Имеем: звуковую карту 24бит, персональный компютер. Не так уж мало.
Хотим: высокоточный измеритель RLC - вешь сами понимаете, первой необходимости.
Ворос: КАК СДЕЛАТЬ
------------------------------------
Единственная известная мне попытка сделана Дмитрием Кузнецовым, я с ним даже
перекинулся парой писем:
http://deforg.free.fr/LCmeter.html
Вместе с тем, Дмитрий, при несомненном таланте, физик, и данная проработка скорее игра ума, -
"сферический конь в вакууме", демонстрация принципа.
К примеру, выход звуковой карты грузится на образцовый резистор 1,5 Ома.
Вот фрагмент переписки:

////////////Спасибо за добрый отзыв.
Коротко ответы на Ваши вопросы:

> Самый примитивный промышленный LC метр продается
> за 1600 - 1900 рублей, а тут буквально из ничего
> такая полезная вещь. Да полезная не то слово.
> Автоматизированные приборы данного профиля точнее
> +-0,5% стоят от 600 у.е. и выше.

Все очень сильно зависит от звуковой карты.
Я встречал у них следующие глюки, которые сильно влияют на точность:
1. Нелинейные искажения на входе типа динамической наводки (CMI8738).
Т.е. сигнала нет - все чисто. Есть сигнал - на его производной видны периодические пички.
2. Запаздывание одного входного канала относительно другого (Aureal).
3. Нелинейные искажения на выходе (подвозбуждение ?) при малом образцовом сопротивлении
< ~300 Ом (карту не помню).

> Теперь о сути. Как я понял, измеряемый компонент
> образует с образцовым резистором делитель, на котором
> меряются напряжения. При этом при больших значениях
> емкости либо малом - индуктивности, при значении
> образцового сопротивления 1,5 Ом выход звуковой карты
> практически закорачивается на землю, что не есть
> хорошо (как мне кажеться).

Да, Вы правы, конечно. Только почти у всех карт (кроме одной) с которыми я работал, все нормально.
По всей видимости там стоят балластные сопротивления на выходе, которые играют роль защиты от
короткого замыкания, в том числе. Если их нет, то можно их добавить. Главное, чтобы не было
нелинейных искажений и самовозбуждения.

> Прошу вкратце развеять мои сомнения. Возможно,
> желательно буферизовать выход звуковухи.

Да////////////

Как мы видим, вся "схема" RLC метра сводится к одному резистору. Но полтора Ома - это некошерно,
переходное контакта на пол ома тянет, нестабильно к тому же. Буферизацию выхода надо...
И еще - матобеспечение таких вещей надо писать в понимании, что измеряемое значение индуктивности
или емкости надо вытаскивать из импеданса. Ибо при измерении емкости паразитные индуктивности влияют
на емкость, а при измерении индуктивности собственная емкость катушек портит картину радикально.
Дмитрий говорил про метод наименьших квадратов.
И еще, с момента разработки прошло несколько лет, и появились в широком использовании 24х битные
звуковые карты.
Может, сделаем себе дармовой RLCметр - виртуальный прибор с высокими параметрами - всем миром?
Предлагаю излагать концепции...

для измерения мелких величин частота измерения должна быть порядка 200кгц
посему не прокатит
а милигенри и так вполне нормально меряет но в нашем деле максимум 100-300мгн нужны
посему лучше собрать на мк (набор на ебее стоит 35-40 евров или 10 евров если сам все будеш покупать)

у меня собран на 90S2313+кварец 10 МГц + индикатор+3 релюхи и 4 транзюка и мелочевка
все спаено на монтажке, программил от LPT порта БЕЗ НИЧЕГО...т.е. на прямую.
Куплял все в Камапе в Чип-Дип, дай бох за 600 руб не перевалил.

djelektronik
Ну, звуковухи на 192 кгц уже есть:) тут вообще то чем фрека меньше, тем лучше. Чтоб емкость катушки в импедансе сильно не звенела. Мосты, те вообще от 100 Гц и до 10 кГц пользуют.
UA4HVS
Знаю я про эти поделки АВР(ПИК) + компаратор ЛМ311, у меня десяток вариантов скачан и в компе. Речь не столько о цене идет, сколько о доверии к результатам. Емкость катушек портит картину.
Ищем альтернативные пути.

Это как в журнале Elektor 06/2008 статья "An RLC Meter for under £ 2.00" ?
Собирал на макетке - сопротивления измеряло более-менее, емкости - хуже, индуктивности странно (сравнить не с чем, может и точно)
Звуковуха 192/24.

Burr Master
судя по фоткам - на пиках и авр сотни пф и микрогенри вполне точно меряет
у меня мостовой аналоговый но он наногенри еле тянет
а тут в твоем варианте еще кошерную звуковуху надо найти хотя у меня лайв 5.1 до сих пор лежит и на днях все его воткнуть хочу
чето встроеный алц кодек от риалтека какой то л евый и микшер жрет по 30 мег памяти

Antarius
Это как в журнале Elektor 06/2008 статья "An RLC Meter for under £ 2.00" ?
Это в сети имеется? надо глянуть. Я не сторонник запредельно малой себестоимости, просто из 24битной звуковухи и компа производительностью в 500мфлопс сабж можно скомпоновать - доказано. Вопрос в оптимальном оформлении, и более всего - в алгориме обработки, софта верхнего уровня.

Конечно имеется, найдите журнал за июнь 2008, страница 64.
Там статья заумная, с формулами, выкладками... я не особо вникал, собрал - воткнул, меряет и ладно, разобрал. Точность меня не порадовала.

Можно на сайте:
http://www.elektor.com/magazines/2008/june/an-rlc-meter-for-under-2.00.495109.lynkx
но там вроде как нахаляву скачать не дают, но можно же поискать в других местах.

djelektronik
А у меня SB0490 лежит ЮСБшная, при ее цене 60 USD можно купить штуки три и использовать как комплектующее для подобных поделок)))
судя по фоткам - на пиках и авр сотни пф и микрогенри вполне точно меряет
Забавно:) Но сотни наногенри желательно. И желательны изощренные алгоритмы матобработки, чтоб из импеданса (он комплексный) вытаскивать L или C ...
Я хочу, чтоб тут дискусс-клуб развелся, люди в математике сведущие подключились...

Antarius
но там вроде как нахаляву скачать не дают, но можно же поискать в других местах.
Понял вас:)))

Burr Master
Интересная тема. Исходник там есть, но он не для последней, третьей версии, а для второй.
Этот исходник у меня нормально собрался на седьмой Дельфи. Пятой нет, не пробовал. До звуковухи и миксера достучался, чего-то пищит. Далее пока не проверял.

Интересно получить исходник посвежее. Хотя и так есть уже в чем поковыряться :)

djelektronik


посему лучше собрать на мк (набор на ебее стоит 35-40 евров

Нe подскажите ссылочку? Нужно до 800-900 Mhz

PS: Надоело искать прескалер для этого

john_qkk
Тема интересная, да, автор толковый, но он физик, а не инженер или радиолюбитель. Видать, разово занадобилось. Он сам отмечал, что алгоритмы несовершенные. Бич всех ЛЦ метров - межвитковая емкость катушек гадит при измерении индуктивности, индуктивность обкладок - при измерении емкости. С измерением емкости дело обстоит более благополучно. С катушками погрешность под 50 пр. иногда бывает. Стоимость приборов, которым можно верить, начинается примерно с 1000 USD. ОНИ НЕ МЕРЯЮТ L ИЛИ C, внутри процессор, высчитывает импеданс, Л и С (из импеданса, полагаю), а также тангенсы потерь, добротность и тд. Почему мы не можем сделать приставку к компютеру, чтоб делала то же самое?!!!
Тему замутил, чтоб попытаться переломить ситуацию.
Вот тут есть.
http://torrents.ru/forum/viewtopic.php?t=1398072
Спасибо!!! :)

Теоретически, любая емкость или индуктивность - все равно контур с потерями. И его параметры в такой схеме теоретически можно найти с любой необходимой точностью. Только вот вопрос, а хватит ли динамического диапазона и запаса по частоте для измерения реальных образцов? Не думаю, что тут упор в софт. Тут упор в железо :( Надо смотреть и считать, что там выйдет с новомодными звуковухами.

Теоретически, любая емкость или индуктивность - все равно контур с потерями.

По этой причине производится измерение Z на двух частотах. По ним без проблем находится L, C, R подключённой цепи.
Для достижения заданной точности, варьируется токовый резистор. При необходимости учитывается и Zвх звуковухи. Задача для школьников.

Igor 2
Задача для школьников.
Учась в школе, я и не такое умел:)
Вы поможете делу, если изложите свои тезисы более развернуто.

amigo69
Интересно... бум изучать...

Burr Master

Вычисляете Z на частоте омега1 и омега2. С активной составляющей вопросов не возникнет- она совпадёт в обоих случаях, реактивность изменится, и, соответственно, будет Х1 и Х2. Значения последовательной ёмкости и последовательной индуктивности приведены в скрине Маткада (в ответе вверху- индуктивность, внизу- ёмкость). А дальше- анализ, если это катушка, то просчитывается индуктивность, добротность, собственная резонансная частота. Если конденсатор- ёмкость, паразитная индуктивность, тангенс угла потерь, если резистор- сопротивление и собственная индуктивность.

http://s45.radikal.ru/i108/0905/8c/ea52145a9311.jpg

Я хочу, чтоб тут дискусс-клуб развелся, люди в математике сведущие подключились...
Burr Master
pro-radio.ru есть тема про лцр метр с наворотами и исходником для авр + индикатор от нокии3310
автор вроде бы даже платы продавал или собирался продавать готовый девайс
там все уже обсосано и тема большая с атачами

Lopator
можно использовать любой делитель с нужным коефициентом
говорят они есть в старых трубах нмт450
но можно собрать и без делителя (если тебе нужен чисто лц метр)
как вариант http://www.mikrocontroller.net/topic/60797

http://www.cqham.ru/RLC_usb.htm выглядит неплохо
правда точность не указана

Igor 2
Значения последовательной ёмкости и последовательной индуктивности
Математика внешне не хитрая.
В случае измерения индуктивности паразитная емкость не параллельна ли?
Короче... что мне рисуется.. звуковуха ЮСБ, 24 бит... образцовый резистор поднять, с полутора ом до 15-30... Динамический диапазон сузится, но и карта у нас не 16 бит. Другое дело, все это экранировать придется, хорошенько.

djelektronik
pro-radio.ru есть тема про лцр метр с наворотами и исходником для авр + индикатор от нокии3310
Не, не хотим мы такие навороты, проще пойти Е7-22 тайваньский купить. А я вообще хочу комп центром измерительного комплекса сделать - идеология виртуальных приборов. Чтоб висели на компе на USB АЧХометр, частотомер, пара генераторов, осциллограф. LCR измеритель, само собой. Управление/индикация - компом. У меня например, просто особо места нет кубометры советских приборов размещать.

Burr Master
В случае измерения индуктивности паразитная емкость не параллельна ли?

Да там фиолетово, что вычислять- можно и в виде параллельной представить. Для меня математика- не вопрос, если Вы в состоянии вычесть из одного напряжения на входе звуковой карты, другое, а затем вычислить отношение полученной разности к одному из исходных напряжений, а так же измерять разность фаз между разностью и тем же исходным напряжением, то дальше остаётся только подставить полученные результаты в формулы, для вывода которых, мне не потребуется более 5 минут. Ну, и, естественно, нужно сбацать нормальный интерфейс ввода- вывода под Винду. Понятно, что для нормальной точности, потребуется один выход звуковой карты, и два входа, в противном случае, погрешность увеличится. И карта, естественно, нужна с одинаковыми входами, и нулевым сдвигом фаз между ними, к слову, из серии SBLive не пойдёт- ни 5.1, ни 24 бит по причине заметного фазового сдвига, достигающего на 20 кГц величины более 90 градусов.

24 бит... образцовый резистор поднять, с полутора ом до 15-30... Динамический диапазон сузится,

Да ничего там не сузится, наивысшая точность измерения в первом приближении будет как раз тогда, когда напряжение на этом резисторе будет равно напряжению на измеряемом элементе, и, кстати, на мой взгляд, 16 бит за глаза хватит. Мне интересно именно на них и делать.

Igor 2
Ну, и, естественно, нужно сбацать нормальный интерфейс ввода- вывода под Винду
Берется ЛабВью и рисуются Ваши алгоритмы. Если не допущено ошибок, они начинают работать. Звуковые карты поддерживаются. Рисование графиков, осциллографические экраны, поддерживается.
Оформление в визуальной среде, интуитивно -понятное

В нашем случае на вход звуковой карты поступят 2 напряжения- одно- с токового резистора, назовём его условно U1, другое- с последовательной цепочки- токовый резистор+ измеряемая цепь (U2). Вы сможете измерять значения этих напряжений (пусть даже в относительных единицах) и фазовый сдвиг между ними, естественно, со знаком?
Если да, то нет никаких проблем- с меня формулы, с Вас- удобоваримый интерфейс, входные данные-

1. Частоты f1 и f2 (считаю, что есть смысл пользователю устанавливать их самостоятельно),
2. Величина токового резистора (для разных величин подключаемых цепей есть смысл его переключать- порядка 3 номиналов)
3. Выбор подключённого устройства (R, L, C)

В зависимости от выбранного типа, будут вычисляться и параметры. Понятно, что для малых ёмкостей и индуктивностей, дополнительную погрешность будет вносить входное сопротивление и ёмкость звуковой карты, однако, правильным выбором f1 и f2, её можно минимизировать.
Так же, не стоит забывать и о том, что добротность катушки зависит от частоты, наш алгоритм вычисления будет вычислять данную величину примерно на среднегеометрической частоте.

Кстати, можно заметно упростить задачу, если ограничиться измерением у катушки только индуктивности и добротности, а у конденсатора- только ёмкости и потерь. Тогда измерение можно будет производить на одной частоте...
Там вообще задачка для третьеклассника.

Igor 2
Надо обдумать. Прежде всего, не очень хочется звуковую карту, ибо каждый тип несет свои особенности, а некоторые вообще в данном применении неработоспособны.
Сейчас, например, идет глюк с кодеками Азалия на мамах Асус и Гигабайт, и возможно других вендоров, - не работают входы и выходы одновременно.
И карта, естественно, нужна с одинаковыми входами, и нулевым сдвигом фаз между ними, к слову, из серии SBLive не пойдёт- ни 5.1, ни 24 бит по причине заметного фазового сдвига, достигающего на 20 кГц величины более 90 градусов.
Альтернатива - применять микросхемы кодеков, тема часто всплывает при обсуждении SDR приемников. Плюс AVR плюс FT245

Burr Master

Я знаком не понаслышке с глюками даже навороченных карт. По этой причине, до настоящего времени для самых точных измерений использую ISO Кристалл (разбег фаз в стереоканалах заметно меньше 0.1 градуса во всём диапазоне звуковых частот). Неплохие встроенные звуковухи у Асустека (SoundMax), для обсуждаемых приложений они так же подойдут.
В то же время, активно пропагандируемые SBLive и их клоны (по- моему, Аудиджи)- для измерений- полный отстой. Кстати, во многих моделях этой серии, искажений море при работе на частотах дискретизации, отличных от 48 кГц.

Igor 2
На данный момент есть некая ясность, возьму тайм аут.. приложу мозги к процессорам со встроенными АЦП 12 разрядов. Конечно, низкая разрядность затребует переключение поддиапазонов...