Naudodami šį talpos matuoklį galite lengvai išmatuoti bet kokią talpą nuo pF iki šimtų mikrofaradų. Yra keli talpos matavimo metodai. Šiame projekte naudojamas integravimo metodas.
Pagrindinis šio metodo privalumas yra tas, kad matavimas pagrįstas laiko matavimu, kurį galima gana tiksliai atlikti naudojant MC. Šis metodas labai tinka naminiam talpos matuokliui, be to, jį galima nesunkiai pritaikyti ir mikrovaldiklyje.
Talpos matuoklio veikimo principas
Reiškiniai, atsirandantys pasikeitus grandinės būklei, vadinami pereinamaisiais procesais. Tai viena iš pagrindinių sąvokų skaitmeninės grandinės. Kai 1 paveiksle parodytas jungiklis yra atidarytas, kondensatorius įkraunamas per rezistorių R, o jo įtampa pasikeis, kaip parodyta 1b paveiksle. Ryšys, nustatantis kondensatoriaus įtampą, yra toks:
Reikšmės išreiškiamos SI vienetais, t sekundėmis, R omų, C faradų. Laikas, per kurį kondensatoriaus įtampa pasiekia vertę V C1, apytiksliai išreiškiamas šia formule:
Iš šios formulės išplaukia, kad laikas t1 yra proporcingas kondensatoriaus talpai. Todėl talpą galima apskaičiuoti pagal kondensatoriaus įkrovimo laiką.
Schema
Įkrovimo laikui išmatuoti pakanka komparatoriaus ir mikrovaldiklio laikmačio bei skaitmeninės logikos lusto. Labai prasminga naudoti mikrovaldiklį AT90S2313 ( modernus analogas– ATtiny2313). Komparatoriaus išvestis naudojama kaip šleifas T C1. Slenkstinė įtampa nustatoma rezistoriaus dalikliu. Įkrovimo laikas nepriklauso nuo maitinimo įtampos. Įkrovimo laikas nustatomas pagal 2 formulę, todėl jis nepriklauso nuo maitinimo įtampos, nes santykis formulėje VC 1 /E nustatomas tik pagal daliklio koeficientą. Žinoma, matavimo metu maitinimo įtampa turi būti pastovi.
2 formulė išreiškia laiką, kurio reikia kondensatoriui įkrauti nuo 0 voltų. Tačiau sunku dirbti su įtampa, artima nuliui, dėl šių priežasčių:
- Įtampa nenukrenta iki 0 voltų. Reikia laiko, kol kondensatorius visiškai išsikrauna. Tai padidins matavimo laiką.
- Laikas, reikalingas tarp startųįkrovimas ir laikmačio paleidimas. Tai sukels matavimo klaidą. AVR tai nėra labai svarbu, nes tam reikia tik vieno laikrodžio ciklo.
- Nuotėkio srovė analoginiame įėjime. Pagal AVR duomenų lapą srovės nuotėkis didėja, kai įėjimo įtampa yra artima nuliui voltų.
Siekiant išvengti šių sunkumų, buvo naudojamos dvi slenkstinės įtampos VC 1 (0,17 Vcc) ir VC 2 (0,5 Vcc). Paviršius spausdintinė plokštė turi būti švarus, kad būtų sumažintos nuotėkio srovės. Reikiamą maitinimo įtampą mikrovaldikliui užtikrina DC-DC keitiklis, maitinamas 1,5VAA baterija. Vietoj DC-DC keitiklio patartina naudoti 9 Vbaterija ir keitiklis 78 L05, pageidautinaTaip patneišjunkiteBOD, kitaip gali kilti problemų EEPROM.
Kalibravimas
 |
 |
 |
Norėdami kalibruoti apatinį diapazoną: Mygtuko SW1 naudojimas. Tada prijunkite kaiščius #1 ir kaiščius #3 prie P1, įdėkite 1nF kondensatorių ir paspauskite SW1.
Norėdami kalibruoti aukštą diapazoną: Uždarykite jungties P1 kaiščius Nr. 4 ir Nr. 6, įdėkite 100 nF kondensatorių ir paspauskite SW1.
Užrašas „E4“, kai jis įjungtas, reiškia, kad EEPROM nerasta kalibravimo vertės.
Naudojimas
Automatinis nuotolio nustatymas
Įkrovimas prasideda per 3,3M rezistorių. Jei kondensatoriaus įtampa nepasiekia 0,5 Vcc per mažiau nei 130 mS (>57 nF), kondensatorius išsikrauna ir naujas pakrovejas, bet per 3,3 kOhm rezistorių. Jei įtampa ant kondensatoriaus nepasiekia 0,5 Vcc per 1 sekundę (>440 µF), užrašas „E2“. Kai matuojamas laikas, apskaičiuojama ir rodoma talpa. Paskutiniame segmente rodomas matavimo diapazonas (pF, nF, µF).
Spaustuvas
Galite naudoti dalį lizdo kaip spaustuką. Matuojant mažas talpas (pikofaradų vienetus), nepageidautina naudoti ilgus laidus.
Šiame straipsnyje pateikiama elementari loginio lusto talpos matuoklio grandinė. Tokį klasikinį ir elementarų grandinės sprendimą galima atkurti gana greitai ir paprastai. Todėl šis straipsnis bus naudingas pradedantiesiems radijo mėgėjams, planuojantiems surinkti pagrindinį kondensatoriaus talpos matuoklį.
Talpos matuoklio grandinės veikimas:
Pav. Nr. 1 – Talpos matuoklio grandinė Talpos matuoklio elementų sąrašas:
R1- R4 – 47 KOhm
R5 – 1,1 KOhm
C3 – 1500 pF
C4 – 12000 pF
C5 –0,1 µF
C meas. – kondensatorius, kurio talpą norite išmatuoti
SA1 – ritininis jungiklis
DA1 – K155LA3 arba SN7400
VD1-VD2– KD509 arba analogas 1N903A
PA1 – rodyklės indikatoriaus galvutė (bendra nukreipimo srovė 1 mA, rėmo varža 240 omų)
XS1- XS2 – krokodilo jungtys
Ši kondensatoriaus talpos matuoklio versija turi keturis diapazonus, kuriuos galima pasirinkti jungikliu SA1. Pavyzdžiui, „1“ padėtyje galite matuoti 50 pF talpos kondensatorius, „2“ padėtyje – iki 500 pF, „3“ padėtyje – iki 5000 pF, „4“ padėtyje – iki 0,05. µF.
DA1 mikroschemos elementai suteikia pakankamai srovės, kad būtų galima įkrauti išmatuotą kondensatorių (C matuojamas). Matavimo tikslumui ypač svarbu tinkamai parinkti diodus VD1-VD2, jie turi turėti vienodas (labiausiai panašias) charakteristikas.
Talpos matuoklio grandinės nustatymas:
Tokios grandinės nustatymas yra gana paprastas, jums reikia prijungti C pakeitimą. su žinomomis charakteristikomis (žinomu pajėgumu). Pasirinkite reikiamą matavimo diapazoną jungikliu SA1 ir sukite konstrukcinio rezistoriaus rankenėlę, kol pasieksite norimą rodmenį ant indikatoriaus galvutės PA1 (rekomenduoju jį kalibruoti pagal savo parodymus, tai galima padaryti išmontuojant indikatoriaus galvutę ir suklijuojant). naujos svarstyklės su naujais užrašais)
Iš straipsnio pavadinimo aišku, kad šiandien kalbėsime apie kondensatorių talpos matavimo prietaisą. Ne kiekvienas paprastas multimetras turi šią funkciją. Bet gamindami kitą naminį gaminį labai dažnai galvojame, ar jis veiks, ar veikia mūsų naudojami kondensatoriai, kaip juos patikrinti O tiesiog remonto metu šis įrenginys bus reikalingas. Žinoma, galite patikrinti elektrolitinio kondensatoriaus vientisumą naudodami testerį. Bet mes sužinosime, ar jis gyvas, ar ne, bet mes negalėsime nustatyti konteinerio, kiek jis yra sausas.
Kai kurie šiuo metu rinkoje esantys pigūs multimetrai turi šią funkciją. Tačiau matavimo riba ribojama iki 200 mikrofaradų. Ko aiškiai neužtenka. Jums reikia mažiausiai keturių tūkstančių mikrofaradų. Tačiau tokie multimetrai kainuoja daug daugiau. Taigi pagaliau nusprendžiau nusipirkti kondensatoriaus talpos matuoklis. Pasirinkau pigiausią su priimtinomis savybėmis. Aš pasirinkau XC6013L:
Šis prietaisas yra gražioje dėžutėje. Tiesa, ant dėžutės yra kito multimetro vaizdas:
O viršuje yra lipdukas su šio įrenginio modeliu, kinai tikriausiai neturi pakankamai dėžučių:
Prietaisas yra įdėtas į apsauginį geltoną korpusą, pagamintą iš minkšto plastiko, panašaus į gumą. Rankose jis jaučiasi sunkus, o tai rodo prietaiso rimtumą. Apatinėje pusėje yra sulankstomas stovas, kuris daugeliui gali būti nenaudingas:
Talpos matuoklis maitinamas iš 9 voltų Krona akumuliatoriaus, kuris yra komplekte:
Prietaiso charakteristikos yra tiesiog puikios. Jis gali išmatuoti nuo 200 pikofaradų iki 20 tūkstančių mikrofaradų. To visiškai pakanka radijo mėgėjų tikslams:
Prietaiso viršuje yra didelis ir informatyvus skystųjų kristalų ekranas. Po juo yra du mygtukai. Kairėje yra raudonas mygtukas, kuriuo galite nustatyti esamą talpos rodmenį ekrane. O dešinėje yra mėlynas mygtukas, kuriuo buvau labai patenkinta – ekranas apšviestas, o tai neabejotinai yra šio įrenginio privalumas. Tarp mygtukų yra jungtis mažiems kondensatoriams matuoti. Tiesa, iš donorinių plokščių lituotų įvorių kondensatorių išbandyti neįmanoma, nes kontaktinės trinkelės yra gana giliai. Todėl šią jungtį galima naudoti tik tikrinant kondensatorius su ilgais laidais:
Po parinkikliu matavimo diapazonams pasirinkti yra jungtis zondams prijungti. Beje, zondai yra pagaminti iš tos pačios medžiagos, kaip ir apsauginis prietaiso korpusas, jie yra gana minkšti liesti:
Be abejo, yra ir daugiausia svarbi funkcija Matuodamas pikofaradų kategorijos talpas, prietaisas nustato nulinius rodmenis. Kaip aiškiai matyti kitose dviejose nuotraukose. Čia vienas zondas yra sąmoningai pašalintas, o nulis nustatomas naudojant reguliatorių:
Čia matuoklis įdedamas į vietą. Kaip matote, zondų talpa turi įtakos rodmenims. Dabar pakanka reguliatoriumi nustatyti nulį ir atlikti matavimus, kurie bus gana tikslūs:
Dabar išbandykime veikiantį įrenginį ir pažiūrėkime, ką jis gali padaryti.
Talpos matuoklio bandymas
Pirmiausia patikrinsime kondensatorius, kurie žinomi kaip geri, nauji ir išimti iš donorinių plokščių. Pirmasis bus 120 mikrofaradų bandomasis asmuo. Tai nauja kopija. Kaip matote, rodmenys yra šiek tiek neįvertinti. Beje, aš turiu 4 tokius kondensatorius, ir nė vienas nerodė 120 mikrofaradų. Gali būti prietaiso klaida. O gal dabar jie daro kažką nestandartinio:
Štai tūkstantis mikrofaradų, labai tiksliai:
Du tūkstančiai du šimtai mikrofaradų taip pat nėra blogai:
Ir čia yra dešimt mikrofaradų:
Na, dabar šimtas mikrofaradų, labai gerai:
Pažiūrėkime, kokius rodmenis prietaisas parodys tikrinant sugedusius kondensatorius, kurie buvo pašalinti remonto metu. Kaip matote, skirtumas yra pastebimas:
Tai yra rezultatai. Žinoma, kai kuriais atvejais elektrolitinio kondensatoriaus gedimas matomas vizualiai. Tačiau daugeliu atvejų be įrenginio sunku išsiversti. Be to, išbandžiau šį įrenginį ant dviejų plokščių, tikrinau kondensatorius jų neišlitavus. Prietaisas parodė gerus rezultatus, tik kai kuriais atvejais būtina stebėti poliškumą. Todėl patariu įsigyti tokį įrenginį, o kondensatorių talpą galite išmatuoti savo rankomis.
Beveik prieš dvejus metus nusipirkau skaitmeninį talpos matuoklį ir, galima sakyti, paėmiau pirmą dalyką, su kuriuo susidūriau. Buvau labai pavargęs nuo to, kad „Mastech MY62“ multimetras nesugebėjo išmatuoti daugiau nei 20 mikrofaradų kondensatorių talpos, o jis netinkamai matavo mažiau nei 100 pikofaradų. SM-7115A man patiko du dalykai:
- Matuoja visą reikiamą diapazoną
- Kompaktiškas ir patogus
Sumokėjo 750 rublių. Nuoširdžiai tikėjau, kad neverta pinigų, o kaina „išpūsta“ dėl visiško konkurencingų produktų trūkumo. Kilmės šalis, žinoma, yra Kinija. Jis bijojo, kad „pasibaigs“, be to, buvo tuo tikras – bet veltui.
Talpos matuoklis ir jo laidai buvo supakuoti į polietileną, kiekvienas į savo apvalkalą ir sudėti į dėžutę iš storo kartono, laisva vieta užpildytas putomis. Taip pat dėžutėje buvo instrukcijos Anglų kalba. Bendri įrenginio matmenys 135 x 72 x 36 mm, svoris 180 gramų. Korpuso spalva juoda, priekinis skydelis alyvinio atspalvio. Jame yra skystųjų kristalų indikatorius, devyni matavimo diapazonai, dvi išjungimo padėtys, nulio reguliavimo reguliatorius, 15 centimetrų, skirtingų spalvų (raudonos - juodos) laidai, kuriais matuojamas kondensatorius prijungtas prie įrenginio, baigiant aligatoriaus spaustukais, o lizdai ant prietaiso korpuso, jų prijungimui, pažymėti atitinkamo poliškumo spalvine žyma, papildomai galima matuoti ir be jų (tai padidina tikslumą), kuriems yra du pailgi lizdai, kurie yra pasirašyti; Matuojamo kondensatoriaus simbolis. Naudojama 9 voltų baterija ir yra funkcija, automatiškai rodanti jos išsikrovimą. Triženklis skystųjų kristalų indikatorius +1 skaitmuo po kablelio, gamintojo nurodytas matavimo diapazonas yra nuo 0,1 pF iki 20000 μF, su galimybe reguliuoti matavimo diapazoną nuo 0 iki 200 pF, nustatyti nulį, +/- 20 pF ribose , vieno matavimo laikas 2-3 sekundės.
Matavimų leistinų paklaidų lentelė, individualiai pagal diapazoną. Pateikta gamintojo.
Galinėje korpuso pusėje yra integruotas stovas. Tai leidžia kompaktiškiau išdėstyti skaitiklį darbo vietoje ir pakeisti geresnė pusė skystųjų kristalų ekrano apžvalga.
Akumuliatoriaus skyrius yra visiškai autonomiškas, norint pakeisti bateriją, tiesiog pastumkite jo dangtelį į šoną. Patogumas yra nepastebimas, kai jis egzistuoja.
Norint pašalinti galinis viršelis Pakanka atsukti vieną savisriegio varžtą ant korpuso. Sunkiausias PCB komponentas yra 500 mA saugiklis.
Darbo pagrindas matavimo priemonė Dvigubo integravimo metodas yra pagrįstas. Jis montuojamas ant loginių skaitiklių HEF4518BT - 2 vnt., raktas HEF4066BT, dešimtainis skaitiklis su dekoderiu HCF4017 ir SMD tranzistoriai: J6 - 4 vnt., M6 - 2 vnt.
Atsukę dar šešis varžtus pamatysite kitą spausdintinės plokštės pusę. Kintamasis rezistorius, naudojamas nustatant jį į „0“, yra išdėstytas taip, kad prireikus jį būtų galima lengvai pakeisti. Kairėje yra matuojamo kondensatoriaus prijungimo kontaktai, aukščiau esantys - tiesioginiam prijungimui (be laidų).
Prietaisas iš karto nenustatomas į nulinį atskaitos tašką, tačiau pakoreguotas rodmuo išlieka. Tai padaryti daug lengviau, kai laidai yra atjungti.
Norėdami aiškiai parodyti matavimo tikslumo skirtumą, kai Skirtingi keliai išmatavimai (su laidais ir be jų) paėmiau mažus kondensatorius su gamykliniais ženklais - 8,2 pF
Įrenginio vaizdo apžvalga
Be laidų Su laidais
№1 8 pF 7,3 pF
№2 7,6 pF 8,3 pF
№3 8,1 pF 9,3 pF
Viskas aišku be laidų tikrai tikslesni, nors neatitikimas praktiškai per 1 pF. Taip pat ne kartą matavau kondensatorius ant plokščių - eksploatuojamų matavimo rodmenys pakankamai adekvatūs pagal ant jų nurodytą reikšmę. Nebūdami per daug išrankūs, galime teigti, kad įrenginio matavimo kokybės koeficientas yra gana aukštas.
Prietaiso trūkumai
- nulis nustatomas ne iš karto,
- kontaktiniai peiliukai, skirti matuoti be laidų, neturi elastingumo ir negrįžta į pradinę padėtį po atspaudimo,
- Matuoklyje nėra kalibravimo talpyklos.
išvadas
Apskritai esu patenkintas įrenginiu. Gerai matuojasi, kompaktiškas (lengvai telpa į kišenę), todėl radijo rinkoje imu ne tai, ką jie duoda, o tai, ko man reikia. Kai turėsiu laiko, planuoju jį modifikuoti: pakeisti potenciometrą ir tiesioginius matavimo kontaktus. Jo diagramą ar kažką panašaus galite rasti skyriuje. Jis pasakė, kad „kaip yra“, ir jūs galite patys nuspręsti, ar verta tokį įrenginį įtraukti į savo namų laboratoriją. Autorius - Babay.
DIY ESR matuoklis. Yra platus įrangos gedimų sąrašas, kurio priežastis yra būtent elektrolitinė. Pagrindinis elektrolitinių kondensatorių veikimo sutrikimo veiksnys yra „išdžiūvimas“, žinomas visiems radijo mėgėjams, atsirandantis dėl prasto korpuso sandarinimo. Šiuo atveju jo talpinė arba, kitaip tariant, reaktyvumas padidėja dėl jo vardinės talpos sumažėjimo.
Be to, eksploatacijos metu jame vyksta elektrocheminės reakcijos, kurios korozuoja laidų ir plokščių sujungimo taškus. Kontaktas pablogėja, galiausiai susidaro „kontaktinė varža“, kartais pasiekianti kelias dešimtis omų. Tai lygiai tas pats, jei rezistorius yra nuosekliai prijungtas prie veikiančio kondensatoriaus, be to, šis rezistorius yra jo viduje. Šis pasipriešinimas taip pat vadinamas „ekvivalentišku serijiniu pasipriešinimu“ arba ESR.
Egzistavimas serijos atsparumas neigiamai veikia darbą Elektroniniai prietaisai, iškreipiantis kondensatorių veikimą grandinėje. Padidėjęs ESR (apie 3...5 omų) turi itin stiprią įtaką veikimui, todėl dega brangios mikroschemos ir tranzistoriai.
Žemiau esančioje lentelėje parodytos vidutinės ESR vertės (miliomais) naujiems įvairių talpų kondensatoriams, atsižvelgiant į įtampą, kuriai jie skirti.
Medžiaga: ABS + metalas + akriliniai lęšiai. LED lemputės...
Ne paslaptis, kad didėjant dažniui reaktyvumas mažėja. Pavyzdžiui, esant 100 kHz dažniui ir 10 μF talpai, talpinis komponentas bus ne didesnis kaip 0,2 omo. Matuoja kritimą kintamoji įtampa kurių dažnis yra 100 kHz ir didesnis, galime manyti, kad esant 10...20% paklaidai, matavimo rezultatas bus aktyvioji kondensatoriaus varža. Todėl surinkti visai nesunku.
Kondensatorių ESR matuoklio aprašymas
Sumontuotas impulsų generatorius, kurio dažnis yra 120 kHz loginiai elementai DD1.1 ir DD1.2. Generatoriaus dažnį nustato elementų R1 ir C1 RC grandinė.
Koordinavimui buvo įvestas elementas DD1.3. Norint padidinti generatoriaus impulsų galią, į grandinę buvo įvesti elementai DD1.4…DD1.6. Tada signalas praeina per įtampos daliklį per rezistorius R2 ir R3 ir patenka į tiriamą kondensatorių Cx. Kintamosios įtampos matavimo bloke yra diodai VD1 ir VD2 ir multimetras kaip įtampos matuoklis, pavyzdžiui, M838. Multimetras turi būti perjungtas į nuolatinės įtampos matavimo režimą. ESR matuoklis reguliuojamas keičiant R2 reikšmę.
DD1 - K561LN2 mikroschemą galima pakeisti K1561LN2. Diodai VD1 ir VD2 yra germanis, galima naudoti D9, GD507, D18.
Ant ESR matuoklio yra radijo komponentai, kuriuos galite pasigaminti patys. Struktūriškai prietaisas pagamintas tame pačiame korpuse su baterija. Zondas X1 pagamintas yla formos ir pritvirtintas prie prietaiso korpuso, zondas X2 yra ne ilgesnis kaip 10 cm viela su adata gale. Kondensatorius galima patikrinti tiesiai ant plokštės, nereikia jų išlituoti, todėl remonto metu sugedusį kondensatorių rasti daug lengviau.
Įrenginio sąranka
1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 ir 80 omų.
Būtina prijungti 1 Ohm rezistorių prie zondų X1 ir X2 ir pasukti R2, kol multimetras parodys 1 mV. Tada vietoj 1 omo prijunkite kitą rezistorių (5 omai) ir, nekeisdami R2, užrašykite multimetro rodmenis. Tą patį padarykite su likusiais pasipriešinimais. Rezultatas yra verčių lentelė, iš kurios galima nustatyti reaktyvumą.
