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100K电桥收到了,请大家DIY,不断更新!(含电路图和全部软件)

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发表于 2013-4-22 17:41:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
“最新更新
40楼1-34号机器的升级验证码
41楼:升级写入程序图文傻瓜教程

今天收到许老师的DIY 100k电桥主板。由于主板很小巧,使用的12864的显示屏。所以准备DIY个手持100K LCR,目前公布精度0.3%
希望各位老师指点思路,我们共同DIY!!

2222.png

备选的外壳和主板与平板结合

外壳产品尺寸:170*102*55mm
内部塑壳尺寸:140*80*40mm
窗口尺寸:53*34mm
未命名.jpg 100kdiy 001.jpg 100kdiy 002.jpg


其他坛友做的7.8K的手持。可借鉴学习
http://www.crystalradio.cn/forum ... read&tid=378286
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1、100K板子尺寸


100K DIY (32).jpg
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2、12864自制配套板(引出脚顺序就变为LEDA VSS VDD SCK SDA RS RST CS,按键脚距:更换为4.5*6.5脚距)
我做的PCB配这个液晶,cog12864,主控芯片是7565或7567芯片的。,还有一个叫HTG12864 S6B0724

http://item.taobao.com/item.htm? ...&id=21159376257

用9.8元的液晶,接上去之后一定是无显示的,要重新调整对比度。方法:
按住第1键不放,再开机,就进入对比度调整状。此时屏上依然无显示的。接下来,按第二键粗对比度,直到有字出显。
再用第3、4键细调对比度,直到字清楚,底影微显。
如果文字镜相,用第5键改回来。

最后,用第6键(M键)保存。
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100K DIY (2).jpg 100K DIY (3).jpg                

还有一个叫HTG12864 S6B0724
我试过的几种cog 12864,在stm32上都可运行。主控芯片是7565、7567系列,还有一个叫HTG12864 S6B0724
1、第一种是乐论坛一个卖家的。出价12.5(现在好象改为12元),淘宝上可以找到
2、第二种是淘宝上15.9元的,是5V的,上面有个117降压为3.3V,那家也有3.3V的,那么应接LCR主板上3.3V电压
3、第三种是淘宝上9.8元的。
cog12864比LCD1602更容易点亮。cog12864,只要接8个脚,lcd1602最少要接12个脚才能点亮。

DIY电桥有两个页面
1、R+副参数,图中就使这一页
2、L/C +副参数
LCZ1602有3个页
1、L+副参数
2、C+副参数
3、Z+副参数

因为使用12864一屏可以显示较多参数,所以使用两页就够了。



3、关于电源问题:
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做手持的话,要制造负压电路即可。有条件的话,负压之后,再用P型三端稳压,这样可以保持精度指标不变。
      
这个100KHz电桥我想做成手持式的,拟采用简单的4锂2串方式供电,如果将7805和7905都换成LDO的±5V稳压器,由此产生的正反电源电压的微小变化对精度的影响如何?是否需要重新校准?
      纯直流供电的,+-5V小量变化,对精度没有影响的。
      比如,-5V,变成-10V,对精度的影响也不大,顶多做小量校准即可。如果-5V变成-5.2V,几乎不会影响。
开关电源的则不一定,你们得自行调试。+-5V高内阻的电源(如几欧),也可能影响到精度,高纹波的电源,也可能对精度有影响。所以,开关电源你得得自行调试。
      7805与7905,并不是为了产生高精度的电压,而是为了产生低内阻、低纹波、低电磁干扰的相对稳定直流电压。
用其它电源,能够产生低内阻、低纹波、低电磁干扰的+-5V电压即可,


变压器如何选用?

变压器使用双9V的,两个9V端子直流内阻为20至27欧的。即每绕阻内阻为10至13欧的变压器。
如果内阻只有1欧,应在两个9V端子分别串联一个10欧左右的电阻。可以使用5个51欧1/4W电阻并联得到10欧电阻,以防电压过高。当电压过高,不但会引起7805过热,而且可能烧毁1117-3.3集成稳压管,stm32就危险了。1117的耐压只有18V,由于是否正品不得知,所以请降额使用,不要引入过高的电压。大功率双9V变压器输入直流电压可高达15V


没有2*9V变压器怎么办。
你可以使用单9V或单8V试验,以后再找合适变压器。
正常情况下,7805是不会烫手的,无需散热,否则,说明变压器功率过大。
测量时也应注意,电容不得带电。如果电压高于10V,输入的100欧保护电阻可能会烧。如果高于20V,可能会烧前级集成。如果高于50V,后级也不一定保得住。
后级损坏,没有大太的维修价值了。太难,不如重新做一块省事。

请对照电路图接线。
电源变压器电路也在前几楼。
四针脚的,是串口。三针脚的接变压器。
6针脚(第二版PCB加了一个地线脚,共7针脚)的接按键。
8针脚的接LCD
四线端子,有4+2个针脚,那个要求用焊接的。接夹具。
没有使用我要求的夹具的,100kHz档,精度会下降一些,需再做校准。其它频率基本没有影响。
电源很关键,电源用2*8V或2*9V,小于3W的用2*9V,5W的,可能要用2*8V以免电压过高。接入后,7805的输入端应为9到10.5V范围才合适。
不可使用大功率的变压器。大功率变压器不适合调试LCR,不小心短路,极易损坏LCR,建议用3W以下的试试。如果功率不够,才使用大于3W的。







许老师论坛相关测试期间照片

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    diy.jpg 231255572jsp9bsj8l8bbb.jpg




     100kHz电桥调校手册

检查stm32是否有纸纤维:
擦洗板时残留的。如果有,重新使用天那水清除。
变压器如何选用?
变压器使用双9V的,两个9V端子直流内阻为2026欧的。即每绕阻内阻为1013欧的变压器。
如果内阻只有1欧,应在两个9V端子分别串联一个10欧左右的电阻。可以使用5511/4W电阻并联得到10欧电阻,以防电压过高。当电压过高,不但会引起7805过热,而且可能烧毁1117-3.3集成稳压管,stm32就危险了。1117的耐压只有18V,由于是否正品不得知,所以请降额使用,不要引入过高的电压。大功率双9V变压器输入直流电压可高达15V
变压器选取合适的话,7805的输入电压应是910V,如果达到12V7805显得过热。如果低于8V,本表可能工作异常。
检查NE5532
测量第二个ne5532的输出是否归零(第7脚,或51k电阻上的那个引却)。在-0.01V+0.03V以内是正常的。小于-0.03V本表可能无法正常工作,须更换ne5532,并重新进行开路短路清零并校准。
进入debug菜单(建议调到s0态)才能用万用表准确测得ne5532的输出。
正常时,开机v0va应大于1000。批量装机前,直放接入低零漂的tl082,插后插入ne5532进行筛选,选用v0大于1200的,这样ne5532就是正常的。
检查开机V0
开机的V01700左右即可。在12002500范围是安全值。批量装机前,要对最后直放的TL082进行筛选。筛选前,应插入零点输出大于且接近于零的ne5532(debugs0态,再用用万用表检查),如正的几毫伏。
V0是零点最小值,Va是零点平均值。V0Va比较接近时,一般ne5532输出接近于0
如何调节对比度?
按住第一个键不放开机。注意,此时屏幕可能是无显示的。
按第2键粗调对比度,直到屏上有显示。
按第34键细调对比度。
按第5键,进行镜像切换。
主量程范围是多少?
当频率小等于10kHzZ介于20欧到200k为主量程。
当频率等于100kHzZ介于20欧到20k为主量程。
扩展量程是多少?
主量程之外扩展几十倍。可测0.x pF电容,也可测几千H电感。
本表精度是多少?
精度是0.3%,认真调效,有望达到0.2%的指标。电阻测量,有可能达到0.15%或更好的指标。当然,这是指主量程精度。样机上1kHz测得电阻精度约为0.05%以内,批量机没达到这个水平。
随便拿几个精密电阻比对测量,达到0.02%是正常的,但大批量验证不一定达到这个水平。建议用0.15%做为电阻的标称误差。
100kHz档,精度下降一到两级。按0.5%级左右估计吧,适应阻抗为30欧到30k。当屏上出现G>9,则100kHz频率下精度还要下降一到两级。
显示分辨力:
项目
100Hz
200Hz
400Hz
1kHz
10kHz
100kHz
阻抗
0.1mΩ
0.1mΩ
0.1mΩ
0.1mΩ
0.1mΩ
0.1mΩ
电感
0.2uH
0.1uH
0.05uH
0.02uH
0.002uH
0.001uH
电容
0.5pF
0.25pF
0.125pF
0.05pF
0.005pF
0.005pF

AD9850旁边的10k电阻换为5.1k电阻,信号幅度将增加一倍,同时把tl084cd4053之间的那个2k电阻换为510欧。这样改进后,低阻有效分辨力接近于显示分辨力。
使用并联模式,并做好表笔屏蔽工作,开路跳动值与分辨接近。
本表低阻分辨力是多少?
0.2毫欧,但可能出现偶现最大“噪声”达1毫欧。实际制作工艺,对小信号噪声是有影响的。建议按1.5毫欧做为标称分辨力。BNC接触不良,引起1020毫欧不稳定也是正常的,所以要求使用质量好的镀金器件。
屏上“G>9”是什么含义?
当屏上出现“G>9”说明已进入扩展量程,精度下降,基本误差按1%估计,当阻抗小于1欧,精度还要下降。如果是100kHz档,精度还要降一级到两级。
如何清零?
短路清零,指表笔短路后,等读数稳定,再按C键。
开路清零,指表笔开路后,等读数稳定,再按C键。
本表每次开机后,零点会有所差异。如果要求准确,则每次开机都要做一次开路清零或短路清零。当然,开路清零对高阻测量有帮助,短路清零对低阻测量有帮助。
为什么100kHz档,460nF测值变为470nF,与精密电桥测值不同,感觉误差有点严重?
100kHz频率下,测460nF已属于低阻测量,要注意短路清零。此问题可能是你没有做短路清零引起的。
表笔线分布电容的要求:
  表笔可以考虑使用50cm的线。单芯在35pF左右即可。每支表笔是两芯,约6570pF
更换表笔,因表线电容不同,需要重新校准R2XR3XR4XR3b。特别是R3bR3X
当表笔线每增加1pFR3b所需校准量就要增加一两字。120pF以上表笔,有可能超出R3b的校准范围。
100kHz是桥,建议使用高频线夹具,表线的Q值在80以上。音频线,Q值在20左右,不太好。低Q线,理论在会影响到R3X的校准量,由于低Q所需校准量就大,对长稳不利,当然,Q只有20左右,也可以将就使用。我买过30元的一套成品夹具,线的Q值太低,不适合高频桥。因此,我使用DIY 的高Q夹具。
如何测量低阻?
不管是stm32 10khz桥还是stm32 100kHz桥,清零后不一定为零。“零点真偏移”不是清零之后的当前值,而是表笔开处后,再重新短路的读值。比如,重新短路后,得0.2m欧,然后测量未知电阻得15.20m欧,那么这个电阻的真值就是15.2-0.2=15.0mR,误差小等于0.1mR的命中率很高。一般不会超过0.2mR。不过,这是指改进之后的低阻能力。不然,低阻指标降一倍。
当然,这只是在说明测量技巧。不推存标定为0.2mR精度。通常读表时,忽略末位,读到1mR即可。
如何测量高阻,比如测量小电容?
建议使用并联模式。在并联模式下,“跳动”更小,也更符合实际模型。
开路情况下,并联模式,100kHz跳动0.001pF是正常的,1kHz跳动0.05pF是正常的。
如何开机?
开机时,表笔需开路
如果开、短路清零异常,本表无法正常工作,也无法校准。
如何校准?
1、首次下载后,按住第1键,然后开机即可调对比度等。
2、输入验证码:
验证码申明版权,请勿破解Stm32下载时,有加密选项。不过,我不一定都做加密操作。如果我未加密,大家就就可以用下载器读出程序。但请注意,读出程序后,请留者自己使用,请勿发布。
3AD非线性改正:
热机数分钟,接上AD跳线(T1T2连接),重启。按C键开始桥正。可以反复几次AD改正,直到最后校正点为0±2。校准前,没有充分预热,容易造成误差,即最后校正点严重偏差。
AD非线性校正之前需预热3分钟,每次按下C改正后,结束校准点的校准值在5字以内,则正常。反复改正几次,使末字为0+-1。如果每C改正,末字校准值非常不规律,可达15字以上不确定,有可能是没有预热或者tl082有问题或者stm32有纸吸潮。
4、查看V0是否在10002500左右(推存12002300,否则调51k*(有的PCB标为33k*)或更换tl082ne5532
注:1234项,是首次装机时调校。以后不必。
5、开、短路清零
6、开始校准:
、首次下载程序会自动恢复到默认值。有时,我们需要进入校准菜单强制恢复默认值。
、开路清零,短路清零
、按M键进入校准(M键实现LCR测量、校准、debug三态切换)
校准之后,长按M6秒钟则保存。如果长按C6秒,则恢复为默认值。
④、校准项
屏上提示R1校准项,要求接入已知阻值的100欧电阻。电阻接上以后,按▲▼键调节,若接入电阻是99.60欧,那么屏上也应调节到测值99.60欧。
按◢ ◣键,可以翻到前一个或后一个参数。找到R1R2R3R4等参数。
校准完成后,长按M键保存。屏上会提示“save ok
长按C键,则所有参数载入默认值。同样,屏上会有提示。
M键退出校准状。注:M键实现“LCR测量、校准、调试”三个菜单切换。

参数

夹上元件

调整方法

备注

R1

Rx=100Ω,1/4瓦色环电阻

调到R=Rx


R1X

Rx=100Ω,1/4瓦色环电阻

调到X=0.05Ω

建议使用默认值8


或者Cx=16nF云母

调到Q=-Qx

R2

Rx=1kΩ,1/4瓦色环电阻

调到R=Rx


R2X

Cx=1.6nF,云母电容

调到Q=-1500-3000

建议使用默认值7
有的机子须调为65

R3

Rx=10kΩ,1/4瓦色环电阻

调到R=Rx


R3b

Rx=10kΩ,1/4瓦色环电阻

调到R=Rx

建议调节值比接入值小0.05%0.1%

R3X

Cx=8*20pF NPO电容

调到Q=-2000左右


R4

Rx=10kΩ,1/4瓦色环电阻

调到R=Rx


R4X

Cx=8*20pFNPO电容

调到Q=-2000左右


G1G1bG2默认值为0-21,这三个校准项建议使用默认值。如果希望3倍档(比如测量2.9k8k范围)误差小到只有1字,可以适到调整G1实现统调。比如,校准时,使用5k7k电阻,而不使用3k电阻
G2G2b采用9k电阻调节。
G2X采用180pF是容,调到Q=-2000,注意,Q取负值。

下载后开机出现 ad data error  ?
提示你重新进行AD改正。
1、热机5分钟
2、T1与T2用跳线连接
3、重启,将提示按C键改正
按C后,约20秒完成,最后180=0或180=1或180=-1均可,如果不满意,再按C
4、去除跳线并重启

200HZ时电容单位变成电感单位了?
200Hz变成电感,估计是没有做好开路端路清零造成的。
按照要求做好夹具,以便顺利清零。
做表笔的屏蔽线用视频线即可,接头用BNC


元件参考表
类型        参数        数量
CBB电容        104        9
独石电容        104       8
0805电容        104        2
0805电容        20p        1
独石电容       221        1
涤纶电容        3n3        5
涤纶电容        471        1
电解       22u        1
电解        100u        2
电解        1000u        2
电容       20p        2
电感        221        3
电阻        1k        11
电阻       2k        9
电阻        100        5
电阻        200        2
电阻       510        2
电阻        1M        3
电阻        10k        7
电阻       51k        3
电阻        100k        5
电阻        8.2k        1
电阻       33k        1
电阻        200k        1
备用电阻        1k        30
备用电阻       2k        30
电阻0.1        2k        1
电阻0.1        16k       1
电阻0.1        100        1
电阻0.1        1k        1
电阻0.1        10k       1
电阻0.1        100k        1
二极管        1N4148        8
二极管       1N4007        4
集成        CD4053        2
集成        CD4052       1
集成        TL084        1
集成        TL082        2
集成        NE5532       1
集成        NE5532菲利蒲        1
集成        LM7805        1
集成       LM7905        1
集成        STM32        1
集成        1117-3.3       1
集成        AD9850        1
液晶        COG12864        1
开关        轻触       1
开关        非自锁        1
晶振        8MHz        2
排针        一排       1
排座        一排        1
弯针        4p        1
集成插座        8脚       1
PCB        100x75        1


关于精度:许老师是这样讲的
每台“表面”上电阻实测精度不同,可能相差一倍。其实其度本质精度差不了多少。      原因之一如下:
      这是3倍量程的校准技巧问题。要做到10000字内实测误差1或2字,校准有技巧。3.000k是校准点。如果校准为3.001k,相当于误差万分之3至万分至5,但表面上只误差1字。
      3k量程,对应测值范围是2.9k至9k左右。如果测量7k电阻,误差4字,那么在校准G1时(即3.000k校准点)调整4字,那么测量7k误差只乘下1字左右,但测量3k时,误差也有0字变为1字。

      原因之二:
      非线性改正时出现的偶然性问题。有时,重新做一次ADC改正操作,线性度变会提升,有时则下降一点。
      当然,以上只是针对部份坛友的“1字不差情结”所采取的校准方法。
      实际上,这是一个0.3%的表,不必计较5000到10000字测量时误差10字以内。如果计较的话,就得考虑以上校准法。
      标为0.3%而不是0.15%的原因是很多的,难以几句话说清楚。比如,温漂问题,足以使得误差变化好几个字。
      针对以上原因,对于校准结果,我把它统一认定0.3%,虽然有的表只相差1两字,有的表相差5字。


stc版,有效分辨到0.001左右,且频率只有7.8kHz,所以Q/D的校准比较容易,用电阻法校准基本可以达到要求。
电容法校准,也要求X与下臂平衡。所以容量要适当。
低阻档,用电阻法效果较好。
高阻档,用电容法效果较好,可减少表笔分布电容的影响。
好的CBB,10kHz以下,D值大约在0.0005左右


果喜欢低阻测量,那么电路可以做一点改进:
ad9850旁边的10k电阻换为5.1k
cd4053与tl084之间有两个电阻,其中一个是2k的,换为510欧

经这样处理后,低阻噪声变小。因为,信号变大了一倍。低阻跳动就会减到+-0.1mR左右。

做以上改进后,整机电流略有增加。
stm32 100kHz电桥,使用较小的测量电压,所以低阻分辨力反而下降。低阻下限比stm3210kHz电桥差一些。做前述改进后,才会与10kHz桥差不多。

stm3210kHz电桥,低阻分辨力与stc版差不多,但可信度比STC版高,因为,软件是我做了一些处理,使得零点近AD可以连续测量,零点付近有效测量能力提升一倍,即零点附近的低阻测量,比STC版要好。
管是stm32 10khz桥还是stm32100kHz桥,清零后不一定为零。“零点真偏移”不是清零之后的当前值,而是表笔开处后,再重新短路的读值。比如,重新短路后,得0.2m欧,然后测量未知电阻得15.20m欧,那么这个电阻的真值就是15.2-0.2=15.0mR,误差小等于0.1mR的命中率很高。一般不会超过0.2mR。不过,这是指改进之后的低阻能力。不然,低阻指标降一倍。

当然,这只是在说明测量技巧。不推存标定为0.2mR精度。通常读表时,忽略末位,读到1mR即可。




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从图中可以看出,电阻误差是万分之二左右,相位误差是万分之三左右。
因为,那个7.3205k电阻,基本测出0误差,相位误差也接近于0,两个7.3205串联之后,理论值是14.641k,电感量是1200uH,测得14.643k,电感1800uH,换算之后得知,相位误差是万分之三。



许老师测试了一下,确实测量几百uF到2000uF跳得很历害。小于100uF或大于3000uF的,跳得小。到了22uF就感觉不出跳。
这是程序设计上的失误。
我采用ad9850进行相位旋转。ad9850旋转相位,会造成输出的直流平均值不为零。读数就跳动了。真值为跳动的平均数
我再考虑一下要不要更改程序。
更改程序的话,还得重新校表。
过一天努力,程序已改进。测电解电容跳动量减小很多。





Flash_Loader_Demonstrator_V2.1.0_Setup.exe程序下载地址:
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redtony + 10 优秀文章,支持!n神马都是浮云
foolsp + 3

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发表于 2013-4-22 17:51:40 | 显示全部楼层
zhi值得学习,希望有套件出售
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发表于 2013-4-22 18:03:57 | 显示全部楼层
啊不错,相当多。
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发表于 2013-4-22 18:08:30 | 显示全部楼层
电桥终于发货了
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发表于 2013-4-22 18:12:37 | 显示全部楼层
希望有套件出售
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发表于 2013-4-22 18:27:19 | 显示全部楼层
你收到的还真快
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发表于 2013-4-22 18:37:11 | 显示全部楼层
我的还在路上。
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发表于 2013-4-22 18:42:04 | 显示全部楼层
不错,最好电阻能卧着
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发表于 2013-4-22 19:23:30 | 显示全部楼层
小林电子的那个壳子不错
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发表于 2013-4-22 19:24:25 | 显示全部楼层
楼主资料整理的这么好!鼓励一下。
我也定了这个,还在路上。
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