все были в пределах сотни мкГн), но для тех, что были, результаты LC100-A оказывались очень близкими к результатам серьезного измерителя RLC. Например, для дросселя на 6.8 мкГн испытуемый показал 6.4 мкГн, а для дросселя на 70 мкГн вышло 69 мкГн. Уже не так мрачно, да?
Подведем итоги. За 700 рублей имеем небольшой приборчик, с хорошей точностью измеряющий индуктивность катушек. Ради чего и берут, собственно. По поводу точности измерения емкости, однако, остаются вопросы. Устраивать отсев брака или мутить что-то прецизионное с ним не стоит, но грубо прикинуть "на пальцах" вполне подойдет. К тому же, внушительный заявленный предел в 100 миллифарад намекает, что песенка LC100-A еще не спета.
В то же время в самом приборе мы имеем примеры мелких косяков, которые мы с вами не должны допускать в своих разработках. Прежде всего, это прикол с контрастностью. Согласитесь, неловкая выходит ситуация, когда конечный пользователь вашего устройства в первые же секунды после включения тянет руку к паяльнику. Ну и про питание забывать не надо: фильтры, стабилизаторы, предохранители, защита от обратной полярности. Понятно, что мы не можем ожидать повышенной надежности от дешевых товаров с али, но свои собственные устройства надо делать так, чтобы внуки успели погордиться.
Напоследок напомню, что инструмент надо выбирать под задачу. Да, LC100-A подходит для обучения и хобби. Поможет намотать дроссель, оценить номинал детальки без маркировки... Но он может измерить только два параметра, этого хватит не всем. Например, при ремонте блока питания кроме емкости конденсатора неплохо бы узнать его эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). LC100-A этого не покажет, как и других паразитных параметров. Так что при выборе мерялки задайте себе вопрос: "Чем я занимаюсь и насколько часто?"