Budowa miernika pojemności: kit Jabel-092

Tą stronę poświęcono budowie miernika pojemności Jabel J-092.

Na innej stronie znajdziecie raport z budowy miernika pojemności z kitu AVT2725.

Zestaw AVT2725 już (prawie) gotowy. Pora więc… zbudować kolejny:) Na warsztat poszedł Jabel, kit o numerze J-092. Opis zawartości zestawu znajdziecie tutaj.


Sprzęt do budowy dostarczył electropark.pl
electropark_logo


Budowa miernika

Jak to zazwyczaj w przypadku zestawów tego typu bywa, ilość informacji jest dość ograniczona:) Przyda się więc każde dostępne zdjęcie:

Jabel j-092 (w obudowie); pobrane z sklep.jabel.com.pl
Jabel j-092 (w obudowie); pobrane z sklep.jabel.com.pl

Co ciekawe, na powyższym obrazku nie bardzo widać, gdzie można by wetknąć jakiś kondensator do pomiarów:)

Zdjęcie poniżej pokazuje ideę łączenia płytki wyświetlacza ze sterującą:

Jabel j-092 (bez obudowy)
Jabel j-092 (bez obudowy); pobrane z sklep.jabel.com.pl

Widać tu jak powinny być osadzone diody i kostki wyświetlacza. Zdjęcie pochodzi z zestawu bez obudowy – sprawdzę więc, czy dla tego z obudową będzie tak samo.

Obudowa

Jak przymierzyłem, obudowa musi być lekko zmodyfikowana. Po prostu gniazda, które są w jej środku, z jednej strony przydatne do przykręcenia płytki sterującej – z drugiej blokują płytkę wyświetlacza nie pozwalając domknąć obudowy.

IMG_0871IMG_0872W dolnej połówce obudowy trzeba usunąć jedno z gniazd. Najlepiej nada się do tego mała szlifierka (można to też zrobić nożem segmentowym):

IMG_0873

Używajcie okularów ochronnych. Mini-wiertarka rozpędza się do tysięcy obrotów na minutę – wyobraźcie sobie z jaką szybkością poszybują fragmenty pękającej tarczki. Wasze zdrowie jest najważniejsze!

IMG_0874Jeżeli teraz złożycie połówki obudowy, od razu zauważycie, że konieczne jest też usunięcie gniazd z górnej połówki:

IMG_0875

Zwróćcie uwagę, że obudowa ma ozdobne karby z jednej strony. Usuwając gniazda upewnijcie się, że robicie to z dobrej strony.

Teraz zająłem się tylną ścianką. Postanowiłem umieścić w niej wyłącznik oraz gniazdo dla zasilacza. Wybrałem takie z bolcem 2.1mm – czyli identyczne jak w Arduino:

IMG_0877IMG_0876Właściwie na gnieździe mógłbym poprzestać – ja jednak postanowiłem dodać wyłącznik. W tym celu wyciąłem tylną ściankę:

IMG_0881Plastyk obudowy jest dość sztywny, ale nie kruchy. Nie ma problemu z jego obróbką – cięciem, wierceniem i szlifowaniem. Otwór na gniazdo zasilające najpierw wywierciłem cienkim wiertłem 2mm, a później pogrubiłem 8mm i oszlifowałem półokrągłym pilnikiem. Otwór pod wyłącznik wyciąłem szlifierką, a później obrobiłem płaskim pilniczkiem. Efekt:

IMG_0882I jeszcze taki mały, ale przydatny gadżet: nóżki silikonowe na spodniej podstawce:

IMG_0941Zworki

Lutowanie rozpocznijcie od zworek. Jest ich 3 na płytce wyświetlacza i 3 na płytce sterującej.

Uwaga: na poniższym rysunku widać, że przeoczyłem jedną zworkę – tą w pobliżu podstawki pod ne555. Swój błąd naprawiłem później.

Niektóre zworki leżą pod innymi układami – musicie je więc wlutować w pierwszej kolejności.

IMG_0884

Budowa płytki wyświetlacza

Możecie zastanowić się, czy nie łatwiej będzie najpierw połączyć obydwie płytki – a później lutować na nie elementy? Przewińcie do części „Łączenie…” po więcej informacji.

Kostki wyświetlacza muszą leżeć głęboko na płytce – wciśnijcie je do oporu.IMG_0885Następnie uzupełniłem płytkę o LEDy wskazujęce zakres. Jak widać – producent zapomniał o oznaczeniu ich polaryzacji… Spójrzmy na schemat płytki:

Screenshot from 2015-12-19 21:37:36Tranzystor T7 to BC327: typu PNP. Jego kolektor połączony jest z „+” (anodami) LED. Patrząc na płytkę od tyłu:

IMG_0886A…wychodzi na to, że dłuższe nóżki LED powinny iść do niższych pól. Tak też je wlutowałem.

Ważna jest również odległość, w jakiej diody powinny być od płytki: z górą kostek wyświetlacza powinny tworzyć jedną linię. Żeby je tak ustawić, włóżcie diodę i lutujcie na odwróconej płytce tak, żeby szczyt diody dotykał powierzchi.

IMG_0887Kompletna płytka wyświetlacza:

IMG_0892

Budowa płytki sterującej

Budowę płytki sterującej rozpocząłem od wlutowania rezystorów. Jak w każdym zestawie, rezystory nie są opisane. Będziecie musieli je pomierzyć lub odczytaj ich wartość z runów… znaczy pasków. Ich wlutowanie nie powinno nastręczać żadnych problemów – miejsca na nie jest dużo i wszystkie umieszczamy płasko.

IMG_0896W kolejnym kroku zabrałem się za podstawki. Przy okazji wlutowałem brakującą zworę:

IMG_0897Teraz przyszedł czas na resztę podstawek, kwarc i niebieski terminal do podłączenia zasilania:

IMG_0898W kolejnym kroku lutowałem tranzystory. Jest ich 7 – na szczęście wszystkie są takiego samego rodzaju (BC327), więc nie musicie odczytywać ich oznaczeń:

IMG_0899Czas na kondensatory:

IMG_0900Oprócz ceramicznych i elektrolitycznych, znajdziecie w zestawie 2 kondensatory foliowe. Mają charakterystyczne żółte obudowy. Należy je wlutować w miejsca C1 (10nF, mniejszy – tez oznaczony 103J63) oraz C8 (większy, 1uF, oznaczony 105J63).

W przypadku kondensatorów ceramicznych i foliowych nie ma znaczenia, w którą stronę je wlutujecie. W przypadku kondensatorów elektrolitycznych: włóżcie ich dłuższą nóżkę w otworki oznaczone „+”. Lepiej nie eksperymentować, co będzie jeżeli zamienicie ich bieguny:)

Przestrzegajcie polaryzacji kondensatorów elektrolitycznych! Dłuższa nóżka to „+” a „-” oznaczono przerywanymi paskami na obudowie.

Skoro dodałem wielki kondensator 1000uF, przy okazji wlutowałem też stabilizator napięcia:

IMG_0904Wydaje mi się, że akurat takie zestawienie elementów odpowiedzialnych za zasilanie, nie jest najszczęśliwsze. Stabilizator jest tak blisko kondensatora, że nie ma szansy na dodanie radiatora. Grzejąc się, będzie grillował kondensator, co na dłuższą metę – nie wyjdzie mu na zdrowie.

Następnie zabrałem się za potencjometry P1..P3. Tutaj producent trochę zaszalał i narobił mnóstwo dziurek.

IMG_0905_aPewnie jedna płytka służyła do 2 modeli (lub różnych wariantów części)… Zaciemnia to sprawę i tylko dzieki rysunkowi z kompletem bez obudowy, zrozumiałem jak je umieścić:

IMG_0906_aI jeszcze może Wam się przydać:

  • P1: 500kΩ, oznaczenie: W504
  • P2: 100kΩ, oznaczenie: W104
  • P3: 500Ω, oznaczenie: W501

Kompletna płytka sterowania:

IMG_0907Łączenie płytki wyświetlacza ze sterowaniem

Z początku byłem sceptycznie nastawiony do sposobu, w jaki producent rozwiązał łączenie płytki sterującej z wyświetlaczem. Myślałem, żeby to zrobić po swojemu. W końcu postanowiłem postępować „by the manual”. Najpierw oznaczyłem sobie miejsce, w którym płytka sterująca ma się stykać z wyświetlaczem:

IMG_0909

Jeżeli zbyt wysoko dolutujecie płytkę sterującą do wyświetlacza (niewielka odległość od krawędzi płytki wyświetlacza do poziomu płytki sterującej) – całość nie zmieści się w obudowie. Możecie wtedy spróbować wyciąć pozostałe gniazda w dolnej części obudowy – ale płytka sterująca nie będzie już miała na czym się oprzeć.

Pamiętajcie również o naklejce na panelu czołowym. Przezroczyste pole na cyfry musi zgadzać się z segmentami wyświetlacza.

Największym problemem było stabilne ustawienie płytek pod kątem prostym:

IMG_0911

Być może łatwiej było to zrobić przed wlutowaniem części?

Teraz wystarczyło chwycić lutem w 2 skrajncyh punktach – dalej poszło już nadspodziewanie gładko:

IMG_0912

Bardzo przydał się tutaj topnik. Dzięki niemu lut szybko chwycił styki obydwóch części.


W rezultacie połączenie wydaje się trwałe i stabilne. Płytki bardzo dobrze wpasowały się w obudowę:
IMG_0913Wyświetlacz idealnie dotknął przedniego panelu:

IMG_0914Panel przedni

No to czas na naklejkę na przednim panelu. Pamiętajcie, żeby nałożyć ją w taki sposób, żeby wszystkie cyfry i kropki były dobrze widoczne. Rada niby oczywista, ale ostateczna pozycja naklejki może zależeć od sposobu, w jaki połączyliście płytkę sterującą i wyświetlacz. Dokładniej chodzi o to jak bardzo wysunęliście płytkę wyświetlacza pod krawędź płytki sterującej. Ja swoją naklejkę musiałem nieco podnieść ku górze. W razie kłopotów – klej na spodzie naklejki umożliwia jej oderwanie i ponowne przylepienie – bez pozostawienia jakichkolwiek śladów na panelu (tak, sprawdziłem:));

IMG_0919

Możecie podświetlić sobie segmenty wyświetlacza. Ustawcie miernik na pomiar przewodzenia. Przytknijcie czerwoną sondę do górnego-środkowego pinu segmentu (anoda) a czarną do wybranego innego pinu. W ten sposób upewnicie się (bez podłączenia zasilania), że naklejka nic nie przysłania.

W następnej kolejności zająłem się gniazdem pomiarowym. Cóż – w AVT było to świetnie rozwiązane. Na panelu przednim były gotowe otworki pod gniazdo kołkowe i dodatkowe BNC. Tutaj trzeba radzić sobie samemu. Producent nie załączył w zestawie żadnych elementów, które mogłyby posłużyć do wykonania takiego gniazda.

Pierwszym pomysłem było gniazdo kołkowe (inspiracją był zestaw AVT). Niestety – standardowe gniazda się nie przydadzą. Przedni panel jest po prostu za gruby w stosunku do długości styków:

IMG_0928Pogrzebałem jednak trochę w złomiarni – i znalazłem gniazdo 8x z super-długimi stykami (jedno-rzędowe):

IMG_0930Wymyśliłem, że:

  • Wywiercę dziurki w przednim panelu,
  • Przez nie przełoże styki gniazda,
  • Z drugiej strony (za panelem) podłożę kawałek płytki przewlekanej,
  • Do płytki przewlekanej podłączę przewody z płytki sterującej.

Brzmi jak plan; do roboty:

IMG_0931Oznaczyłem miejsca na otworki:

IMG_0934Wiercenie trzeba wykonać precyzyjnie, użyłem więc „ręcznej” wiertarki (modelarskiej):

IMG_0936Z drugiej strony piny blokuje płytka:

IMG_0937Tutaj jeszcze taka mała fanaberia: dodatnią połowę gniazda pomalowałem na czerwono:

IMG_0946Po drugiej stronie przylutowałem styki do płytki. Przyciąłem wewnętrzne piny a do skrajnych dolutowałem przewody zakończone żeńskim gniazdem gold-pin:

IMG_0949W płytkę sterującą wlutowałem dwa gold-piny:

IMG_0948…i połączyłem ze sobą. Dla pewności dodałem odrobinę kleju z pistoletu, żeby przypadkiem piny się nie rozłaczyły.

IMG_0950Rezystor rozładowujący

Jest to jeden z elementów, którego zabrakło mi w tym zestawie Jabel J-092. Rozładowanie kondensatora jest konieczne, żeby pomiar był poprawny. Jest to szczególnie ważne w przypadku dużych kondensatorów. Ich ładunek może również uszkodzić sam miernik.

Element rozładowujacy wykonałem z dwóch śrubek fi3mm/8mm i rezystora znajdującego się miedzy nimi (cóż, podobnie jak w AVT). W tym celu w górnej połówce obudowy wywierciłem dwa otwory fi3mm. Możecie użyć taśmy malarskiej, żeby otwory znalazły się w jednej linii.

IMG_0938

Zachowajcie dość duży odstęp od przedniej krawędzi. Pamiętajcie, że pod spodem obudowy znajduje się płytka wyświetlacza.

IMG_0939Od dołu, międy dwoma nakrętkami, przykręciłem rezystor 120Ω/0.5W. Jego nóżki owinąłem wokół gwintu. Nie ma nawet potrzeby lutowania.

IMG_0945

Gniazdo zasilające

Teraz zająłęm się wykończeniem gniazda zasilającego. Upewnijcie się, do których styków lutujecie kabelki. Takie gniazda DC (czyli prądu stałego) mają zazwyczaj jedno wyprowadzenie dla zasilania („+”) i dwa dla masy – z czego tylko jedno „działa” gdy wtyk jest wlożony! Użyjcie miernika, żeby upewnić się, które styki są właściwe.

Styki gniazd DC różnie „działają” z włożonym i wyjętym wtykiem. Upewnijcie się, że lutujecie właściwe styki. Podłączcie wtyk i zmierzcie przez które przepływa prąd.

Pozostaje zwykłe rzemiosło. Przylutowanie kabelków nie powinno być dla Was żadnym kłopotem. Proponuję nałożyć trochę topnika na styki, później stopić na nich odrobinę cyny. Następnie przez oczko przekładamy skręcony drut i zawijamy go o siebie ponad stykiem (taka pętelka). Wtedy wystarczy podgrzać drut lutownicą – znajdujący się pod nim lut roztopi się trwale łącząc drut ze stykiem. Ja zazwyczaj dodaję jeszcze trochę cyny na górze – nie ma siły, żeby coś takiego puściło.

IMG_0923Jeżeli macie pod ręką rurki (koszulki) termokurczliwe – warto zaizolować nimi styki. Rurki takie najprzyjemniej zgrzewa się lutownicą hot-air. Wystarczy ustawić ją na 140-160 stopni i trochę podmuchać. Możecie też próbować z zapalniczką czy świeczką – ale uważajcie: zbyt wysoka temperatura stopi izolację kabla.

Wtyk i gniazdo wmontowane w obudowę:

IMG_0924Pozostało podłączyć kabelki zasilające do terminala. Zanim to robicie przytnijcie przewody do odpowiedniej długości. Warto też ocynować końcówki:

IMG_0951IMG_0952

Upewnijcie się, że podłączacie „+” i masę do odpowiednich terminali.

Uruchomienie

Jak zwykle, zaczynam od sprawdzenia miernikiem wszystkich krytycznych połączeń. Upewniam się, że nie ma zwarcia między masą a zasilaniem na gnieździe zasilającym – ani za stabilizatorem. Sprawdzam, czy masy i zasilania dochodzą w odpowiednie miejsca czipów oraz czy kondensatory elektrolityczne są wlutowane w odpowiednią stronę. Jeszcze raz przeglądam wszystko w poszukiwaniu defektów.

Do pierwszego uruchomienia zawsze wyciągam procesor. Jest nie tyle najdroższy – co najbardziej kłopotliwy w zdobyciu (oprogramowanie w jego środku!). Teraz podłączam urządzenie do zasilacza laboratoryjnego z ograniczeniem prądowym na np. 100mA. Nawet jeżeli gdzieś jest zwarcie – taki prąd nie powinien wyrządzić za dużych strat (stosunkowo:)).  Jeżeli wszystko jest ok – nic nie dymi ani nie puchnie – wyłączam zasilanie, wkładam procesor i znowu uruchamiam.

IMG_0955Wygląda na to, że działa:)

Kalibracja

Złożony miernik powininen być skalibrowany. Zasada kalibracji jest prosta: używamy kondensatorów o znanych wartościach i do nich regulujemy wskazanie miernika.

Na potrzeby tego typu projektów, sprawiłem sobie kilka kondensatorów foliowych. Pomierzyłem je skalibrowanym i bardzo dokładnym miernikiem.

Listę używanych przeze mnie kondensatorów referencyjnych znajdziecie na tej podstronie.

IMG_0961I tak, zacząłem od kondensatora (4) o pojemności nominalnej 1nF a zmierzonej – 1.05nF (100Hz). Miernik pokazał 1.01nF. Potencjometrem P1 pokręciłem tak długo, aż na wyświetlaczu pojawiło się 1.05. Na wszelki wypadek sprawdziłem jeszcze (6) – 1nF/1.03nF – miernik pokazał poprawną wartość 1.03nF.

Teraz wziąłem kondensator (12) o pojemności nominalnej 470nF a zmierzonej 480nF. Dostroiłem miernik potencjometrem P2. Kondensator (13) został już zmierzony dokładnie.

Najbardziej rozstrojony był ostatni z zakresów. Kondensator (7) – 1uF, miernik zmierzył jako 1.37uF:

IMG_0964Dostroiłem potencjometr P3 i zmierzyłem (8) – inny 1uF. Miernik pokazał już poprawną wartość:

IMG_0965

UniT UT-71C, AVT2725v1, Jabel J-092 – te trzy mierniki porównałem pod względem wyników pomiarów pojemności: Wyniki pomiarów pojemności.

Zauważone…

miernik_0Generalnie zestaw budowało się całkiem przyjemnie – choć wymaga pewnych umiejętności. Podoba mi się kompaktowość urządzenia. Co do jego własności praktycznych: Wyniki pomiarów pojemności.

Kilka wniosków z budowy:

Na plus:

  • Urządzenie zwarte i kompaktowe, przejrzyście zbudowane, zapewnia świetny dostęp do wszystkich elementów – łatwy serwis i kalibracja,
  • Materiał obudowy dobrej jakości – łatwo się obrabia,
  • Niewielkie niedokładności na gniazdach mocujących, ale dokładnie zlutowane ze sobą płytki, idealnie pasują do przedniego panelu – duży plus!
  • Sposób mocowania płytki wyświetlacza do sterującej wydawał mi się trochę dziwny, ale działa. Myślę, że powinien być dokładniej opisany w instrukcji,
  • Płytki są pożądnie wykonane – punkty lutownicze nie odpadają podczas lutowania,
  • Płytki są jasno opisane – poza diodami LED i gniazdami potencjometrów,
  • Wszystkie tranzystory są tego samego typu, co ułatwia lutowanie,
  • Odpowiednio dużo miejsca na rezystory – nie trzeba ich stawiać na „sztorc”,

Na nie-wiem:

  • Zestaw wymaga dodatkowego zasilacza 9-12V/200mA. W AVT wbudowano zasilanie tak, żeby można go było podłączyć bezpośrednio do gniazdka. Znacznie zwiększyło to rozmiary urządzenia, jego wagę. Zastanawiam się, jak taki transformator w środku urządzenia może wpłynąć na pomiary… Z drugiej strony, miernik – choć mniejszy i bardziej poręczny – wymaga zasilacza, który musimy mieć gdzieś pod ręką,
  • Instrukcja… marzy mi się kolorowa wkładka na ładnym papierze z rozpiską krok-po-kroku… Jeszcze nie tym razem. Chociaż trzeba przyznać, że w przypadku Jabela jest ona całkiem konkretna i przejrzysta – choć raczej nie dla absolutnie początkujących.

Na minus:

  • Brak opisu polaryzacji LED na płytce wyświetlacza, wymusza wczytywanie się w schemat. Wydaje mi się to przeoczeniem, bo przecież dodanie „+” (lub ikonki diody) w odpowiednich miejscach nie jest jakimś specjalnym kosztem,
  • Dyskusyjnie umieszczony kondensator elektrolityczny tuż przy stabilizatorze; na płytce jest mnóstwo miejsca – można go było spokojnie umieścić dalej – co pozwoliłoby na dodanie radiatora,
  • Terminal zasilający wychodzi bezpośrednio na tylny panel obudowy – mało miejsca na „wykręcenie” kablami. Myślę że w przypadku zestawu z obudową, należałoby kwestię doprowadzenia zasilania rozwiązać trochę inaczej,
  • Producent nie przyłożył się do gniazda pomiarowego. W zestawie nie ma nawet żadnych elementów, które pozwalałyby na ich wykonanie,
  • Brak rezystora do rozładowania. AVT rozwiązał to banalnie: 2 śrubki na panelu i rezystor między nimi. Myślę, że warto dodać takie usprawnienie – ja tak zrobiłem,

Dodatkowe narzędzia/materiały

Dodatkowe elementy/materiały, które użyłem w budowie (nie ma ich w zestawie):

  • Wyłącznik, gniazdo DC,
  • Kabelki do podłaczenia zasilania (choć oczywiście możecie to rozwiązać inaczej niż ja),
  • Silikonowe nóżki pod spód miernika,
  • Gniazdo kołkowe (gold-pin żeńskie) 8 z długimi stykami (takie jak tutaj) i kawałek płytki przewlekanej,
  • Rezystor 120Ω/0.5W do rozładowywania kondensatorów – razem z 2-ma śrubkami fi3mm/8mm i 4-ma nakrętkami,

Przydatne narzędzia:

  • (konieczne) Lutownica, lutowie, topnik,
  • (konieczne) Mini-wiertarko-frezarka z akcesoriami do wyrzynania,
  • Wiertarka ręczna (uchwyt modelarski to wierteł),
  • Multimetr do sprawdzania połączeń,
  • Obcinarka do kabli,
  • ‚Trzecia ręka’ do przytrzymywania lutowanego układu

Źródła

One thought on “Budowa miernika pojemności: kit Jabel-092”

  1. W imieniu: Użytkownik
    Z przyjemnością przeczytałem artykuł o budowie miernika J-92 (miernik pojemności).
    Ponieważ osobiście projektowałem ten układ chciałbym wyjaśnić kilka spraw:
    1. Opis diod LED (słuszna uwaga). Ale projektując płytki w firmie Jabel (już od 25 lat) oznaczam anody diod jako kwadratowy punkt lutowniczy (może zabrakło tego w opisie). Ciężko pisze się opis do urządzenia które zna się i wszytko jest oczywiste.
    2. Może wydać się dziwne zaprojektowanie kilku obudów potencjometrów. Niestety życie nauczyło mnie, że jeżeli chce się kupić 1000 potencjometrów jednego typu to zaczynają się schody. Dlatego na płytce jest miejsce pod większość potencjometrów wieloobrotowych pionowych i poziomych.

Dodaj komentarz

Proszę dodaj swój komentarz. Pamiętaj, żeby nie podawać żadnych danych osobowych.