フランクリン型発振回路に74ＨＣＵ04Ａを用います。カウンタはＴＭＲ0とＴＭＲ1を使います。表示はPIC12F629などでも採用したTC4040Bカウンタ経由16文字2行ＬＣＤです。カウンタ用の基準発振周波数にもなるＰＩＣの発振は簡易カウンタということもあり、内部発振4ＭＨｚを選びました。
元ねたは次のＵＲＬを参照願います。
http://yd1chs.wordpress.com/2009/09/12/homebrew-vj3bhr-lc-meter/
PIC16F88でＬＣメータ実験(74HCU04使用） ＠2010
1. はじめに
オーストラリアのハムクラブが作ったものからアイデア頂きオリジナル仕様にして作ります。このＬＣメータはフランクリン型発振回路でＬＣ発振させ、その周波数をカウンタで計り、参照用コンデンサ（精度が良いものを使う）から測定ＬあるいはＣの値を算出するという方式です。日本でもＣＱ誌発表のもの含め、たくさんの方が移植、追試されています。またキットでも売られているようです。
2. 試作機の仕様は
ＬＣメータ仕様は次の通りです。
| 項番 | 項目 | 詳細説明 |
| 1 | フランクリン型発振回路を74HCU04Aを用いて構成します。参照用Ｃ切り替えはＴＱ2リレーを使います。スイッチで、ＬＣ変え周波数を計ります | フランクリン型発振回路のＬとＣを基本発振、更に参照用Ｃをリレーで追加して周波数測定します。その測定値を元に被試験ＬあるいはＣの値を算出します。算出計算式や使い方は後で詳しく説明します。 |
| 2 | Ｌは1μＨから2ｍＨ，Ｃは10ｐＦから0.01μＦ（基本のＬは22μＨ、Ｃは1000ｐＦ、参照用のＣは1000ｐＦとします） | 発振回路の安定度、カウンタの測定限度などからこの程度です。カウンタの周波数もついでにＬＣＤへ表示します。 |
| 3 | １６ビットカウンタからなるタイマー1（TMR1）を使用してゲートタイムを作る | LCメータでは大体10ｋHzから3MHｚぐらい計れれば良いので１０m秒をゲート時間にします。（1μS＊10000カウント） |
| 4 | ８ビットカウンタのタイマー0で入力周波数をカウントして２５６カウントでオーバーフローしたら変数をソフトで加算していく | TMR0の入力の周波数応答の関係でTMR0のプリスケーラを1：2に設定して使います。早い周波数だと割込み処理時間が次のカウントアップに影響を与えるのでオーバーフロー監視する |
| 5 | カウンタの処理は割り込みで行います | TMR0,TMR1の割り込みを監視してTMR0のときは変数のカウントアップ、TMR1の時はゲート時間終了でカウント値計算表示を行う |
| 6 | MAPLAB＋PICKIT2＋HiTEC C | 開発環境はMPLABV8.46 HiTECH C V9.71a |
| 7 | 表示は1602コンパチＬＣＤ（16文字2行） | ＳＬ1602ＢＳＬ8 |
| 8 | ＬＣＤインタフェイスはTC4040B経由 | TC4040Bバイナリーカウンタにパルスを送り込みＲＳ，4ビット信号をラッチ。PICのポートからはＥＮ信号を出します |
実験回路では、CPU+ICSPコネクタ部をデバッグ用ＷＳＮＩＫ基板を使用します。ＴＣ4040Ｂ＋1602インターフェイス用フラットケーブルコネクタはユニバーサル基板にハンダ付けしたものを使います。この２枚の基板にブレッドボード用足を追加、リレー、フランクリン型発振回路の周辺ＬＣＲ類をブレッドボード上に配置します。
1. 74HCU04Aで入力出力間にフィードバック用抵抗をつけて、発振回路を構成します。Ｃ2outのモードをTRISAレジスタ出力/入力設定へと切り替えることでカウンタＴＭＲ0への入力がＯＮ／ＯＦＦ制御されます。
2. ＰＯＲＴＢはデジタル設定でＲＢ0がTC4040Bへのクロック出力。ＲＢ1はＥＮ駆動信号。ＲＢ0からTC4040Bのクロックと積分回路経由でリセット端子につないで、LCD４ビット出力信号を出力します。ＲＢ2はＣ／ＣＡＬモード切替スイッチ入力、ＲＢ3は参照用Ｃ接続用リレー駆動です。ＲＢ4はデバッグ動作表示用のＬＥＤへ接続されます。（バグ発見！PICのポートでリレー駆動できず、論理反転しデジトラしてください）
3. 100μS以上クロックをHにすると積分回路がHになりカウンタがリセットします。カウンタはクロックのH→Lエッジでカウントします。ＬＣＤのＤＢに出力するデータに当たる数値分をパルス出力でＴＣ4040Ｂに与え、ＥＮ駆動のＲＢ1をＬにしてＬＣＤに送り出します。
4. クロックは内部4MHｚとします。
回路図中のSC1602接続ピン番に誤記があります。＃7〜＃10を＃11〜＃14に読み替え配線願います。
回路図は水魚堂さんのBSchを使いました。また関連記号類も利用させていただきます。公開された作者さん達のご努力に感謝いたします。
http://www.suigyodo.com/online/schsoft.htm
このＬＣメーターではまずはキャリブレーションモードとして基本部分のＬ＋Ｃによるフランクリン型発振回路で発振させ周波数F1を得ます。続いて値が正確な参照用コンデンサをリレーで並列に追加して発振させ周波数F2を得ます。最後に被測定Ｃを並列に入れるか、被測定Ｌを直列に入れて周波数F3を計ります。以上の3段階動作で得た周波数と参照用Ｃの値から被測定のＣあるいはＬを算出することができます。
どのような原理でそんなことができるのか。次に説明します。
7. 測定手順
| 番号 | 処理ステップ | 内容 |
| 1 | キャリブレーション | 電源ONかリセット時にキャリブレーションモードになり、その旨表示。スイッチがCAL側になるのを待つ |
| 2 | 基本回路の22μHと1000ｐFで発振周波数を取得する。これをF1として記憶する | |
| 3 | リレーをONして参照コンデンサCref1000ｐFを並列に付加する。そして周波数をはかり、F2として記憶する | |
| Ｃrefを基準にしてＦ1，Ｆ2からＣ，Ｌを導出する | ||
| 4 | 測定 | キャリブレーションが終わるとスイッチの状態が一旦Ｌ測定になるのを見極め、その後L測定かC測定かのスイッチ状態により計算処理（ＬかＣか）を選択する |
| 5 | 周波数を測定しF3とし、Ｆ1,Ｆ3，Ｃ，Ｌの値から、スイッチ設定に応じＬtestあるいはCtestかを計算し、Ｌtest値あるいはＣtest値として表示する | |
| 6 | 周波数が低いとき（2ｋＨｚ以下）はエラーにする。またＬ測定時周波数が低いとｍＨ単位に切り替える。 |
ブレッドボード上に並べて実験をします。
9. 次はどうなる
これによりＰＩＣ16Ｆ88でLCメータを作るという実験の第一段階が終わりました。フランクリン型発振回路は外付け74HCU04Aを使いました。次はフランクリン型発振回路をPIC内蔵のコンパレータで構成します。
バグ対策情報 2012.01.29 この時点では動作していたので気が付きませんでしたが、リレーの定格駆動電流が30ｍAなので、ドライバ追加必要です。デジトラなどを入れて論理を反転して駆動してください。
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