Mierniki LCR typu XJW01 i pokrewne

W poniższym artykule przedstawiam kolejną, bardzo interesującą historię trzeciej rodziny amatorskich mierników pojemności i indukcyjności. Są to przyrządy niewątpliwie amatorskie, natomiast wykorzystują znaną od lat metodę pomiarową, powszechnie stosowaną w profesjonalnych miernikach LCR (RLC).

Historia amatorskich mierników XJW01 ma kilkanaście lat. Zaczyna się bowiem w roku 2011, kiedy to pewien chiński hobbysta, nauczyciel pracujący w szkole średniej, przedstawił swoją konstrukcję miernika LCR, czy jak kto woli miernika RLC. Według deklaracji dokładność pomiarów sięgała 0,3%.

Jego opracowanie wzbudziło duże zainteresowanie wśród chińskich elektroników amatorów. Co ciekawe, głównie wśród tych niezamożnych i mniej zaawansowanych. Dla nich bardzo kusząca była perspektywa samodzielnej realizacji niedrogiego przyrządu o znakomitej dokładności 0,3%.

Wątek na forum crystalradio.cn zaczyna się w grudniu 2011 i dziś ma 385 dość długich stron:
http://www.crystalradio.cn/thread-231933-1-1.html
Wpisów jest tam nieprzeliczone mnóstwo, a włączenie automatycznego tłumaczenia na polski pozwala poznać zaskakujące szczegóły dotyczące tego projektu. Ściślej biorąc, dotyczące pierwszej wersji tego projektu, gdzie częstotliwości pomiarowe wynoszą 100 Hz, 1 kHz i  7,813 kHz. W roku 2013 pojawił się drugi wątek, dotyczący ulepszonej wersji o maksymalnej częstotliwości pomiarowej 100kHz:
http://www.crystalradio.cn/thread-373788-1-1.html
Autorem opracowania jest użytkownik nazywający się XJW01, stąd później oznaczenie przyrządu. Nieco zmodyfikowany pierwotny schemat pokazany jest na rysunku 1.

Podstawą jest skromniutki dziś STC12C5A60S2 o architekturze 8051, ze swoim standardowym, 10-bitowym przetwornikiem ADC, oczywiście typu SAR. Szczegóły w karcie katalogowej:
https://www.stcmicro.com/datasheet/STC12C5A60S2-en.pdf

Przyrząd działa na zasadzie pomiaru impedancji, a impedancja dotyczy przebiegów sinusoidalnych. Na rysunku 1 żółtymi podkładkami wyróżniłem punkty oznaczone DDS, ale nie ma tu prawdziwego generatora DDS, a sinusoida jest uzyskiwana przez filtrowanie przebiegu impulsowego z procesora. Przebieg sinusoidalny jest podawany na trochę dziwny (pół)mostek, wyróżniony zielonymi podkładkami, zawierający mierzoną impedancję Z_X oraz powiedzmy że wzorcowe rezystory Ra1…Ra4.

W układzie realizowany jest czteropunktowy pomiar Kelvina. Napięcia na Z_X i RaX są mierzone różnicowo. Szara podkładka wyróżnia bufory wejściowe, a niebieskie podkładki – dwa wzmacniacze różnicowe. Tak zmierzone przebiegi podawane są na obwody pomocnicze formujące sygnał (w tym na detektor fazy) i finalnie trafiają na dwa wejścia procesora (P1.0, P1.1), co jest zaznaczone fioletową podkładką.

Jak widać, w układzie wykorzystane jest wiele kluczy analogowych CD405x. Warto też zwrócić uwagę, że oprócz niezbyt mocnego, taniego procesora i jednego, trochę lepszego wzmacniacza OP07, w układzie zastosowane są głównie wzmacniacze operacyjne TL08x, bardzo tanie, niezbyt dobre, uważane dziś za przestarzale. Nic dziwnego, bo jest to typowa konstrukcja amatorska sprzed lat, wykorzystująca popularne elementy, a Autor miał kłopoty z doborem potrzebnych precyzyjnych rezystorów.
(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w sierpniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 8/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 8/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć archiwalne numery znajdują się na stronie: https://piotr-gorecki.pl/n11

Chodzi o ZE 8/2025.