Cu acest contor de capacitate puteți măsura cu ușurință orice capacitate de la unități de pF la sute de microfarad. Există mai multe metode de măsurare a capacității. Acest proiect folosește metoda integrării.
Principalul avantaj al utilizării acestei metode este că măsurarea se bazează pe măsurarea timpului, care poate fi făcută destul de precis pe un MC. Această metodă este foarte potrivită pentru un contor de capacitate de casă și poate fi implementată cu ușurință și pe un microcontroler.
Principiul de funcționare al unui contor de capacitate
Fenomenele care apar atunci când starea unui circuit se modifică sunt numite procese tranzitorii. Acesta este unul dintre conceptele fundamentale circuite digitale. Când comutatorul din Figura 1 este deschis, condensatorul este încărcat prin rezistorul R, iar tensiunea pe el se va schimba așa cum se arată în Figura 1b. Relația care determină tensiunea pe condensator are forma:
Valorile sunt exprimate în unități SI, t secunde, R ohmi, C faradi. Timpul în care tensiunea de pe condensator atinge valoarea V C1 se exprimă aproximativ prin următoarea formulă:
Din această formulă rezultă că timpul t1 este proporțional cu capacitatea condensatorului. Prin urmare, capacitatea poate fi calculată din timpul de încărcare al condensatorului.
Sistem
Pentru a măsura timpul de încărcare, sunt suficiente un comparator și un temporizator de microcontroler și un cip logic digital. Este perfect logic să utilizați microcontrolerul AT90S2313 ( analog modern– ATtiny2313). Ieșirea comparatorului este folosită ca un flip-flop T C1. Tensiunea de prag este stabilită de un divizor de rezistență. Timpul de încărcare nu depinde de tensiunea de alimentare. Timpul de încărcare este determinat de formula 2, prin urmare nu depinde de tensiunea de alimentare deoarece raportul din formula VC 1 /E este determinat numai de coeficientul divizorului. Desigur, în timpul măsurării, tensiunea de alimentare trebuie să fie constantă.
Formula 2 exprimă timpul necesar pentru a încărca condensatorul de la 0 volți. Cu toate acestea, este dificil să lucrați cu tensiune aproape de zero din următoarele motive:
- Tensiunea nu scade la 0 volți. Este nevoie de timp pentru ca condensatorul să se descarce complet. Acest lucru va duce la creșterea timpului de măsurare.
- Timp necesar între porniriîncărcarea și pornirea temporizatorului. Acest lucru va provoca o eroare de măsurare. Pentru AVR acest lucru nu este critic deoarece acest lucru necesită un singur ciclu de ceas.
- Curent de scurgere la intrarea analogică. Conform fișei de date AVR, scurgerea de curent crește atunci când tensiunea de intrare este aproape de zero volți.
Pentru a preveni aceste dificultăți, au fost utilizate două tensiuni de prag VC 1 (0,17 Vcc) și VC 2 (0,5 Vcc). Suprafaţă placă de circuit imprimat trebuie să fie curate pentru a minimiza curenții de scurgere. Tensiunea de alimentare necesară pentru microcontroler este asigurată de un convertor DC-DC alimentat de o baterie de 1,5VAA. În loc de un convertor DC-DC, este recomandabil să se utilizeze 9 Vbaterie și convertor 78 L05, de preferințăDe asemeneanu inchideBOD, altfel pot apărea probleme cu EEPROM.
Calibrare
 |
 |
 |
Pentru a calibra intervalul inferior: Folosind butonul SW1. Apoi, conectați pinul #1 și pinul #3 pe P1, introduceți un condensator de 1nF și apăsați SW1.
Pentru a calibra intervalul înalt:Închideți pinul #4 și #6 ai conectorului P1, introduceți un condensator de 100nF și apăsați SW1.
Inscripția „E4” atunci când este pornită înseamnă că valoarea de calibrare nu a fost găsită în EEPROM.
Utilizare
Gamă automată
Încărcarea începe printr-un rezistor de 3,3 M. Dacă tensiunea pe condensator nu atinge 0,5 Vcc în mai puțin de 130 mS (>57nF), condensatorul se descarcă și încărcător nou, dar printr-un rezistor de 3,3 kOhm. Dacă tensiunea de pe condensator nu atinge 0,5 Vcc în 1 secundă (>440µF), inscripția „E2”. Când timpul este măsurat, capacitatea este calculată și afișată. Ultimul segment afișează domeniul de măsurare (pF, nF, µF).
Clemă
Puteți folosi o parte dintr-o priză ca clemă. Când se măsoară capacități mici (unități de picofarad), utilizarea firelor lungi este nedorită.
Acest articol oferă un circuit elementar al unui contor de capacitate pe un cip logic. O astfel de soluție de circuit clasică și elementară poate fi reprodusă destul de rapid și ușor. Prin urmare, acest articol va fi util unui radioamator începător care intenționează să asambleze un contor de capacitate a condensatorului de bază.
Funcționarea circuitului contorului de capacitate:
Figura nr. 1 – Circuitul contorului de capacitate Lista elementelor contorului de capacitate:
R1- R4 – 47 KOhm
R5 – 1,1 KOhm
C3 – 1500 pF
C4 – 12000 pF
C5 –0,1 µF
C măsură. – condensator a cărui capacitate doriți să măsurați
SA1 – comutator cu role
DA1 – K155LA3 sau SN7400
VD1-VD2– KD509 sau analog 1N903A
PA1 – Cap indicator indicator (curent total de deviație 1 mA, rezistența cadrului 240 Ohm)
XS1- XS2 – conectori crocodil
Această versiune a contorului de capacitate a condensatorului are patru intervale, care pot fi selectate folosind comutatorul SA1. De exemplu, în poziția „1” puteți măsura condensatori cu o capacitate de 50 pF, în poziția „2” - până la 500 pF, în poziția „3” - până la 5000 pF, în poziția „4” - până la 0,05 µF.
Elementele microcircuitului DA1 furnizează suficient curent pentru a încărca condensatorul măsurat (C măsurat). Este deosebit de important pentru precizia măsurării să selectați în mod adecvat diodele VD1-VD2; acestea trebuie să aibă aceleași caracteristici (cele mai asemănătoare).
Configurarea circuitului contorului de capacitate:
Configurarea unui astfel de circuit este destul de simplă; trebuie să conectați C Change. cu caracteristici cunoscute (cu capacitate cunoscută). Selectați domeniul de măsurare necesar cu comutatorul SA1 și rotiți butonul rezistorului de construcție până când obțineți citirea dorită pe capul indicatorului PA1 (recomand calibrarea acestuia în conformitate cu citirile dvs., acest lucru se poate face prin dezasamblarea capului indicatorului și lipirea acestuia). o scară nouă cu inscripții noi)
Din titlul articolului este clar că astăzi vom vorbi despre un dispozitiv pentru măsurarea capacității condensatoarelor. Nu orice multimetru simplu are această funcție. Dar atunci când facem un alt produs de casă, de foarte multe ori ne gândim dacă va funcționa, dacă condensatorii pe care i-am folosit funcționează, cum să le verificăm. Și pur și simplu în timpul procesului de reparație, acest dispozitiv va fi necesar. Desigur, puteți verifica integritatea condensatorului electrolitic folosind un tester. Dar vom afla dacă este în viață sau nu, dar nu vom putea determina recipientul, cât de uscat este.
Unele multimetre ieftine de pe piață au această caracteristică. Dar limita de măsurare este limitată la 200 de microfaradi. Ceea ce clar nu este suficient. Ai nevoie de cel puțin patru mii de microfarade. Dar astfel de multimetre costă cu un ordin de mărime mai mare. Asa ca in sfarsit m-am hotarat sa cumpar contor de capacitate a condensatorului. Am ales-o pe cea mai ieftină cu caracteristici acceptabile. Am ales XC6013L:
Acest dispozitiv vine într-o cutie frumoasă. Adevărat, există o imagine a unui alt multimetru pe cutie:
Și deasupra este un autocolant cu modelul acestui dispozitiv; chinezii probabil nu au suficiente cutii:
Dispozitivul este închis într-o carcasă galbenă de protecție din plastic moale, asemănătoare cauciucului. Se simte greu în mâinile tale, ceea ce indică seriozitatea dispozitivului. Există un suport pliabil în partea de jos, care poate să nu fie util multora:
Contorul de capacitate este alimentat de o baterie Krona de 9 volți, care este furnizată în kit:
Caracteristicile dispozitivului sunt pur și simplu excelente. Poate măsura de la 200 de picofarad la 20 de mii de microfarad. Ceea ce este suficient pentru scopuri de radio amator:
Pe partea de sus a dispozitivului există un afișaj cu cristale lichide mare și informativ. Dedesubt sunt două butoane. În stânga este un buton roșu cu ajutorul căruia puteți fixa citirea curentă a capacității de pe afișaj. Și în dreapta este un buton albastru, de care am fost foarte mulțumit - ecranul este iluminat din spate, ceea ce este, fără îndoială, un avantaj al acestui dispozitiv. Între butoane există un conector pentru măsurarea condensatoarelor mici. Adevărat, nu este posibil să se testeze condensatorii cu bucșă lipiți de la plăcile donatoare, deoarece plăcuțele de contact sunt situate destul de adânc. Prin urmare, acest conector poate fi utilizat numai la verificarea condensatoarelor cu cabluri lungi:
Sub selectorul pentru selectarea intervalelor de măsurare există un conector pentru conectarea sondelor. Apropo, sondele sunt realizate din același material ca și carcasa de protecție a dispozitivului; sunt destul de moi la atingere:
Există și, fără îndoială, cele mai multe functie importanta Dispozitivul setează valori zero atunci când măsoară capacități în categoria picofarad. După cum se vede clar în următoarele două fotografii. Aici o sondă este îndepărtată în mod deliberat și zero este setat cu ajutorul regulatorului:
Aici este pusă joja. După cum puteți vedea, capacitatea sondelor afectează citirile. Acum este suficient să setați zero folosind regulatorul și să faceți măsurători, care vor fi destul de precise:
Acum să testăm dispozitivul în funcțiune și să vedem ce poate face.
Testarea unui contor de capacitate
Pentru început, vom verifica condensatorii despre care se știe că sunt buni, noi și scoși de pe plăcile donatoare. Primul va fi subiectul de testare la 120 microfarads. Aceasta este o copie nouă. După cum puteți vedea, citirile sunt ușor subestimate. Apropo, am 4 astfel de condensatoare și niciunul nu a arătat 120 de microfarad. Poate exista o eroare de instrument. Sau poate că acum fac ceva substandard:
Iată o mie de microfarade, foarte precis:
Două mii două sute de microfarade, de asemenea, nu sunt rău:
Și iată zece microfarade:
Ei bine, acum o sută de microfarade, foarte bine:
Să ne uităm la citirile pe care le va afișa dispozitivul la verificarea condensatoarelor defecte care au fost îndepărtate în timpul reparației. După cum puteți vedea, diferența este vizibilă:
Acestea sunt rezultatele. Desigur, în unele cazuri, defecțiunea condensatorului electrolitic este vizibilă. Dar, în majoritatea cazurilor, este dificil să faci fără un dispozitiv. În plus, am testat acest dispozitiv pe două plăci, verificând condensatorii fără a le deslipi. Aparatul a dat rezultate bune, doar că în unele cazuri este necesar să se respecte polaritatea. Prin urmare, vă sfătuiesc să cumpărați un astfel de dispozitiv și puteți măsura capacitatea condensatoarelor cu propriile mâini.
Acum aproape doi ani am cumpărat un contor digital de capacitate și, s-ar putea spune, am luat primul lucru pe care l-am întâlnit. M-am săturat atât de mult de incapacitatea multimetrului Mastech MY62 de a măsura capacitatea condensatoarelor de peste 20 de microfaradi și nu a măsurat corect mai puțin de 100 de picofaradi. Mi-au plăcut două lucruri la SM-7115A:
- Măsoară întregul interval necesar
- Compact și convenabil
A plătit 750 de ruble. Am crezut sincer că nu merită banii, iar prețul a fost „umflat” din cauza lipsei totale de produse competitive. Țara de origine este, desigur, China. Îi era teamă că va „fib”; în plus, era sigur de asta - dar în zadar.
Contorul de capacitate și firele de la acesta au fost ambalate în polietilenă, fiecare în carcasa lui și așezate într-o cutie din carton gros, spatiu liber umplut cu spumă. De asemenea, în cutie erau instrucțiuni pentru Limba engleză. Dimensiunile totale ale dispozitivului sunt 135 x 72 x 36 mm, greutatea 180 grame. Culoarea caroseriei este neagră, panoul frontal are o tentă liliac. Are un indicator cu cristale lichide, nouă intervale de măsurare, două poziții de oprire, un regulator de ajustare la zero, 15 centimetri, fire de diferite culori (roșu - negru), cu care condensatorul măsurat este conectat la dispozitiv, terminând cu cleme crocodili, iar prizele de pe corpul dispozitivului , pentru conectarea lor, sunt marcate cu o denumire de culoare a polarității corespunzătoare; în plus, este posibil să se măsoare fără ele (ceea ce crește precizia), pentru care există două prize alungite, care sunt semnate cu simbolul condensatorului care se măsoară. Se folosește o baterie de 9 volți și există o funcție pentru a indica automat descărcarea acesteia. Indicator cu cristale lichide din trei cifre +1 zecimală, intervalul de măsurare declarat de producător este de la 0,1 pF la 20000 μF, cu posibilitatea de a regla intervalul de măsurare de la 0 la 200 pF, pentru a seta zero, în +/- 20 pF , timpul unei măsurători 2-3 secunde.
Tabel cu erori admisibile în măsurători, individual pe interval. Furnizat de producător.
Există un suport integrat pe jumătatea din spate a carcasei. Face posibilă amplasarea contorului mai compact la locul de muncă și schimbă partea mai buna revizuirea afișajului cu cristale lichide.
Compartimentul bateriei este complet autonom; pentru a schimba bateria, trebuie doar să-i mutați capacul în lateral. Comoditatea nu este vizibilă atunci când există.
Pentru a elimina coperta din spate Este suficient să deșurubați un șurub autofiletant de pe carcasă. Cea mai grea componentă de pe PCB este siguranța de 500mA.
Baza lucrării instrument de masurare Se bazează metoda dublei integrări. Este asamblat pe contoare logice HEF4518BT - 2 buc., cheie HEF4066BT, contor zecimal cu decodor HCF4017 si tranzistoare SMD: J6 - 4 buc., M6 - 2 buc.
Prin deșurubarea altor șase șuruburi, puteți vedea cealaltă parte a plăcii de circuit imprimat. Rezistorul variabil folosit pentru a-l seta la „0” este poziționat astfel încât să poată fi înlocuit cu ușurință dacă este necesar. In stanga sunt contactele pentru conectarea condensatorului care se masoara, cele de mai sus sunt pentru conectare directa (fara fire).
Dispozitivul nu este setat imediat la punctul de referință zero, dar citirea ajustată rămâne. Este mult mai ușor să faci asta cu firele deconectate.
Pentru a demonstra clar diferența de precizie a măsurării când căi diferite măsurători (cu și fără fire) am luat condensatoare mici cu marcaje din fabrică - 8,2 pF
Revizuire video a dispozitivului
Fără fire Cu fire
№1 8 pF 7,3 pF
№2 7,6 pF 8,3 pF
№3 8,1 pF 9,3 pF
Totul este clar; măsurătorile vor fi cu siguranță mai precise fără fire, deși discrepanța este practic de 1 pF. De asemenea, am măsurat în mod repetat condensatorii de pe plăci - citirile de măsurare ale celor reparabile sunt destul de adecvate în funcție de valoarea indicată pe ele. Fără a fi prea pretențioși, putem spune că factorul de calitate a măsurării al dispozitivului este destul de ridicat.
Dezavantajele aparatului
- Reducerea la zero nu se face imediat,
- lamele de contact, pentru măsurarea fără fire, au lipsă de elasticitate și nu revin la poziția inițială după deblocare,
- Contorul nu este echipat cu un recipient de calibrare.
concluzii
În general, sunt mulțumit de dispozitiv. Măsoară bine, este compact (încape ușor într-un buzunar), așa că pe piața radio iau nu ceea ce dau ei, ci ceea ce îmi trebuie. Plănuiesc să-l modific când am timp: înlocuiți potențiometrul și contactele de măsurare directă. Diagrama acestuia, sau ceva similar, poate fi găsită în secțiune. El a spus-o „așa cum este”, iar tu poți decide singur dacă merită să adaugi un astfel de dispozitiv în laboratorul tău de acasă. Autor - Babay.
Contor ESR DIY. Există o listă largă de defecțiuni ale echipamentelor, a căror cauză este tocmai electrolitică. Principalul factor în funcționarea defectuoasă a condensatoarelor electrolitice este „uscarea”, familiară tuturor radioamatorilor, care apare din cauza etanșării proaste a carcasei. În acest caz, capacitatea sa sau, cu alte cuvinte, reactanța crește ca urmare a scăderii capacității sale nominale.
În plus, în timpul funcționării, în el au loc reacții electrochimice, care corodează punctele de legătură dintre cabluri și plăci. Contactul se deteriorează, formând în cele din urmă „rezistență de contact”, ajungând uneori la câteva zeci de ohmi. Acest lucru este exact același dacă un rezistor este conectat în serie la un condensator de lucru și, în plus, acest rezistor este plasat în interiorul acestuia. Această rezistență este numită și „rezistență în serie echivalentă” sau ESR.
Existenţă rezistență în serie afectează negativ munca dispozitive electronice, distorsionând funcționarea condensatoarelor din circuit. ESR crescut (aproximativ 3...5 Ohmi) are un impact extrem de puternic asupra performanței, ducând la arderea microcircuitelor și tranzistoarelor scumpe.
Tabelul de mai jos arată valorile medii ESR (în miliohmi) pentru condensatoarele noi de diferite capacități, în funcție de tensiunea pentru care sunt proiectați.
Material: ABS + metal + lentile acrilice. Lumini cu leduri...
Nu este un secret pentru nimeni că reactanța scade odată cu creșterea frecvenței. De exemplu, la o frecvență de 100 kHz și o capacitate de 10 μF, componenta capacitivă nu va fi mai mare de 0,2 Ohm. Măsurând căderea Tensiune AC având o frecvență de 100 kHz și mai mare, putem presupune că cu o eroare în regiunea de 10...20%, rezultatul măsurării va fi rezistența activă a condensatorului. Prin urmare, nu este deloc dificil de asamblat.
Descrierea contorului ESR pentru condensatori
Este asamblat un generator de impulsuri cu o frecvență de 120 kHz elemente logice DD1.1 și DD1.2. Frecvența generatorului este determinată de circuitul RC pe elementele R1 și C1.
Pentru coordonare a fost introdus elementul DD1.3. Pentru a crește puterea impulsurilor de la generator, în circuit au fost introduse elementele DD1.4...DD1.6. Apoi, semnalul trece prin divizorul de tensiune prin rezistențele R2 și R3 și merge la condensatorul Cx aflat în studiu. Unitatea de măsurare a tensiunii alternative conține diode VD1 și VD2 și un multimetru ca tensiometru, de exemplu, M838. Multimetrul trebuie să fie comutat în modul de măsurare a tensiunii DC. Contorul ESR este reglat prin modificarea valorii R2.
Microcircuitul DD1 - K561LN2 poate fi înlocuit cu K1561LN2. Diodele VD1 și VD2 sunt germaniu, este posibil să utilizați D9, GD507, D18.
Pe sunt amplasate componentele radio ale contorului ESR, pe care le puteți realiza singur. Structural, dispozitivul este realizat în aceeași carcasă cu bateria. Sonda X1 este realizată sub formă de punte și atașată la corpul dispozitivului, sonda X2 este un fir de cel mult 10 cm lungime cu un ac la capăt. Condensatorii pot fi verificați direct pe placă; nu este nevoie să le dezlipiți, ceea ce face mult mai ușor să găsiți un condensator defect în timpul reparațiilor.
Configurarea dispozitivului
1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 și 80 ohmi.
Este necesar să conectați un rezistor de 1 Ohm la sondele X1 și X2 și să rotiți R2 până când multimetrul arată 1 mV. Apoi, în loc de 1 Ohm, conectați următorul rezistor (5 Ohm) și, fără a schimba R2, înregistrați citirea multimetrului. Faceți același lucru cu rezistențele rămase. Rezultatul este un tabel de valori din care se poate determina reactanța.
