• 2010-08-01 初版

はじめに

LC測定器です。イタリアのTalino Tribuzioさんの情報を参考にさせていただきました。
共振周波数の差分から計算する方式です。浮遊容量の影響を最小限に抑え、かなり良い精度です。
基板はOLIMEXに発注しました。

仕様

キャパシタンス測定範囲	0.1pF - 1.5uF
インダクタンス測定範囲	1nH - 45mH
電源	単三x2
消費電流	20mA以下、キャリブレーション時はリレー駆動のため100mA程度
電池寿命	2000mAH/20mA=100hour

測定原理

C1は既知の精度の高いコンデンサとします。例えば、1000pF, 1%などです。
まずはL1のキャリブレーション回路をご覧ください。
共振周波数f1を測定することにより、L1を計算で求めることができます。

つまり

(1)Cx測定時
未知のCxをCx測定回路のように接続します。 このときの共振周波数f2を測定することにより、Cxを計算で求めることができます。

連立方程式を解くとCxは次のように表されます。


(2)Lx測定時
未知のLxをLx測定回路のように接続します。 このときの共振周波数f2を測定することにより、Lxを計算で求めることができます。

連立方程式を解くとLxは次のように表されます。

回路図

• 持ち運びを考え、単三電池x2動作としました。昇圧DCコンバータHT7733Aを使用して、3.3Vを供給します。
• LCDを3.3V電源で使用しているため、コントラスト不足となります。コッククロフト回路でマイナス電源を供給します。
• RA0の入力は電源電圧モニター用です。起動時に電圧表示します。
• Cxの未測定時はf1=500KHz前後です。
• Cxが0.1uF以上の場合、異常発振してしまうようです。測定原理上pFからnFのレンジを得意とし、uFは不得意です。

部品表

値	数	備考
PIC24FJ64GA002	1	IC1 マイクロチップ
LM311	1	IC2 コンパレータ
SC1602	1	LCD1 16x2行表示
10K	1	R1 カーボン皮膜抵抗1/4W
2K	1	R5 カーボン皮膜抵抗1/4W
100K	3	R6,R7,R8 カーボン皮膜抵抗1/4W
47K	1	R9 カーボン皮膜抵抗1/4W
1K	1	R10 カーボン皮膜抵抗1/4W
0.01uF	2	C1,C2 セラミックコンデンサ
10pF	2	C11,C12 セラミックコンデンサ
1000pF	2	C4,C5 マイカコンデンサ、精度1%
10uF	3	C3,C6,C7 縦型電解コンデンサ(耐圧16V)
47uF	2	C8,C9 縦型電解コンデンサ(耐圧16V)
1N4148	3	D1,D2,D3 汎用シリコンダイオード
1S4	1	D4 ショットキー・バリア・ダイオード、PAJIT
G5V1	1	RY1 3V1接点マイクロリレーOMRON、代替品Y14H-1C-3DS
100uH	1	L1 アーキシャルリードLAL02NA101K、太陽誘電
47uH	1	L2 小型インダクタ
8MHz	1	XTAL1 HC-49/S、MEC

操作方法

測定前にキャリブレーションが必要です。

• キャパシタンス測定時
  何も接続せずにキャリブレーション・ボタンを押します。0pFを示すはずです。
• インダクタンス測定時
  測定端子をショートさせて、キャリブレーション・ボタンを押します。0nHを示すはずです。

キャリブレーション・データはPIC内に保存されますが、適宜キャリブレーションすることをお勧めします。

ソフトウェア

• MPLAB C30で開発しました。
• PIC24FJは外部発振8MHzで動作しています。周波数測定はこれを基準にします。
• コントラスト用のクロックはタイマ２のPWMで10KHzを生成しています。

PIC24FJのライブラリ問題

問題発生

• PIC24FJ64GA002でADC変換を利用したところ、コンパイルに失敗する現象に遭遇しました。
• 具体的にはOpenADC10関数の参照を解決できないというものです。

原因

• C30のヘルプをよく読むとPIC24Fのペリフェラルを利用するときには、ライブラリを再構築する必要があるかもしれないとのことです。
• 具体的には、libpPIC24Fxxx-coff.aをリビルドする必要があります。
• これはPIC24Fのみ必要な措置のため、世界中で悩んでいる方がいます。

解決方法

• ソースは以下にありますので、テンポラリ・ディレクトリに展開します。
• C:\Program Files\Microchip\MPLAB C30\src\peripheral_24F\peripheral_24F.zip
• libpPIC24Fxxx-coff.mcp を起動し、Configure->Select DeviceでPIC24FJ64GA002を選択してからBuild Allします。
• (デフォルトではPIC24FJ256GB110が指定されています。確かにこの設定の場合、ADC.hを追ってみるとPIC24FJ64GA002ではOpenADC10が未定義状態になります。)
• PCの性能によりますが、5分くらいかかります。
• 生成されたライブラリで置き換えます。
• C:\Program Files\Microchip\MPLAB C30\lib\PIC24F\libpPIC24Fxxx-coff.a

このリビルドにより、目的のコンパイルに成功しました。
詳細は以下のヘルプファイルを参照ください。
C:\Program Files\Microchip\MPLAB C30\docs\periph_lib\Microchip PIC24F Peripheral Library.chm
"Getting Started"項目です。