Domov, design, rekonstrukce, výzdoba. Dvůr a zahrada. Svýma rukama

Tento obvod, navzdory své zdánlivé složitosti, je poměrně jednoduchý na opakování, protože je sestaven na digitálních mikroobvodech a při absenci chyb při instalaci a použití známých dobrých dílů prakticky nevyžaduje úpravu. Možnosti zařízení jsou však poměrně velké:

• rozsah měření – 0,01 – 10000 µF;
• 4 podrozsahy – 10, 100, 1000, 10 000 µF;
• výběr podrozsahu – automatický;
• indikace výsledku – digitální, 4 číslice s plovoucí desetinnou čárkou;
• chyba měření – nejméně významná jednotka;

Podívejme se na schéma zařízení:

Klikni pro zvětšení

Na čipu DD1, přesněji na dvou jeho prvcích, je sestaven quartzový oscilátor, jehož činnost nevyžaduje žádné vysvětlení. Dále je taktovací frekvence odeslána do děliče sestaveného na mikroobvodech DD2 – DD4. Signály z něj o frekvencích 1 000, 100, 10 a 1 kHz jsou přiváděny do multiplexeru DD6.1, který se používá jako jednotka pro automatickou volbu dílčího pásma.

Hlavní měřicí jednotkou je jednoduchý vibrátor namontovaný na prvcích DD5.3, DD5.4, jehož trvání pulzu přímo závisí na kondenzátoru, který je k němu připojen. Princip měření kapacity spočívá v počítání počtu impulsů při provozu monovibrátoru. Na prvcích DD5.1, DD5.2 je namontována jednotka, která zabraňuje odskočení kontaktů tlačítka „Spustit měření“. No a poslední částí obvodu je čtyřmístná řada binárně-decimálních čítačů DD9 - DD12 s výstupem na čtyři sedmisegmentové indikátory.

Podívejme se na algoritmus činnosti měřiče. Když stisknete tlačítko SB1, binární čítač DD8 se vynuluje a přepne uzel rozsahu (multiplexer DD6.1) na nejnižší rozsah měření - 0,010 - 10,00 µF. V tomto případě jsou na jednom ze vstupů elektronického klíče DD1.3 přijímány impulsy o frekvenci 1 MHz. Druhý vstup téhož spínače přijímá povolovací signál z jednorázového zařízení, jehož doba trvání je přímo úměrná kapacitě měřeného kondenzátoru.

Do počítací dekády DD9...DD12 tak začnou přicházet impulsy o frekvenci 1 MHz. Pokud dojde k přetečení dekády, přenosový signál z DD12 zvýší hodnoty čítače DD8 o jednu a umožní zapsat nulu do spouštěče DD7 na vstupu D. Tato nula zapne ovladač DD5.1, DD5.2 a ten, následně resetuje počítací dekádu a nastaví DD7 znovu na „1“ a restartuje monostabilní. Proces se opakuje, ale počítací dekáda nyní dostává přes přepínač frekvenci 100 kHz (druhý rozsah je zapnutý).

Pokud před dokončením impulsu z jednorázového zařízení opět přeteče počítací dekáda, pak se rozsah opět změní. Pokud se jednorázovka vypne dříve, počítání se zastaví a indikátor může přečíst hodnotu kapacity připojené k měření. Posledním dotykem je ovládací jednotka desetinné čárky, která indikuje aktuální dílčí rozsah měření. Jeho funkce plní druhá část multiplexeru DD6, která osvětluje požadovaný bod v závislosti na zahrnutém subpásmu.

Vakuové luminiscenční indikátory IV6 se používají jako indikátory v obvodu, takže napájení měřiče musí produkovat dvě napětí: 1 V pro vlákno a +12 V pro napájení anody lamp a mikroobvodů. Pokud jsou indikátory nahrazeny LCD, pak si vystačíte s jedním zdrojem +9V, ale použití LED matic je nemožné kvůli nízké zatížitelnosti mikroobvodů DD9...DD12.

Jako kalibrační odpor R8 je lepší použít víceotáčkový rezistor, protože chyba měření zařízení bude záviset na přesnosti kalibrace. Zbývající odpory mohou být MLT-0,125. Pokud jde o mikroobvody, můžete v zařízení použít kteroukoli řadu K1561, K564, K561, K176, ale je třeba mít na paměti, že řada 176 se velmi zdráhá pracovat s křemenným rezonátorem (DD1).

Nastavení zařízení je poměrně jednoduché, ale mělo by být provedeno se zvláštní opatrností.

• Dočasně odpojte tlačítko SB1 od DD8 (pin 13).
• Aplikujte obdélníkové impulsy s frekvencí přibližně 50-100 Hz na spojovací bod mezi R3 a R2 (postačí jakýkoli jednoduchý generátor na logickém čipu).
• Místo měřeného kondenzátoru připojte standardní, jehož kapacita je známá a leží v rozsahu 0,5 - 4 µF (například K71-5V 1 µF ± 1 %). Pokud je to možné, je lepší změřit kapacitu pomocí měřicího můstku, ale můžete se spolehnout i na kapacitu uvedenou na pouzdru. Zde je potřeba myslet na to, že jak přesně si přístroj zkalibrujete, tak vás bude měřit i v budoucnu.
• Pomocí trimovacího rezistoru R8 nastavte hodnoty indikátoru co nejpřesněji v souladu s kapacitou referenčního kondenzátoru. Po kalibraci je lepší ořezávací rezistor utěsnit kapkou laku nebo barvy.

Na základě materiálů z „Radio Amateur“ č. 5, 2001.

Toto zařízení se používá pro opravy televizorů již 8 let a prokázalo svůj nejlepší výkon. Zařízení využívá mikroobvody CMOS, které mnozí stále shromažďují prach ve svých starých zásobách. To, stejně jako použití LCD indikátoru IZHTs5-4/8, umožnilo zvýšit odběr proudu na 10 mA a napájet zařízení z baterie Krona. Rozměry přístroje umožňují jeho umístění do pouzdra multimetru typu D-830 apod. Navzdory relativně velkému počtu mikroobvodů celkové náklady na díly (podle ceníků známých internetových obchodů) nepřesahují náklady pouze na jeden moderní LCD indikátor, jako je 8x2 nebo 16x1 atd.

Mikroobvody DA1 a DA2 slouží k sestavení převodníku Capacitance-Time (obr. 1) - typu známého multivibrátoru operačních zesilovačů, dále jej budeme nazývat PEV. Operační zesilovač DA1.1 implementuje umělé „uzemnění“ (střední bod) pro analogovou část. Samotný převodník je namontován na operačních zesilovačích DA2 a DA1.2. Perioda opakování pulzu je určena výrazem T=2*R7*Cx*(1+ln(2*R3/R5)). Ze vzorce je zřejmé, že perioda málo závisí na destabilizujících faktorech, jako je napájecí napětí, teplota (je lepší volit termostabilní odpory) atd. a může být docela vysoká. Amplituda napětí na měřené kapacitě je Uc=Ud*(R3/(R3+R5)), (kde Ud je propustné napětí na diodě) a nepřesahuje 0,1 voltu, což umožňuje měřit kapacitu bez odpájení z obvodu, protože při tomto napětí jsou všechny polovodičové přechody uzavřeny. Použití mikroobvodu KR544UD2 jako DA2 umožnilo snížit chybu přístroje při měření malých kapacit. Pro ochranu DA2 při připojení nabitého kondenzátoru byly zavedeny prvky VD3, VD4, R4 a byly vybrány diody s významným přípustným jednopulsním proudem a odporem o výkonu nejméně 0,5 W. Z pinu 6 DA2 jsou do řídicí jednotky přiváděny impulsy s periodou úměrnou kapacitě měřeného kondenzátoru.

Řídicí jednotka je realizována na mikroobvodech DD1 – DD4. Impulzy z PSU přes měnič na DD3.1 přicházejí na čítací vstup C D-spouštěče DD2.2. Vstup C další spouště mikroobvodu přijímá druhé impulsy. Logika činnosti a vzájemné propojení spouštěčů je takové, že na inverzním výstupu DD2.2 je nízká úroveň s dobou trvání rovnající se periodě PSU (doba počítání) a vysoká úroveň s dobou trvání rovnou přibližně 1 sekundu (doba indikace). Z přímého výstupu (pin 1) přes prvky C10, R15 krátký impuls resetuje čítače na 0 na začátku každé měřicí periody. Element 2OR-NOT DD3.4 předává impulsy o referenční frekvenci 32768 Hz na vstup čítače pouze během doby počítání. Na čipu DD1 je namontován quartzový oscilátor referenční frekvence, který je napájen na pin 6 DD3.4 z výstupní vyrovnávací paměti (pin 12). Z něj jsou z pinu 5 posílány druhé impulsy na čítací vstup spouště DD2.1 a také jsou odstraněny impulsy s frekvencí 63 Hz (pracovní frekvence indikátoru). LCD indikátor neumožňuje přivádět na něj stejnosměrné napětí, takže v tomto zařízení je do indikátoru přiváděno střídavé napětí o frekvenci 63 Hz a segmenty jsou zapínány fázovou metodou (pokud je signál do segmentu je přivedena stejná fáze jako na společnou svorku indikátoru, pak se segment vypne, pokud je v protifázi, segment se zapne). Pro ovládání čárek se používají prvky EXCLUSIVE-OR čipu DD4. Na jeden ze vstupů prvků DD4.2, DD4.3, DD4.4 je přiveden signál 63 Hz (v protifázi k obecnému indikátoru). Každý prvek, když je na jiný vstup přivedena logická 0, opakuje impulsy na výstupu (zobrazí se čárka) a při použití logické 1 se invertuje (čárka zhasne). DD4.2 ovládá 3. (nejvýznamnější až nejméně významnou) čárku, která je normálně zapnutá. Na prvku DD4.1 je implementováno spouštění RS, jehož výstup je nastaven na logickou 1 přivedením krátkého kladného impulsu na pin 5 přes prvky C8, R10, VD5 na začátku každého intervalu měření. Když čítač přeteče, negativní pokles z výstupu vyšší číslice čítače přes invertor DD3.2 a diferenciační řetězec C9, R12 ovlivní pin 6 DD4.1 a změní jeho výstup na 0. místo DD4 je použit rychlejší sériový mikroobvod, je možné, pro správnou funkci DD4.1 budete muset snížit hodnotu R12, abyste zkrátili puls na kolíku 6. Pokud je na kolíku 6 DD4 nastavena logická 0 .1 se přes prvek DD4.4 zapne čárka nižšího řádu, což indikuje přetečení.

Prvky DD4.4, VD6, R14 mají indikátor slabé baterie. Když napětí klesne pod 7V, pin 12 DD4.4 je nastaven na nízkou úroveň a čárky 1. a 2. číslice se „rozsvítí“, čímž signalizují vybitou baterii. Element DD3.3 plní roli buffer-invertoru.

Čipy DD5-DD8 obsahují čítač pulsů s výstupem na LCD indikátor. Když je na pin 6 čítače přiveden čítač impulsů 63 Hz stejné fáze jako indikátor, na výstupech jsou impulsy s fází, která závisí na zařazení segmentu a odpovídající číslo je viditelné na indikátoru.

Zařízení neumožňuje přepínání mezí měření, pokud je však potřeba měřit kapacity do 10 000 μF, lze přidat další čítač a přepínat pomocí výklopné instalace podle schématu na obr. 6. K tomu je nutné odstranit propojovací kolík 4 propojky prvku DD3.4 a 4. kolík čipu DD5 a podle toho se mezi tyto body pomocí přepínače S2 propojí čítač DD9. Druhá skupina kontaktů přiložením logické 1 na pin 9 DD4.2 vypne indikaci 3. číslice čárkou (pro tento účel je na desce s plošnými spoji kontakt označený „x“). Je třeba poznamenat, že při měření kapacit nad 1000 µF není čtení naměřených hodnot zcela pohodlné kvůli znatelnému „běhu“ odečtů během doby počítání. Zároveň však lze svědectví číst přesně.

Níže je uveden další způsob, jak zvýšit horní hranici na 10 000 uF, což je možná nejjednodušší. K rezistoru R7 je paralelně připojen přídavný rezistor s odporem 85,3 Ohmů, čímž se jeho odpor sníží na 76,7 Ohmů, tedy 10krát. Tato metoda má své výhody i nevýhody. Výhody: jednoduchost, minimální náklady, maximální doba měření se nemění (0,3 sec). Existuje pouze jedna nevýhoda - s takovým zvýšením limitu se závislost výsledku na ESR kondenzátoru stává mnohem patrnější (ačkoli tato nevýhoda se může stát výhodou, pokud se zařízení používá k nalezení vadných kondenzátorů). Již ESR rovný 0,5-1 Ohm vede k vážnému poklesu hodnot. V tomto případě možná budete muset opustit ochranný odpor R4, což zvýší riziko poškození DA2 při připojení nabitého kondenzátoru k zařízení. Volba metody je na čtenáři.

Téměř všechny detaily zařízení jsou umístěny na jednostranné desce plošných spojů z fóliového sklolaminátu tloušťky 1 mm o rozměrech 60x95 mm, která je uvedena v přiloženém souboru (i ve formátu). Indikátor je instalován na horní části mikroobvodů K176IE4 na blocích, které jsou vyrobeny ze zásuvky pro mikroobvody se 40 kolíky a roztečí 2,5 mm. Zásuvka je podélně rozdělena na 2 části (získáte dva úzké jednořadé bloky) a každá je zkrácena na 17 kontaktů. Vodiče indikátoru mají tvar písmene „G“ se vzdáleností mezi ohyby 35 mm.

Nejprve byste měli připájet propojky a diskrétní prvky a poté mikroobvody a bloky pro indikátor. Propojky jsou vyrobeny z pocínovaného drátu o průměru 0,3-0,5 mm. Všechny rezistory kromě R4 jsou typu MLT-0.125. Kondenzátory, keramické a elektrolytické, jsou malé velikosti. Lze použít importovanou zenerovu diodu na 3,3 V. Diody VD1, VD2, VD5 jsou libovolné řady KD521, KD522. Diody VD3, VD4 lze použít v libovolné řadě HER10x – HER20x. Z domácích je vhodný KD212, ale instalace může být obtížná kvůli velkým rozměrům a tloušťce přívodů. Z vadného stolního počítače a dokonce i náramkových hodinek lze použít křemenný rezonátor. Čip DA1, pokud chybí, lze nahradit téměř jakýmkoli importovaným duálním operačním zesilovačem, ale se změnou designu desky (nebo instalací povrchovou montáží), například LM358. DA2 lze nahradit KR544UD1, KR140UD6 s mírným nárůstem chyby při malých hodnotách. DD1 lze změnou konstrukce desky nahradit K176IE12, v extrémních případech lze na čip K561LN2 sestavit tři samostatné generátory pro 1, 63 a 32768 podle známých obvodů na dvou měničích a stabilní by měl být pouze generátor na 32768 Hz , zbytek lze použít na RC . K176TM2 se změní bez změny vzoru na K176TM1 nebo odpovídající řadu 561. Také K176LP2 a K176LE5 jsou nahrazeny K561LP2 a K561LE5. Indikátor lze nahradit LCI21-4/7.

Při správné instalaci zařízení nevyžaduje seřízení ani kalibraci. Stačí volit rezistory R3, R5, R7 s přesností alespoň 1 % (R7 může být tvořen paralelně zapojenými rezistory 1 kOhm a 3,3 kOhm).

Jak již bylo zmíněno výše, zařízení lze umístit do pouzdra multimetru typu D-830 - D-838, ten však Mania v té době neměla a pouzdro se vyrábělo samostatně: přední panel byl vyroben z 3mm plexiskla a krytý se samolepkou, zbytek pouzdra tvořilo pouzdro z mosazi tloušťky 0,4 mm. Přední panel je vložen do pouzdra a upevněn ze strantenké „šrouby“ zašroubované do předvrtaných otvorů. Sonda je vyrobena ze dvou kolíků a skládá se ze dvou pružných jehel připájených k desce z fóliového sklolaminátu.

Na závěr podotýkám, že zařízení je navrženo pro měření kapacity, nikoli ESR (ESR), nicméně s rostoucím ekvivalentním sériovým odporem hodnoty zařízení prudce klesají (přibližně na polovinu s odporem 10-15 Ohmů). Tato vlastnost zařízení umožňuje jeho úspěšné použití při opravách rádiových zařízení - jednoduše odmítáme kondenzátory, jejichž kapacita je podle údajů na zařízení více než 2krát nižší než jmenovitá hodnota, bez ohledu na skutečný důvod nízké čtení.

Seznam radioprvků

Domácí měřicí přístroje

V. VASILIEV, Naberezhnye Chelny
Rozhlas, 1998, č. 4

To ví každý, kdo opravuje domácí nebo průmyslová rádiová zařízení provozuschopnost kondenzátorů komfortní šek bez jejich demontáže. Mnoho měřičů kapacity kondenzátorů však tuto schopnost neposkytuje. Pravda, jeden podobný design byl popsán v. Má malý rozsah měření a nelineární odpočítávací stupnici, což snižuje přesnost. Při návrhu nového měřidla byl vyřešen problém vytvoření zařízení s širokým rozsahem, lineární stupnicí a přímým odečtem, aby bylo možné jej použít jako laboratorní. Kromě toho musí být zařízení diagnostické, tj. schopné testovat kondenzátory seřazené pomocí p-n přechodů polovodičových součástek a odporů rezistorů.

Schéma zařízení

Princip fungování zařízení je následující. Na vstup derivačního členu je přivedeno trojúhelníkové napětí, ve kterém je zkoušený kondenzátor použit jako derivační. V tomto případě jeho výstup vytváří obdélníkovou vlnu s amplitudou úměrnou kapacitě tohoto kondenzátoru. Dále detektor vybere hodnotu amplitudy meandru a přivede konstantní napětí do měřicí hlavy.

Amplituda měřicího napětí na sondách zařízení je přibližně 50 mV, což nestačí k otevření p-n přechodů polovodičových součástek, takže nemají svůj bočníkový efekt.

Zařízení má dva spínače. Koncový spínač "Scale" s pěti polohami: 10 µF, 1 µF, 0,1 µF, 0,01 µF, 1000 pF. Přepínač "Multiplikátor" (X1000, x10O, x10, X1) mění frekvenci měření. Zařízení má tedy osm dílčích rozsahů měření kapacity od 10 000 μF do 1000 pF, což je ve většině případů prakticky dostačující.

Generátor trojúhelníkových kmitů je osazen na čipech operačních zesilovačů DA1.1, DA1.2, DA1.4 (obr. 1). Jeden z nich, DA1.1, pracuje v režimu komparátoru a generuje obdélníkový signál, který je přiveden na vstup integrátoru DA1.2. Integrátor převádí pravoúhlé kmity na trojúhelníkové. Kmitočet generátoru je určen prvky R4, C1 - C4. Ve zpětnovazebním obvodu generátoru je invertor založený na operačním zesilovači DA1.4, který zajišťuje samooscilační režim. Přepínačem SA1 lze nastavit jednu z měřicích frekvencí (násobič): 1 Hz (X1000), 10 Hz (x10O), 10 Hz (x10), 1 kHz (X1).

Op-amp DA2.1 je napěťový sledovač, na jeho výstupu je trojúhelníkový signál s amplitudou cca 50 mV, který slouží k vytvoření měřicího proudu testovaným kondenzátorem Cx.

Vzhledem k tomu, že kapacita kondenzátoru je měřena na desce, může na něm být zbytkové napětí, proto, aby se zabránilo poškození měřiče, jsou paralelně k jeho sondám připojeny dvě můstkové diody VD1 typu back-to-back.

Operační zesilovač DA2.2 funguje jako diferenciátor a funguje jako převodník proudu-napětí. Jeho výstupní napětí:

Uout=(R12...R16)-IBX=(R12...R16)Cx-dU/dt.

Například při měření kapacity 100 μF při frekvenci 100 Hz vyjde: Iin=Cx dU/dt=100-100MB/5MC = 2MA, Uout= R16 lBX= 1 kOhm mA= 2 V.

Prvky R11, C5 - C9 jsou nezbytné pro stabilní provoz diferenciátoru. Kondenzátory eliminují oscilační procesy na frontách meandru, které znemožňují přesné měření jeho amplitudy. Výsledkem je, že výstup DA2.2 vytváří meandr s hladkými okraji a amplitudou úměrnou naměřené kapacitě. Rezistor R11 také omezuje vstupní proud, když jsou sondy zkratovány nebo když je rozbitý kondenzátor. Pro vstupní obvod elektroměru musí být splněna následující nerovnost:

(3...5)CxR1<1/(2f).

Pokud tato nerovnost není splněna, pak v polovině periody aktuální IBX nedosáhne ustálené hodnoty a meandr nedosáhne odpovídající amplitudy a dojde k chybě v měření. Například v měřidle popsaném v při měření kapacitance 1000 µF při frekvenci 1 Hz je časová konstanta určena jako

Cx R25 = 10OO uF - 910 Ohm = 0,91 s.

Polovina periody oscilace T/2 je pouze 0,5 s, takže na tomto měřítku budou měření znatelně nelineární.

Synchronní detektor se skládá ze spínače na tranzistoru VT1 s efektem pole, klíčové řídicí jednotky na operačním zesilovači DA1.3 a paměťového kondenzátoru C10. Operační zesilovač DA1.2 vydává řídicí signál pro spínání VT1 během kladné půlvlny meandru, když je nastavena jeho amplituda. Kondenzátor C10 uchovává konstantní napětí generované detektorem.

Z kondenzátoru C10 je napětí, které nese informaci o hodnotě kapacity Cx, přiváděno přes opakovač DA2.3 do mikroampérmetru RA1. Kondenzátory C11, C12 jsou vyhlazovací. Napětí je z proměnného kalibračního odporu R22 odvedeno do digitálního voltmetru s mezí měření 2 V.

Zdroj (obr. 2) produkuje bipolární napětí ±9 V. Referenční napětí jsou tvořena tepelně stabilními zenerovými diodami VD5, VD6. Rezistory R25, R26 nastavují požadované výstupní napětí. Konstrukčně je zdroj sdružen s měřicí částí zařízení na společné desce plošných spojů.

Zařízení využívá proměnné rezistory typu SPZ-22 (R21, R22, R25, R26). Pevné odpory R12 - R16 - typ C2-36 nebo C2-14 s přípustnou odchylkou ±1%. Odpor R16 se získá zapojením několika vybraných rezistorů do série. Odpory rezistorů R12 - R16 lze použít i v jiných typech, je však nutné je volit pomocí digitálního ohmmetru (multimetru). Zbývající pevné odpory jsou libovolné se ztrátovým výkonem 0,125 W. Kondenzátor C10 - K53-1A, kondenzátory C11 - C16 - K50-16. Kondenzátory C1, C2 - K73-17 nebo jiná kovová fólie, SZ, C4 - KM-5, KM-6 nebo jiná keramika s TKE ne horší než M750, musí být také vybrány s chybou ne větší než 1%. Zbývající kondenzátory jsou libovolné.

Spínače SA1, SA2 - P2G-3 5P2N. V návrhu je přípustné použít CVD tranzistor (VT1) s písmennými indexy A, B, C, G, I. Tranzistory VT2, VT3 stabilizátory napětí lze nahradit jinými nízkovýkonovými křemíkovými tranzistory odpovídající struktury. Místo operačního zesilovače K1401UD4 můžete použít K1401UD2A, ale pak při limitu „1000 pF“ může dojít k chybě kvůli zkreslení vstupu diferenciátoru vytvořeného vstupním proudem DA2.2 na R16.

Výkonový transformátor T1 má celkový výkon 1W. Je přípustné použít transformátor se dvěma sekundárními vinutími 12 V, ale pak jsou nutné dva usměrňovací můstky.

Pro konfiguraci a ladění zařízení budete potřebovat osciloskop. Pro kontrolu frekvencí trojúhelníkového oscilátoru je dobré mít frekvenční měřič. Potřebné budou také modelové kondenzátory.

Zařízení se začne konfigurovat nastavením napětí +9 V a -9 V pomocí rezistorů R25, R26. Poté se zkontroluje činnost generátoru trojúhelníkových kmitů (oscilogramy 1, 2, 3, 4 na obr. 3). Pokud máte měřič frekvence, změřte frekvenci generátoru na různých pozicích přepínače SA1. Je přijatelné, pokud se frekvence liší od hodnot 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, ale mezi sebou se musí lišit přesně 10krát, protože na tom závisí správnost odečtů přístroje na různých stupnicích. Pokud nejsou frekvence generátoru násobkem deseti, pak se požadované přesnosti (s chybou 1 %) dosáhne volbou kondenzátorů zapojených paralelně s kondenzátory C1 - C4. Pokud jsou kapacity kondenzátorů C1 - C4 zvoleny s požadovanou přesností, obejdete se bez měření frekvencí.

Dále zkontrolujte činnost operačního zesilovače DA1.3 (oscilogramy 5, 6). Poté nastavte limit měření na „10 µF“, násobič na pozici „x1“ a připojte standardní kondenzátor s kapacitou 10 µF. Výstup derivátoru by měl být obdélníkový, ale s prodlouženými, vyhlazenými čely, kmity s amplitudou asi 2 V (oscilogram 7). Rezistor R21 nastavuje hodnoty přístroje - ručička se vychyluje na plný rozsah. Do zdířek XS3, XS4 se připojí digitální voltmetr (na hranici 2 V) a odpor R22 slouží k nastavení odečtu na 1000 mV. Pokud jsou přesně vybrány kondenzátory C1 - C4 a rezistory R12 - R16, pak budou hodnoty přístroje násobky na jiných stupnicích, což lze zkontrolovat pomocí standardních kondenzátorů.

Měření kapacity kondenzátoru připájeného na desku s dalšími prvky je obvykle docela přesné v rozsahu 0,1 - 10 000 uF, kromě případů, kdy je kondenzátor bočníkem nízkoodporovým odporovým obvodem. Protože jeho ekvivalentní odpor závisí na frekvenci Xc = 1/ωС, je pro snížení bočníkového efektu ostatních prvků zařízení nutné zvýšit frekvenci měření se snížením kapacity měřených kondenzátorů. Pokud se při měření kondenzátorů s kapacitou 10 000 μF, 1 000 μF, 100 μF, 10 μF použijí frekvence 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, pak bočníkový efekt rezistorů ovlivní čtení zařízení s paralelně připojeným rezistorem s odporem 300 Ohmů (chyba asi 4 %) nebo méně. Při měření kondenzátorů o kapacitě 0,1 a 1 μF při frekvenci 1 kHz bude chyba 4 % způsobena vlivem paralelně zapojeného rezistoru s odporem 30 a 3 kOhm.

Při limitech 0,01 μF a 1000 pF je vhodné kontrolovat kondenzátory s vypnutými bočníkovými obvody, protože měřící proud je malý (2 μA, 200 nA). Je však vhodné připomenout, že spolehlivost malých kondenzátorů je díky jejich konstrukci a vyššímu dovolenému napětí znatelně vyšší.

Někdy se například při měření některých kondenzátorů s oxidovým dielektrikem (K50-6 atd.) o kapacitě od 1 µF do 10 µF při frekvenci 1 kHz objeví chyba, zřejmě spojená s vlastní indukčností a ztrátami kondenzátoru. ve svém dielektriku; Hodnoty přístroje jsou nižší. Proto může být vhodné provádět měření na nižší frekvenci (například v našem případě na frekvenci 100 Hz), i když v tomto případě se bočníkové vlastnosti paralelních rezistorů projeví již při vyšším odporu.

LITERATURA
1. Kuchin S. Zařízení pro měření kapacity. - Rádio. 1993, ╧ 6, s. 21 - 23.
2. Bolgov A. Tester oxidových kondenzátorů. - Rádio, 1989, ╧ 6, s. 44.

Kondenzátor je prvek elektrického obvodu sestávající z vodivých elektrod (desek) oddělených dielektrikem. Navrženo pro využití jeho elektrické kapacity. Kondenzátor s kapacitou C, na který je přivedeno napětí U, akumuluje náboj Q na jedné straně a Q na straně druhé. Kapacita je zde ve faradech, napětí ve voltech, náboj v coulombech. Když kondenzátorem o kapacitě 1F proteče proud 1A, změní se napětí za 1s o 1V.

Jeden farad má obrovskou kapacitu, takže se obvykle používají mikrofarady (µF) nebo pikofarady (pF). 1F = 106 uF = 109 nF = 1012 pF. V praxi se používají hodnoty od několika pikofarad až po desítky tisíc mikrofaradů. Nabíjecí proud kondenzátoru se liší od proudu přes odpor. Nezávisí to na velikosti napětí, ale na rychlosti jeho změny. Z tohoto důvodu vyžaduje měření kapacity speciální obvodová řešení založená na charakteristikách kondenzátoru.

Označení na kondenzátorech

Nejjednodušší způsob, jak určit hodnotu kapacity, je podle označení na těle kondenzátoru.

Elektrolytický (oxidový) polární kondenzátor s kapacitou 22000 µF, určený pro jmenovité napětí 50 V DC. Existuje označení WV - provozní napětí. Označení nepolárního kondenzátoru musí udávat možnost provozu v obvodech vysokého napětí střídavého proudu (220 VAC).

Filmový kondenzátor s kapacitou 330000 pF (0,33 µF). Hodnota je v tomto případě určena poslední číslicí trojmístného čísla, udávající počet nul. Následující písmeno označuje přípustnou chybu, zde - 5%. Třetí číslice může být 8 nebo 9. Poté se první dvě vynásobí 0,01 nebo 0,1.

Kapacity do 100 pF jsou až na vzácné výjimky označeny odpovídajícím číslem. Pro získání dat o produktu to stačí, takto je označena naprostá většina kondenzátorů. Výrobce může přijít s vlastními jedinečnými označeními, které není vždy možné rozluštit. To se týká zejména barevného kódu domácích výrobků. Podle smazaných značek nelze kapacitu rozpoznat, v takové situaci se bez měření neobejdete.

Výpočty pomocí elektrotechnických vzorců

Nejjednodušší RC obvod se skládá z rezistoru a kondenzátoru zapojených paralelně.

Po provedení matematických transformací (zde nejsou uvedeny) se určí vlastnosti obvodu, ze kterých vyplývá, že pokud je na rezistor připojen nabitý kondenzátor, dojde k jeho vybití, jak je znázorněno v grafu.

Součin RC se nazývá časová konstanta obvodu. Když je R v ohmech a C je ve faradech, součin RC odpovídá sekundám. Pro kapacitu 1 μF a odpor 1 kOhm je časová konstanta 1 ms, pokud byl kondenzátor nabit na napětí 1 V, při připojení rezistoru bude proud v obvodu 1 mA. Při nabíjení dosáhne napětí na kondenzátoru Vo v čase t ≥ RC. V praxi platí následující pravidlo: za čas 5 RC se kondenzátor nabije nebo vybije o 99 %. Při jiných hodnotách se bude napětí měnit exponenciálně. U 2,2 RC to bude 90 %, u 3 RC 95 %. Tyto informace jsou dostatečné pro výpočet kapacity pomocí jednoduchých zařízení.

Měřicí obvod

Chcete-li určit kapacitu neznámého kondenzátoru, měli byste jej zahrnout do obvodu sestávajícího z rezistoru a zdroje energie. Vstupní napětí je zvoleno o něco nižší než jmenovité napětí kondenzátoru, pokud není známo, postačí 10–12 voltů. Potřebujete také stopky. Aby se eliminoval vliv vnitřního odporu zdroje na parametry obvodu, musí být na vstupu instalován spínač.

Odpor se volí experimentálně, spíše pro pohodlí načasování, ve většině případů v rozmezí pěti až deseti kiloohmů. Napětí na kondenzátoru je monitorováno voltmetrem. Čas se počítá od okamžiku zapnutí napájení - při nabíjení a vypínání, pokud je vybíjení řízeno. Při známých hodnotách odporu a času se kapacita vypočítá pomocí vzorce t = RC.

Je vhodnější počítat dobu vybíjení kondenzátoru a označit hodnoty při 90% nebo 95% počátečního napětí; v tomto případě se výpočet provádí pomocí vzorců 2,2t = 2,2RC a 3t = 3RC . Tímto způsobem můžete zjistit kapacitu elektrolytických kondenzátorů s přesností určenou chybami měření času, napětí a odporu. Použití pro keramické a jiné malé kapacity, použití 50 Hz transformátoru a výpočet kapacity, dává nepředvídatelnou chybu.

Měřící nástroje

Nejdostupnější metodou pro měření kapacity je široce používaný multimetr s touto schopností.

Ve většině případů mají taková zařízení horní hranici měření v desítkách mikrofarad, což je pro standardní aplikace dostačující. Chyba čtení nepřesahuje 1 % a je úměrná kapacitě. Pro kontrolu stačí zasunout vodiče kondenzátoru do určených zdířek a přečíst hodnoty, celý proces zabere minimum času. Tato funkce není přítomna ve všech modelech multimetrů, ale často se vyskytuje u různých limitů měření a způsobů připojení kondenzátoru. Pro stanovení podrobnějších charakteristik kondenzátoru (ztrátová tangenta a další) se používají další zařízení, určená pro konkrétní úlohu, často stacionární zařízení.

Měřicí obvod převážně implementuje můstkovou metodu. Používají se omezeně ve speciálních odborných oblastech a nejsou široce používány.

Domácí C-metr

Bez ohledu na různá exotická řešení, jako je balistický galvanometr a můstkové obvody s odporovým úložištěm, může začínající radioamatér vyrobit jednoduché zařízení nebo nástavec pro multimetr. Hojně používaný čip řady 555 je pro tyto účely docela vhodný. Jedná se o časovač v reálném čase s vestavěným digitálním komparátorem, v tomto případě používaným jako generátor.

Frekvence obdélníkových pulsů se nastavuje volbou rezistorů R1–R8 a kondenzátorů C1, C2 pomocí přepínače SA1 a je rovna: 25 kHz, 2,5 kHz, 250 Hz, 25 Hz – odpovídá polohám přepínače 1, 2, 3 a 4–8 . Kondenzátor Cx se nabíjí opakovací frekvencí impulsů přes diodu VD1 na pevné napětí. K výboji dochází během pauzy přes odpory R10, R12–R15. V tomto okamžiku se vytvoří puls s dobou trvání závisející na kapacitě Cx (čím větší kapacita, tím delší puls). Po průchodu integračním obvodem R11 C3 se na výstupu objeví napětí odpovídající délce impulsu a úměrné hodnotě kapacity Cx. Zde je připojen multimetr (X 1) pro měření napětí na hranici 200 mV. Polohy přepínače SA1 (počínaje první) odpovídají limitům: 20 pF, 200 pF, 2 nF, 20 nF, 0,2 µF, 2 µF, 20 µF, 200 µF.

Úprava konstrukce musí být provedena zařízením, které se bude používat v budoucnu. Kondenzátory pro nastavení musí být zvoleny s kapacitou rovnou dílčím rozsahům měření a co nejpřesněji, na tom bude záviset chyba. Vybrané kondenzátory se připojují jeden po druhém na X1. Nejprve se upraví podrozsahy 20 pF–20 nF; k tomu se použijí odpovídající trimovací odpory R1, R3, R5, R7 k dosažení odpovídajících hodnot multimetru; možná budete muset mírně změnit hodnoty sériově zapojené odpory. V ostatních dílčích rozsazích (0,2 µF–200 µF) se kalibrace provádí pomocí rezistorů R12–R15.

Při výběru zdroje energie je třeba vzít v úvahu, že amplituda impulsů přímo závisí na jeho stabilitě. Zcela použitelné jsou zde integrované stabilizátory řady 78xx, obvod spotřebovává proud maximálně 20–30 miliampérů a postačí filtrační kondenzátor o kapacitě 47–100 mikrofaradů. Chyba měření při splnění všech podmínek může být cca 5 %, v prvním a posledním dílčím rozsahu se vlivem kapacity samotné konstrukce a výstupního odporu časovače zvyšuje až na 20 %. To je třeba vzít v úvahu při práci v extrémních mezích.

Konstrukce a detaily

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510 000 R15 13

Dioda VD1 - libovolné nízkovýkonové pulzní, filmové kondenzátory, s nízkým svodovým proudem. Mikroobvod je některý z řady 555 (LM555, NE555 a další), ruský analog je KR1006VI1. Měřidlem může být téměř jakýkoli voltmetr s vysokou vstupní impedancí, který je na něj kalibrován. Zdroj musí mít výkon 5–15 voltů při proudu 0,1 A. Vhodné jsou stabilizátory s pevným napětím: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

Možnost PCB a rozložení součástek

Video k tématu

Jedná se o měřič ESR + měřič kapacity.

Zařízení měří ESR (ekvivalentní sériový odpor) kondenzátoru a jeho kapacitu měřením doby nabíjení stejnosměrným proudem. Zdrojem proudu je řízená zenerova dioda TL431 a pnp tranzistor.

Kapacita měření v rozsahu 1 - 150 000 μF, ESR - až 10 Ohmů.

Celý design byl úspěšně vypůjčen z pro-rádiového webu, kde Oleg Ginz (aka GO a autor designu) zveřejnil své dílo k veřejnému zhlédnutí. Tento design byl opakován více než tucet nebo dokonce stokrát, testován a schválen lidmi. Při správné montáži zbývá pouze nastavit korekční faktory pro kapacitu a odpor.

Zařízení je sestaveno na mikrokontroléru PIC16F876A, běžném LCD displeji typu WH-1602 založeném na HD44780 a volně. Řadič lze vyměnit za PIC16F873 - na konci článku jsou firmware pro oba modely.

Kapacita a ESR kondenzátorů asi 1000 μF se měří ve zlomku sekundy. S velkou přesností měří také nízký odpor. To znamená, že ho můžete použít, když potřebujete udělat bočník pro ampérmetr :)

Dobře také měří kapacitu v obvodu. Pouze pokud jsou indukčnosti, může ležet. V tomto případě prvek připájeme.

Pouzdro Z-42 zvolilo jako konektor pro připojení sond pomocí čtyřvodičového obvodu starý dobrý spolehlivý port USB 2.0.

Starý, sovětský, vyschlý elektrolytický kondenzátor.

A to je nefunkční kondenzátor z obvodu napájení procesoru na základní desce.

Jak to funguje.

Kondenzátor je předem vybitý, je zapnut zdroj proudu 10 mA, oba vstupy měřicího zesilovače jsou připojeny na Cx, je provedeno zpoždění cca 3,6 μs pro eliminaci vlivu zvonění ve vodičích. Současně pomocí kláves DD2.3 || DD2.4 nabíjí kondenzátor C1, který si vlastně pamatuje nejvyšší napětí, které bylo na Cx. Dalším krokem je otevření klíčů DD2.3 || DD2.4 a aktuální zdroj se vypne. Invertující vstup dálkového ovládání zůstává připojen k Cx, na kterém po vypnutí proudu klesne napětí o 10 mA * ESR. To je vlastně vše - pak můžete snadno změřit napětí na výstupu dálkového ovladače - kanály jsou dva, jeden s KU = 330 pro limit 1 Ohm a KU = 33 pro 10 Ohm.

Na zdrojovém fóru, kde je umístěna deska plošných spojů a firmware, byl pečet oboustranný. Na jedné straně jsou všechny koleje, na druhé souvislá vrstva zeminy a jen otvory pro součástky. V době montáže jsem takovou desku plošných spojů neměl, takže jsem musel uzemnit dráty. Tak či onak to nezpůsobilo žádné zvláštní potíže a nijak neovlivnilo výkon a přesnost zařízení.

Poslední obrázek ukazuje zdroj proudu, zdroj záporného napětí a vypínač.

Deska je jednoduchá, nastavení ještě jednodušší.

Nejprve zapněte - zkontrolujte přítomnost +5V po 78L05 a -5V (4,7V) na výstupu DA4 (ICL7660). Volbou R31 dosáhneme normálního kontrastu na indikátoru.
Zapnutím zařízení při stisku tlačítka Set se přepne do režimu nastavení korekčních faktorů. Jsou pouze tři - pro kanály 1 Ohm, 10 Ohm a pro kapacitu. Změna koeficientů pomocí tlačítek + a -, zápis do EEPROM a vyhledávání pomocí stejného tlačítka Set.
K dispozici je také režim ladění - v tomto režimu se naměřené hodnoty zobrazují na indikátoru bez zpracování - pro kapacitu - stav časovače (přibližně 15 impulzů na 1 µF) a obou měřicích kanálů ESR (1 krok ADC = 5V /1024). Přepněte do režimu ladění - při stisknutí tlačítka "+".
A ještě jedna věc - nastavení nuly. K tomu uzavřeme vstup, stiskneme a podržíme tlačítko „+“ a pomocí R4 dosáhneme minimálních hodnot (ale ne nuly!) současně na obou kanálech. Bez uvolnění tlačítka "+" stiskněte Set - indikátor zobrazí zprávu o uložení U0 do EEPROM.
Dále změříme standardní odpory 1 Ohm (nebo méně), 10 Ohmů a kapacitu (které důvěřujete) a určíme korekční faktory. Zařízení vypneme, zapneme při stisknutí tlačítka Set a nastavíme parametry podle výsledků měření.
Deska ve třech fázích, pohled shora:

Schéma zařízení:

Zde je malý seznam často kladených otázek generovaných na zdrojovém fóru.

Q. Při připojení odporu 0,22 Ohm - píše - 1 s kopecky, při připojení odporu 2,7 Ohm - píše ESR > 12,044 Ohmů.

Odpověď: Mohou existovat odchylky, ale v rozmezí 5-10%, ale zde jsou 5krát. Je nutné zkontrolovat analogovou část; viníci mohou být v sestupném pořadí pravděpodobnosti:

aktuální zdroj,
dif. zesilovač
klíče
Začněte s aktuálním zdrojem. Měl by vydávat 10 (+/-0,5) mA, můžete to zkontrolovat buď dynamicky osciloskopem při zatížení 10 ohmů - v pulzu by nemělo být více než 100 mV. Pokud nechcete chytat jehly, zkontrolujte statické podmínky – odstraňte propojku (nulový odpor) mezi RC0 a R3, spodní konec R3 k zemi a zapněte miliampérmetr mezi kolektorem VT1 a zemí (i když VT2 může rušit - pak při kontrole je lepší odpojit kolektor VT1 od schématu).

Ve skutečnosti bylo řešení toto: - "Slepě jsem si spletl 102 a 201 - a místo 1 kiloohmu jsem začal hrát 200 ohmů."

Otázka: Je možné vyměnit TL082 za TL072?

Odpověď: Na operační zesilovač nejsou kladeny žádné zvláštní požadavky, kromě pracovníků v terénu na vstupu, měl by fungovat s TL072.

Otázka: Proč jsou na vaší pečeti dva vstupní konektory: jeden připojený k diodovým tranzistorům a druhý k DD2?

A. Pro kompenzaci poklesu napětí na vodičích je lepší připojit testovaný prvek pomocí 4vodičového obvodu, proto je konektor 4pinový a vodiče jsou na krokodýlech spojeny dohromady.

Otázka: Při volnoběhu je záporné napětí -4 Volty a velmi závisí na typu kondenzátoru mezi kolíky 2 a 4 ICL 7660. S konvenčním elektrolytem to bylo pouze -2 V.

A. Po jeho nahrazení tantalem, vytrženým ze základní desky 286, se stal -4 V.

Q. Indikátor WH-1602 nefunguje nebo se ovladač indikátoru zahřívá.

A. Pinout indikátoru WINSTAR WH-1602 z hlediska distribuce energie je nesprávný, kolíky 1 a 2 jsou zaměněny! Na veškerém datovém listu 1602L, který odpovídá pinoutu označenému Winstar a na diagramu. Narazil jsem na 1602D - má „zmatené“ piny 1 a 2.

Nápis Cx ---- se zobrazí v následujících případech:

Při měření kapacity se spustí timeout, tzn. Během stanovené doby měření přístroj nečekal na přepnutí obou komparátorů. K tomu dochází při měření rezistorů, zkratovaných sond nebo když je naměřená kapacita >150 000 µF atd.
Když napětí naměřené na výstupu DA2.2 překročí 0x300 (jedná se o čtení ADC v hexadecimálním kódu), procedura měření kapacity se neprovede a na indikátoru se také zobrazí Cx ----.
S otevřenými sondami (nebo R>10 Ohm) by to tak mělo být.

Znak ">" v řádku ESR se objeví, když napětí na výstupu DA2.2 překročí 0x300 (v jednotkách ADC)

Abychom to shrnuli: naleptáme desku, bez chyb připájeme prvky, flashneme ovladač - a zařízení funguje.

O pár let později jsem se rozhodl udělat zařízení autonomní. Na základě nabíječky pro chytré telefony byl vyroben step-up měnič pro výstupní napětí 7 V. Bylo by možné přejít rovnou na 5 V, ale jelikož je deska v pouzdře upevněna lepidlem, neodtrhl jsem ji a pokles napětí na KREN7805 o dva volty je malá ztráta :)

Můj nový konstruktor vypadal takto:

Malý konvertorový šátek byl „obutý“ tepelným smrštěním, všechny dráty byly odpájeny a korunkový konektor již nepotřebujeme. Jenom ten otvor v pouzdře nevypadá moc dobře, tak toho necháme, ale ukousneme dráty. Uvnitř pouzdra nezbylo místo na baterii, proto jsem baterii přilepil na zadní stranu zařízení a připevnil k ní nožičky, aby se při používání neopírala o baterii.

Na přední straně jsem vyřízl otvory pro tlačítko napájení a LED pro indikaci úspěšného nabití. Nabití baterie jsem neuvedl.

Pak jsem se rozhodl, že když už byl takový chlast, bylo by fajn vidět obrazovku ve tmě, v případě opravy při svíčkách, když zhasnou světla, ale chcete pracovat :)

Ale to bylo poté, co se objevil více paráda RLC-2. Přečtěte si více o tomto zařízení v tomto článku.