ＬＣメーター（電卓ＬＣＤ使用）

発振回路部分を抜粋したのが左図です。

発振回路を使ってＬＣメーターを作る場合、発振周波数がいわゆる
　　１／（２π√（ＬＣ））
からずれていることを考慮する必要があります。
浮遊容量と増幅回路（ＴＣ７ＷＵ０４）の伝播遅延（位相差）がその主なものです。

浮遊容量は上記ＬＣメーターと同様に値のわかっているコンデンサ（Ｃ２）を並列につないだときの周波数変化から補償すれば取り除くことができます。
しかし伝播遅延は電源電圧、アンプ入力の振幅によって変化し計算上発振周波数に数％の誤差を生じます。

発振必要条件は入力からアンプをとおってＬＣの回路をとおって再び入力に戻るまで３６０°の位相差とゲイン＝１です。
Ｒ３−Ｌ１／／Ｃ１の部分はＬ１／／Ｃ１の共振周波数で位相は０°になりますが実際の発振はアンプの伝播遅延の分ずれてトータルの位相差が３６０°となった周波数になります。　ゲインは飽和していますから自動的に条件を満たします。

この実際の発振周波数ｆｏｓｃはＬとＣによる共振周波数をｆｌｃとしたとき、

　　ｆｏｓｃ＝ｆｌｃ＊（Ｒ／（Ｔｐｄ／Ｃ＋Ｒ））

となります。
この式をみるとＲを切り替えることでＴｐｄを測定できそうです。　ところが実際にＲを１０Ｋと５ＫにしてＴｐｄを測定しみましたが実測値とは合いませんでした。　実はＴｐｄは入力の振幅に依存しているからです。　１０Ｋのときと５Ｋのときでは振幅が１５０％に変化します。　振幅補正をすると実測値とほぼ合うようになります。

振幅補正もいれて伝播遅延を測定し補償することを考えたのですが、

　　・Ｃが大きくなると消費電流も数ｍＡ増え、電池がへたってきたときに数１０ｍＶの変動となりＴｐｄも変化する
　　・これを抑えるには定電圧化するしかないが電池が３Ｖと低いので面倒
　　・Ｔｐｄによる発振周波数の誤差はシミュレーションでは測定値にほとんど影響しない程度

なのでやめてしまい単純にＬＣの共振周波数から計算することにしました。

結局、単純に計算すればよいのね。

１００ｕＨのインダクターを測定しています。

使っているマイコンはＡＶＲのＡＴ９０Ｓ８５１５でＬＣＤの下に少し見えています。　ポートのほとんどをＬＣＤにつないでいます。

タクトスイッチは電源ＯＮ／ＯＦＦとＣＡＬです。　短時間押すとＣＡＬで約２秒押していると電源ＯＦＦです。

その上にある切り替えスイッチはＬ測定モードとＣ測定モード切替です。

電池はＣＲ２０３２です。　公称２２０ｍＡＨなので４０時間ぐらいは持つはずです。

切り忘れ防止のためＣＡＬを５分行わないと自動で電源ＯＦＦします。

使ったＬＣＤは１００円ショップで売っていた表示部が可動式になっている電卓のものです。

ＬＣＤと電卓ＩＣの間をカッターで切断して０．２６ＵＥＷで中継基板に配線しています。

この写真の１番右側を１番とし左端を２７番とすると１、２、２７の３本がコモン線です。　３〜２５の２４本はセグメント線になります。

全部で８桁ありますが途中の桁を省略しています。
１、２、２７番がコモン線です。　１番のコモン線は緑色のセグメントすべてにつながっています。　２番は黄色のセグメント、２７番は青色のセグメントです。
セグメントは３個づつが一緒につながっています。
表示するときはコモン線に３Ｖを加えセグメント線に０Ｖを与えるか、コモン線に０Ｖを加えセグメント線に３Ｖを加えます。　すると電圧差は３Ｖとなり表示（黒色）になります。
表示しないコモン線には１．５Ｖを加えます。　するとコモンとセグメント間の電圧は１．５Ｖとなり非表示になります。

要はコモン線を横線（Ｙ）、セグメント線を縦線（Ｘ）とみなして、ＸとＹの交差する部分にかかるコモンとセグメントの電圧差（絶対値）が１．９Ｖを超えていれば黒くなり、超えていなければ透明のままです。　コモン線は３本ありますので順番に走査しますのでセグメントあたり１／３の時間だけドライブしていることになります。

ＬＣＤのドライブは１／３デューティ、１／２バイアスです。
約４ｍｓごとに３本のコモン線を順次切り替え、その後反転した電圧で順次切り替えますので約２４ｍｓで一巡します。　反転するのは交流にするためで　直流を加えると劣化するためです。

コモン１でセグメント２４を１−２４という風に表記したとき、一番右の桁は文字"Ｈ"を表示中なので、１−２４、１−２５、２７−２４が表示、２７−２５が非表示です。
　　０−　４ｍｓ：２７−２４表示、２７−２５非表示
　　４−　８ｍｓ：　１−２４表示、　１−２５表示
　　８−１２ｍｓ：コモン２の表示時間。
　１２−１６ｍｓ：０−４ｍｓと同じ表示で電圧反転している。
　１６−２０ｍｓ：４−８ｍｓと同じ表示で電圧反転している。

自作ＩＴＲＯＮ風ＯＳを使用しました。　ノンプリエンプティブですがスタックを消費しない（コンテキストスイッチをしない）のでＡＶＲ程度のマイコンにはちょうど良いと思います。

周波数カウンター部分は割り込み回路とタスクを協調動作させて行っています。　いままでにこのような構成のものは見たことがないのですが、簡単に正確な周波数カウンターをつくれ他の動作にほとんど影響を与えないのはメリットだと思います。

具体的には４ｍｓのタイマー割り込みで１６ビットカウンターを監視しオーバーフローの回数を数えます。
タスク側ではカウンター動作をはじめる直前と終える直前にスリープモードに入り正確なタイミングで割り込みが入りカウンターの開始、終了をするようにしています。

また別のタスクではスイッチ入力を検出し、それに伴って測定開始、測定値の計算、表示（ＶＲＡＭへの転送）をおこなっています。
このように処理単位ごとにタスクとしてプログラムし、それぞれが実行するタイミングをほとんど考慮する必要がないのがＯＳを使うメリットです。

表示データをＬＣＤに送る（上記、信号波形を作っている）のは４ｍｓごとのタイマー割り込みルーチンの中に入っています。

なおデバッグにＥＬＭさんのところで公開されているシリアル出力ルーチンを使わせていただきました。　この場を借りてお礼を申し上げます。