이 커패시턴스 미터를 사용하면 pF 단위에서 수백 마이크로패럿까지 모든 커패시턴스를 쉽게 측정할 수 있습니다. 커패시턴스를 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 이 프로젝트는 통합 방법을 사용합니다.
이 방법을 사용할 때의 주요 이점은 측정이 시간 기반이라는 점이며 이는 MCU에서 매우 정확하게 수행할 수 있습니다. 이 방법은 집에서 만든 커패시턴스 미터에 매우 적합하며 마이크로 컨트롤러에서도 구현하기 쉽습니다.
커패시턴스 미터의 작동 원리
회로의 상태가 변할 때 발생하는 현상을 과도 현상이라고 합니다. 이것은 디지털 회로의 기본 개념 중 하나입니다. 그림 1의 스위치가 열리면 커패시터는 저항 R을 통해 충전되고 양단의 전압은 그림 1b와 같이 변경됩니다. 커패시터 양단의 전압을 결정하는 비율은 다음과 같습니다.
값은 SI 단위, t 초, R 옴, C 패럿으로 표시됩니다. 커패시터의 전압이 V C1 값에 도달하는 데 걸리는 시간은 대략 다음 공식으로 표현됩니다.
이 공식에서 시간 t1은 커패시터의 커패시턴스에 비례한다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 커패시터의 충전 시간으로부터 커패시턴스를 계산할 수 있습니다.
계획
충전 시간을 측정하려면 비교기, 마이크로 컨트롤러 타이머, 디지털 논리 칩이면 충분합니다. AT90S2313 마이크로컨트롤러( 현대 아날로그– ATtiny2313). 비교기의 출력은 트리거 T C1 으로 사용됩니다. 임계 전압은 저항 분배기에 의해 설정됩니다. 충전 시간은 공급 전압에 의존하지 않습니다. 충전 시간은 공식 2에 의해 결정되므로 공급 전압에 의존하지 않습니다. 공식 VC 1 /E의 비율은 제수 계수에 의해서만 결정됩니다. 물론 측정 중에는 공급 전압이 일정해야 합니다.
공식 2는 0볼트에서 커패시터의 충전 시간을 나타냅니다. 그러나 다음과 같은 이유로 0에 가까운 전압으로 작업하기가 어렵습니다.
- 전압은 0볼트로 떨어지지 않습니다.커패시터를 완전히 방전하는 데 시간이 걸립니다. 이것은 시간과 측정을 증가시킬 것입니다.
- 시작 사이에 필요한 시간충전 및 타이머 시작.측정오차가 발생합니다. AVR의 경우 이것은 중요하지 않습니다. 그것은 한 비트만 걸립니다.
- 아날로그 입력에서 누설 전류. AVR 데이터시트에 따르면 입력 전압이 0볼트에 가까울 때 누설 전류가 증가합니다.
이러한 어려움을 방지하기 위해 두 개의 임계 전압 VC 1(0.17Vcc) 및 VC 2(0.5Vcc)가 사용되었습니다. 누설 전류를 최소화하려면 PCB 표면이 깨끗해야 합니다. 마이크로컨트롤러에 필요한 공급 전압은 1.5VAA 배터리로 구동되는 DC-DC 컨버터에 의해 제공됩니다. DC-DC 변환기 대신 사용하는 것이 좋습니다. 9 V배터리 및 변환기 78 엘05, 바람직하게또한끄지 마이사회그렇지 않으면 문제가 있을 수 있습니다 EEPROM.
구경 측정
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더 낮은 범위를 보정하려면: SW1 버튼으로. 그런 다음 커넥터 P1의 핀 #1과 핀 #3을 연결하고 1nF 커패시터를 삽입하고 SW1을 누릅니다.
높은 범위를 보정하려면:커넥터 P1의 핀 #4와 #6을 단락시키고 100nF 커패시터를 삽입하고 SW1을 누릅니다.
켜졌을 때 "E4"라는 글자는 EEPROM에서 교정 값을 찾을 수 없음을 의미합니다.
용법
자동 범위 감지
충전은 3.3M 저항을 통해 시작됩니다. 커패시터 양단의 전압이 130mS(>57nF) 이내에 0.5Vcc에 도달하지 않으면 커패시터가 방전되고 새 충전기, 그러나 3.3kΩ 저항을 통해. 커패시터 양단의 전압이 1초 동안 0.5Vcc에 도달하지 않으면(>440µF) "E2"를 씁니다. 시간을 측정하면 용량이 계산되어 표시됩니다. 마지막 세그먼트는 측정 범위(pF, nF, µF)를 표시합니다.
집게
클램프로 소켓의 일부를 사용할 수 있습니다. 작은 정전용량(피코패럿 단위)을 측정할 때 긴 전선을 사용하는 것은 바람직하지 않습니다.
이 기사는 로직 칩에 있는 커패시턴스 미터의 기본 회로를 제공합니다. 이러한 고전적이고 기초적인 회로 솔루션은 빠르고 간단하게 재현될 수 있습니다. 따라서이 기사는 기본 커패시터 커패시턴스 미터를 조립하기로 결정한 초보 무선 아마추어에게 유용합니다.
커패시턴스 미터 회로의 작동:
그림 1 - 커패시턴스 미터 회로 커패시턴스 미터의 요소 목록:
R1- R4 - 47kΩ
R5 - 1.1kOhm
C3 - 1500pF
C4 - 12000pF
C5 -0.1uF
C 측정. - 커패시턴스를 측정하려는 커패시터
SA1 - 버튼 스위치
DA1 - K155LA3 또는 SN7400
VD1-VD2 - KD509 또는 동급 1N903A
PA1 - 포인터 표시기 헤드(총 편향 전류 1mA, 프레임 저항 240Ohm)
XS1-XS2 - 악어 커넥터
이 버전의 커패시터 커패시턴스 미터에는 SA1 스위치로 선택할 수 있는 4가지 범위가 있습니다. 예를 들어 위치 "1"에서 50pF의 커패시턴스를 가진 커패시터를 측정할 수 있습니다. 위치 "2"에서 - 최대 500pF, 위치 "3"에서 - 최대 5000pF, 위치 "4"에서 - 최대 0.05 마이크로 패럿.
DA1 칩의 요소는 측정된 커패시터를 충전하기에 충분한 전류를 제공합니다(C 측정). 다이오드 VD1-VD2를 적절하게 선택하는 것은 측정 정확도에 특히 중요하며 동일한(가장 유사한) 특성을 가져야 합니다.
커패시턴스 미터 회로 설정:
이러한 회로를 설정하는 것은 매우 간단합니다. C rev를 연결해야 합니다. 알려진 특성 (알려진 커패시턴스 포함). SA1 스위치로 필요한 측정 범위를 선택하고 표시기 헤드 PA1에서 원하는 판독값에 도달할 때까지 트림 저항기 손잡이를 돌립니다(판독값에 따라 보정하는 것이 좋습니다. 표시기 헤드를 분해하고 새 눈금을 붙임으로써 수행할 수 있습니다. 새로운 비문과 함께)
기사 제목에서 오늘 우리는 커패시터의 커패시턴스를 측정하는 장치에 대해 이야기 할 것이 분명합니다. 모든 간단한 멀티미터에 주어진 기능. 그러나 다른 수제 제품을 만들 때 우리는 자주 생각합니다 : 작동하는지, 우리가 사용한 커패시터가 양호한 상태인지, 확인하는 방법 네, 그리고 수리 과정에서이 장치가 필요할 것입니다. 물론 테스터로 전해 콘덴서의 무결성을 확인할 수 있습니다. 그러나 우리는 그것이 살아 있는지 여부를 알아낼 것입니다. 그러나 우리는 그것이 얼마나 건조한지, 용량을 결정할 수는 없을 것입니다.
오늘날 시장에 나와 있는 일부 저렴한 멀티미터에는 이 기능이 있습니다. 그러나 측정 한계는 200마이크로패럿으로 제한됩니다. 분명히 충분하지 않습니다. 최소 4천 마이크로패럿이 필요합니다. 그러나 그러한 멀티미터는 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. 그래서 결국 구매하기로 결정 커패시터 커패시턴스 미터. 나는 허용 가능한 특성을 가진 가장 저렴한 것을 선택했습니다. 저는 XC6013L을 선택했습니다.
이 장치는 아름다운 상자에 들어 있습니다. 사실, 상자에는 다른 멀티 미터의 이미지가 있습니다.
그리고 맨 위에는이 장치의 모델이있는 스티커가 있습니다. 아마도 중국인에게는 상자가 충분하지 않을 것입니다.
이 장치는 고무와 유사한 부드러운 플라스틱으로 만들어진 노란색 보호 케이스로 둘러싸여 있습니다. 손이 무겁게 느껴지며 이는 장치의 심각성을 나타냅니다. 바닥면에는 접이식 스탠드가 있어 많은 사람들에게 유용하지 않을 수 있습니다.
커패시턴스 미터는 키트에 포함된 9볼트 크로네 배터리로 전원이 공급됩니다.
장치의 특성은 단순히 놀랍습니다. 200피코패럿에서 20,000마이크로패럿까지 측정할 수 있습니다. 아마추어 무선 용도로는 충분합니다.
장치 상단에는 크고 유익한 LCD 디스플레이가 있습니다. 그 아래에는 두 개의 버튼이 있습니다. 왼쪽에는 디스플레이의 현재 용량 판독값을 수정할 수 있는 빨간색 버튼이 있습니다. 그리고 오른쪽에는 화면 백라이트와 함께 나를 매우 행복하게 만든 파란색 버튼이 있습니다. 이는 의심할 여지 없이 이 장치의 장점입니다. 버튼 사이에는 작은 커패시터를 측정하기 위한 커넥터가 있습니다. 사실, 패드가 상당히 깊숙이 위치하기 때문에 도너 보드에서 납땜 된 부시 커패시터를 확인하는 것은 불가능합니다. 따라서 이 커넥터는 리드가 긴 커패시터를 확인할 때만 사용할 수 있습니다.
측정 범위 선택기 아래에는 프로브를 연결하기 위한 커넥터가 있습니다. 그건 그렇고, 프로브는 장치의 보호 케이스와 동일한 재료로 만들어졌으며 만지면 매우 부드럽습니다.
의심할 여지 없이 가장 많다. 중요한 기능기기는 피코패러드 방전에서 커패시턴스를 측정할 때 판독값을 0으로 설정하는 것입니다. 이것은 다음 두 사진에서 분명히 알 수 있습니다. 여기에서 하나의 프로브가 의도적으로 제거되고 레귤레이터를 사용하여 0이 설정됩니다.
여기에 계량봉이 있습니다. 보시다시피 프로브의 커패시턴스는 판독값에 영향을 미칩니다. 이제 레귤레이터로 0을 설정하고 측정하면 충분합니다. 이는 매우 정확합니다.
이제 작동 중인 장치를 테스트하고 성능을 살펴보겠습니다.
커패시터 커패시턴스 미터 테스트
우선, 양호하고 새 것으로 알려져 있으며 도너 보드에서 제거된 커패시터를 확인합니다. 첫 번째는 120마이크로패럿에서 테스트 대상이 될 것입니다. 이것은 새로운 사본입니다. 보시다시피 판독 값이 약간 과소 평가되었습니다. 그건 그렇고, 나는 4 개의 그러한 커패시터를 가지고 있으며 그 중 어느 것도 120 마이크로 패럿을 보여주지 않았습니다. 가능한 장치 오류입니다. 아니면 지금 하나의 비표준 작업을 수행하고 있을 수도 있습니다.
다음은 1,000 마이크로패럿입니다. 아주 정확하게는 다음과 같습니다.
2,200 마이크로패럿도 나쁘지 않습니다.
다음은 10 마이크로패럿입니다.
자, 이제 100마이크로패럿, 아주 좋습니다.
수리 중에 제거된 결함 있는 커패시터를 확인할 때 표시되는 장치의 판독값을 살펴보겠습니다. 보시다시피 차이가 눈에 띕니다.
결과는 다음과 같습니다. 물론 어떤 경우에는 전해 콘덴서의 오작동이 시각적으로 보입니다. 그러나 대부분의 경우 장치 없이는 어렵습니다. 또한이 장치를 두 개의 보드에서 테스트하여 납땜하지 않고 커패시터를 확인했습니다. 장치는 좋은 결과를 보여 주었지만 어떤 경우에만 극성을 관찰해야합니다. 따라서 그러한 장치를 구입하는 것이 좋으며 자신의 손으로 커패시터의 커패시턴스를 측정할 수 있습니다.
거의 2년 전에 저는 디지털 정전용량 측정기를 구입했는데 가장 먼저 눈에 띄는 것을 가져왔습니다. 나는 Mastech MY62 멀티미터가 20마이크로패럿 이상의 커패시터의 커패시턴스를 측정할 수 없다는 것에 너무 지쳤고, 100피코패럿 미만은 정확하게 측정하지 못했습니다. SM-7115A의 두 가지 요소가 마음에 들었습니다.
- 필요한 전체 범위 측정
- 컴팩트함과 편리함
750 루블을 지불했습니다. 그는 자신이 돈 가치가 없다고 진심으로 믿었고 경쟁 제품이 완전히 없기 때문에 가격이 "부풀려졌습니다". 원산지는 당연히 중국입니다. 그는 자신이 이것을 확신하는 것보다 "가짜"될 것을 두려워했지만 헛된 것입니다.
정전 용량 미터와 그에 연결된 전선은 폴리에틸렌으로 포장되어 각각 자체 외장에 있고 두꺼운 판지 상자에 싸여 있습니다. 자유 공간거품 가득. 박스 안에는 설명서도 들어있었어요 영어. 장치의 전체 치수 135 x 72 x 36 mm, 무게 180 그램. 본체 색상은 블랙, 전면 패널은 라일락 색조입니다. 그것은 액정 표시기, 9개의 측정 범위, 2개의 전원 끄기 위치, 0 설정 조정기, 15cm, 측정된 커패시터가 장치에 연결되고 악어 클립으로 끝나는 다른 색상(빨간색 - 검은색) 와이어가 있습니다. 장치 케이스의 소켓 , 연결을 위해 해당 극성의 색상 지정이 표시되어 있으며, 기호 없이 두 개의 직사각형 소켓이 있는 경우 추가로 측정할 수 있습니다(정확도 증가). 측정된 커패시터의 9볼트 배터리를 사용하며 방전을 자동으로 알려주는 기능이 있습니다. 3자리 액정 표시기 + 소수점 이하 1자리, 제조업체에서 선언한 측정 범위는 0.1pF ~ 20,000μF이며 측정 범위는 0 ~ 200pF에서 조정할 수 있으며 +/- 20 이내에서 0으로 설정됩니다. pF, 1회 측정 시간 2-3초.
범위별로 개별적으로 허용되는 측정 오차 표. 제조사 제공.
케이스 뒷면에는 일체형 스탠드가 있습니다. 작업장에서 미터기를 보다 컴팩트하게 배치할 수 있으며 액정 표시기의 시인성을 향상시킵니다.
배터리 구획은 완전히 자율적으로 만들어지며 배터리를 교체하려면 덮개를 옆으로 옮기면 충분합니다. 눈에 띄지 않는 범주에서 편리합니다.
이륙하기 위해서는 뒷 표지이 경우 하나의 셀프 태핑 나사를 푸는 것으로 충분합니다. 가장 무거운 PCB 부품은 500mA 퓨즈입니다.
작업의 기초 측정기이중 적분 방법이 제시된다. 논리 카운터 HEF4518BT - 2개, 키 HEF4066BT, 디코더 HCF4017 및 smd 트랜지스터가 있는 10진수 카운터: J6 - 4개, M6 - 2개에 조립됩니다.
나사 6개를 더 풀면 인쇄 회로 기판의 다른 면이 보입니다. "0"으로 설정한 가변저항은 필요할 때 쉽게 교체할 수 있도록 하기 위함입니다. 왼쪽은 측정된 캐패시터를 연결하기 위한 핀이고 위는 직접 연결용입니다(와이어 없음).
장치는 즉시 영점 기준점으로 설정되지 않지만 설정된 판독값은 유지됩니다. 전선을 분리하면 훨씬 수월합니다.
측정 정확도의 차이를 시각적으로 보여주기 위해 다른 방법들측정(와이어 유무에 관계없이)은 공장 표시가 있는 작은 커패시터를 사용했습니다 - 8.2pF
장치의 비디오 검토
전선 없음 전선 있음
#1 8pF 7.3pF
#2 7.6pF 8.3pF
#3 8.1pF 9.3pF
불일치가 실제로 1pF 이내이지만 모든 것이 명확하고 모호하지 않고 와이어가 없으면 측정이 더 정확합니다. 나는 또한 보드의 커패시터를 반복적으로 측정했습니다. 서비스 가능한 커패시터의 측정 판독 값은 표시된 공칭 값에 따라 매우 적절합니다. 아주 큰 잣대가 아니라면 장치 측정의 품질 요소가 상당히 높다고 말할 수 있습니다.
장치의 단점
- 0으로 설정하는 것은 즉시 수행되지 않으며,
- 와이어 없이 측정하기 위한 접점의 꽃잎은 탄력이 없으며 풀린 후 원래 위치로 돌아가지 않습니다.
- 미터에는 교정 용기가 장착되어 있지 않습니다.
결론
일반적으로 장치에 만족합니다. 그것은 잘 측정되고 컴팩트합니다 (주머니에 쉽게 맞습니다). 그래서 라디오 시장에서 나는 그들이주는 것이 아니라 필요한 것을 가져갑니다. 나는 시간이 있는 대로 직접 측정을 위해 전위차계와 접점을 교체하는 것을 마무리할 계획입니다. 그의 계획 또는 이와 유사한 것은 섹션에서 검색할 수 있습니다. 그는 "있는 그대로"라고 말했으며 가정 실험실에 그러한 장치를 보충할 가치가 있는지 여부를 이미 스스로 결정합니다. 저자 - Babay.
DIY ESR 미터. 장비 고장의 광범위한 목록이 있으며 그 원인은 단지 전해입니다. 전해 콘덴서 고장의 주요 요인은 케이스의 열악한 밀봉으로 인해 발생하는 모든 무선 아마추어에게 익숙한 "건조"입니다. 이 경우 공칭 커패시턴스가 감소하여 용량 성 또는 리액턴스가 증가합니다.
또한 작동 중에 전기 화학 반응이 일어나 리드와 플레이트의 연결 지점이 부식됩니다. 접촉이 악화되어 결과적으로 "접촉 저항"이 형성되어 때로는 수십 옴에 도달합니다. 이것은 저항이 작동하는 커패시터에 직렬로 연결되고 또한이 저항이 내부에 배치되는 경우 정확히 동일합니다. 이 저항을 "등가 직렬 저항" 또는 ESR이라고도 합니다.
존재 직렬 저항일에 부정적인 영향을 미친다 전자 기기, 회로에서 커패시터의 작동을 왜곡합니다. ESR(3 ... 5 Ohms 정도)이 증가하면 성능에 매우 강한 영향을 미치므로 값비싼 마이크로 회로와 트랜지스터가 연소됩니다.
아래 표는 정격 전압에 따라 다양한 용량의 새 커패시터에 대한 평균 ESR 값(밀리옴)을 보여줍니다.
재질: ABS + 금속 + 아크릴 렌즈. LED 조명...
주파수가 증가함에 따라 리액턴스가 감소한다는 것은 비밀이 아닙니다. 예를 들어, 100kHz의 주파수와 10μF의 커패시턴스에서 용량성 구성 요소는 0.2옴 이하입니다. 가을 측정 교류 전압주파수가 100kHz 이상인 경우 10 ... 20% 영역의 오류로 측정 결과가 커패시터의 활성 저항이라고 가정할 수 있습니다. 따라서 조립이 전혀 어렵지 않습니다.
커패시터용 ESR 미터에 대한 설명
120kHz 주파수의 펄스 발생기가 조립됩니다. 논리적 요소 DD1.1 및 DD1.2. 발진기 주파수는 요소 R1 및 C1의 RC 회로에 의해 결정됩니다.
조화를 위해 요소 DD1.3이 도입되었습니다. 발생기의 펄스 전력을 증가시키기 위해 DD1.4 ... DD1.6 요소가 회로에 도입됩니다. 다음으로 신호는 저항 R2 및 R3의 전압 분배기를 통과하여 조사된 커패시터 Cx로 들어갑니다. AC 전압 측정 장치에는 다이오드 VD1 및 VD2와 멀티미터(예: M838)가 포함되어 있습니다. 멀티미터를 DC 전압 측정 모드로 전환해야 합니다. ESR 미터의 조정은 R2 값을 변경하여 수행됩니다.
칩 DD1 - K561LN2는 K1561LN2로 변경할 수 있습니다. 다이오드 VD1 및 VD2는 게르마늄이며 D9, GD507, D18을 사용할 수 있습니다.
ESR 미터의 라디오 구성 요소는 직접 만들 수 있는 위치에 있습니다. 구조적으로 장치는 배터리가있는 하나의 하우징으로 만들어집니다. 프로브 X1은 송곳 형태로 만들어지며 장치 본체에 부착되며 프로브 X2는 끝이 바늘인 10cm 이하의 와이어입니다. 커패시터는 보드에서 직접 확인할 수 있으며 납땜할 필요가 없으므로 수리 중에 결함이 있는 커패시터를 쉽게 찾을 수 있습니다.
기기 설정
1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 및 80옴.
1옴 저항을 프로브 X1 및 X2에 연결하고 R2를 회전하여 멀티미터에서 1mV를 달성해야 합니다. 그런 다음 1옴 대신 다음 저항(5옴)을 연결하고 R2를 변경하지 않고 멀티미터 판독값을 기록합니다. 나머지 저항과 동일하게 수행하십시오. 결과적으로 리액턴스를 결정할 수 있는 값 표가 얻어집니다.
