Простий цифровий вимірювач ємності МАЙСТЕР С. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Простий цифровий вимірювач ємності МАЙСТЕР С. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

У повсякденній роботі радіоаматорам часто доводиться визначати дані радіоелементів. Якщо виміряти опір резистора не складає особливих труднощів - можна скористатися звичайним мультиметром, то з ємностями конденсаторів справа складніше. Буває, що напис на корпусі деталі стерта або ємність позначений невідомим кодом. Іноді необхідний точний підбір ємності (під час- і частотоздатних ланцюгах, у фільтрах, резонансних контурах тощо). У всіх цих випадках вам допоможе нескладний прилад, докладний опис якого починаємо публікувати в цьому номері.

ПРИЗНАЧЕННЯ І ТЕХНІЧНІ ДАНІ

Цифровий вимірювач ємності призначений для вимірювання ємності конденсаторів від одиниць пикофарад до 9 мікрофарад і більше, якщо рахувати кількість переповнень лічильника. Наявність постійної напруги зміщення (не більше 999) на вході приладу дозволяє виміряти ємність як неполярних, так і полярних оксидних конденсаторів. Вимірником ємності можна швидко підібрати або відбракувати конденсатори, які є одними з ненадійних компонентів радіоапаратури, що зазвичай виявляється при її виготовленні або ремонті. Оксидні конденсатори, включені в порівняно високоомні ланцюги, вдається перевірити цим приладом без відпаювання висновків.

Крім того, вимірювач ємності може використовуватися для вимірювання довжини кабелів коаксіальних або відстані до місця обриву. У цьому випадку вимірюється ємність кабелю, і отримане значення ділиться на погонну ємність (одного метра) кабелю, взяту з довідника або отриманий досвідченим шляхом. Наприклад, погонна ємність кабелю РК-75 становить близько 67 пФ незалежно від його діаметра.

Цифровий вимірювач ємності має чотирирозрядний цифровий індикатор та три межі виміру: 1 - 9999 пФ; 1 - 9999 нФ; 1 - 9999 мкф. Точність вимірювання становить 2,5 % ± одиниця молодшого розряду обраного діапазону при температурі навколишнього середовища 20°С. Температурна похибка в діапазоні від +5 до +35°С не перевищує 0,25% на 1°С (межа "пФ"], ±0,08% на 1°С (межа "нФ" та "мкФ"). розміри приладу – не більше 150x88x48 мм.

Зовнішній вигляд цифрового вимірювача ємності "Майстер С" показано на рис. 1.

Простий цифровий вимірювач ємності МАЙСТЕР С

Прилад не містить дефіцитних або дорогих деталей, простий у налагодженні, що робить його зручним для повторення початківцями. За бажання можна збільшити кількість меж вимірювання, звузивши діапазон кожного. Це трохи ускладнить конструкцію приладу (потрібно встановити інший перемикач), але підвищить точність вимірів.

ПРИНЦИП ДІЇ

Звернемося до функціональної схеми вимірювача ємності (рис. 2). Основна ідея його створення запозичена з [1]. Вимірювана ємність Сх підключається до генератора імпульсів вимірювального періоду (ГІП). Період генерованих імпульсів пропорційний Сх. Вони безперервно надходять на формувач імпульсів управління рахунком. За сигналом дозволу, який виробляється через кожні 0,8...1,0 з генератором циклу, формувач імпульсів управління видає одиночний імпульс, тривалість якого дорівнює одному періоду імпульсів на виході ГІП.

Простий цифровий вимірювач ємності МАЙСТЕР С

На передньому фронті цього імпульсу формувач імпульсу скидання встановлює лічильник - цифровий індикатор в нульовий стан. Крім того, імпульс управління надходить на ключ і дозволяє проходження тактових імпульсів на вхід лічильника. Ці імпульси виробляються генератором тактових імпульсів (ГТІ). Їх частота на кожній межі виміру обрана такою, що за час дії імпульсу керування на лічильник надходить кількість імпульсів, що дорівнює чисельному значенню вимірюваної ємності у відповідних одиницях: пикофарадах на межі "пФ", нанофарадах на межі "нФ", мікрофарадах на межі " .

Так як до вимірюваної ємності на вході ГІП завжди додається вхідна паразитна ємність самого приладу, на вхід лічильника надходять імпульси, кількість яких чисельно дорівнює сумі цих ємностей. У цій конструкції вхідна ємність становить 10...12 пФ. Щоб на межі "пФ" лічильник показував справжнє значення, тривалість імпульсу скидання обрана такою, щоб лічильник не реагував на кілька перших імпульсів, число яких відповідає паразитної вхідної ємності приладу.

Для більшої наочності вищенаведеного на рис. 3 показані часові діаграми, що пояснюють роботу основних вузлів вимірювача ємності із зазначенням точок на принциповій схемі, в яких можна спостерігати ці імпульси.

Простий цифровий вимірювач ємності МАЙСТЕР С

ПРИНЦИПОВА СХЕМА

p align="justify"> Принципова схема цифрового вимірювача ємності показана на рис. 4. ГІП є мультивібратор на основі тригера Шмітта, що складається з елемента DD1.3 і транзисторів VT1, VT2. Він служить для перетворення значення вимірюваної ємності у часовий інтервал. Діоди VD1, VD2, резистор R9 та запобіжник FU1 захищають прилад від пошкодження при підключенні до входу зарядженого конденсатора. Конденсатор С7 та резистор R10 покращують лінійність показань при вимірі малих ємностей на межі "пФ". Період коливань мультивібратора визначається ємністю, що підключається до його входу, і опором одного з резисторів ланцюга зворотного зв'язку - R14, R15 або R16, залежно від обраної межі вимірювань. Транзистори VT1 і VT2 служать для "умощнення" виходу тригера Шмітта, що покращує його роботу межі "мкФ".

(Натисніть для збільшення)

Конденсатор С10 обмежує частоту імпульсів на виході мікросхеми DD1.3 на межі мкФ в ті моменти, коли вимірюваний конденсатор до входу не підключений. Без конденсатора С10 частота імпульсів мультивібратора в такі моменти зростає до 4...5 МГц, що може призвести до неправильної роботи тригерів DD2.1, DD2.2 і постійного миготіння цифр на індикаторах. Конденсатор С9 виконує аналогічні функції межі "нФ", але його основне завдання - зниження рівня наведення на вході DD1.3 від імпульсів ГТІ на межі "пФ" ("заземлення" перемички між контактами перемикачів SB1.2 - SB3.2).

ГТІ зібрано на елементі DD1.1. Період його коливань на межі "пФ" визначається ємністю конденсатора C3 і опором резисторів ланцюга зворотного зв'язку R1, R6. На межах "нФ" та "мкФ" до конденсатора C3 підключаються конденсатори С1 або С2 з ланцюжками резисторів з великим опором для збільшення періоду коливань. Частота тактових імпульсів на межі "пФ", "нФ" та "мкФ" становить приблизно 2 МГц, 125 та 1,5 кГц.

Генератор циклу є мультивібратор на елементі DD1.2. Він виробляє імпульси, що визначають час між циклами вимірів або час утримання показань.

Тригери DD2.1 і DD2.2 утворюють формувач імпульсів управління, що служить для вироблення імпульсу, тривалість якого дорівнює тривалості одного періоду коливань ГІП, тобто часу зарядки та розрядки вимірюваного конденсатора. Такий спосіб формування імпульсів керування дозволяє підвищити точність при вимірюванні ємності конденсаторів з великими струмами витоку (збільшення часу заряду компенсується зменшенням часу розряду).

Ключ на елементі DD1.4 служить для видачі на лічильник DD3 - DD6 імпульсів тактового генератора протягом часу, що дорівнює тривалості імпульсу управління. Формувач імпульсу скидання зібраний на транзисторі VT3. З його колекторного ланцюга імпульс скидання надходить на електронний лічильник перед початком кожного нового циклу виміру. Тривалість імпульсу скидання встановлюється підстроювальним резистором R11 і вибирається такою, щоб електронний лічильник не реагував на перші 10-12 імпульсів рахунку межі "пФ". На інших межах тривалість цього імпульсу набагато коротша за період тактових імпульсів і на роботу лічильника не впливає.

Електронний лічильник містить чотири однакові вузли А1 - А4. Кожен вузол складається з десяткового лічильника-дешифратора на мікросхемі DD3 (DD4 – DD6) та цифрового люмінесцентного індикатора HG1 (HG2 – HG4). Аноди індикаторів підключаються до виходів мікросхеми К176ІЕ4 безпосередньо. Це спрощує схему лічильників-індикаторів, проте при такій схемі включення напруга на анодах (світяться сегментах) індикатора не перевищує напруги живлення мікросхеми (зазвичай 9). При такій напрузі яскравість свічення індикаторів (особливо вживаних) може виявитися недостатньою, крім того, сильніше виявляється нерівномірність свічення окремих індикаторів.

Для збільшення та вирівнювання яскравості світіння люмінесцентних індикаторів напруга живлення мікросхем лічильників-дешифраторів трохи завищена (9,5...9,7 В), що цілком допустимо. Крім того, на нитки розжарення (катоди) індикаторів подано невелике негативне усунення (2,5...2,8 В) щодо загального дроту. При цьому напруга на анодах-сегментах індикаторів щодо катода змінюється від 2,5...2,8 (сегмент погашений) до 12,0...12,5 (сегмент горить). Це помітно підвищує яскравість свічення сегментів та зменшує різницю в яскравості свічення окремих індикаторів [2].

У блоці живлення пристрою використаний уніфікований трансформатор типу Т10-220-50, який широко застосовувався в старих калькуляторах. На холостому ході він видає напругу близько 40 (висновки 3 і 4) і 1,9 + 1,9 (висновки 5, 7 і 6, 7). Для зниження цих напруг до необхідних в ланцюг первинної обмотки включається реактивний елемент, що гасить - конденсатор С13. Він знижує напругу на первинній обмотці приблизно до 100...110 В. Відповідно знижуються і вторинні. Основним недоліком цього способу зниження напруги є сильне збільшення вихідного опору джерела живлення. Тому для зменшення змін випрямленої напруги, залежно від навантаження, паралельно конденсатору, що згладжує, С14 підключені стабілітрони VD4, VD5. Разом з конденсатором С13 вони утворюють параметричний стабілізатор.

Можна використовувати й інші трансформатори відповідних габаритів, у тому числі самостійно виготовлені, що дозволяють отримати вторинні напруги 12...18 при струмі не менше 30 мА і 0,75...1,0 при струмі 200 мА. При використанні такого трансформатора конденсатор С13 та стабілітрони VD4 та VD5 необхідно виключити.

Падіння напруги на світлодіоді HL1 та діоді VD6 створює негативне зміщення на катодах цифрових люмінесцентних індикаторів. Стабілізатор напруги зібраний на транзисторах VT4 та VT5. Про особливості його роботи докладно розказано у [3]. Діод VD8 служить для зменшення напруги живлення мікросхем D1 та D2 до номінального (9,0 В) з метою деякого зниження споживаного струму при роботі мікросхем на високих частотах.

КОНСТРУКЦІЯ ТА ДЕТАЛІ

Деталі приладу розміщені на двох друкованих платах – верхній та нижній – з фольгованого склотекстоліту, скріплених між собою металевими або пластмасовими стійками заввишки 14 мм. Стійки з боку трансформатора та для кріплення вимикача живлення мають довжину 29 та 20 мм відповідно. Всі вони з внутрішнім різьбленням МОЗ. Їхній зовнішній діаметр не більше 8 мм.

На верхній платі, розташування друкованих доріжок якої показано на рис. 5 а розміщені мікросхеми К176ІЕ4, цифрові індикатори ІВ-3, два малогабаритних затиску "крокодил" для підключення вимірюваних конденсаторів і елементи захисту входу (рис. 5, б). Можна використовувати індикатори ВЕРБ-3А, потрібно лише врахувати, що нумерація висновків у них інша.

(Натисніть для збільшення)

На нижній платі (рис. 6) розташовані інші деталі, включаючи елементи живлення. Як перемикач меж вимірювання застосовані кнопки П2К із залежною фіксацією. Підійдуть інші типи перемикачів, але тоді необхідно внести зміни до друкованої плати. При застосуванні малогабаритного галетного перемикача ЗП2Н або движкового, подібного йому за схемою комутації, загальну точку контактів SB2.2 та SB3.2, підключену до нормально замкнутого контакту SB1.2, безпосередньо з'єднують з висновком 13 DD1.3. За такої схеми перемикання меж конденсатор С9 виключають.

(Натисніть для збільшення)

При внесенні змін у конструкцію приладу необхідно враховувати, що на межі пФ імпульси тактового генератора частотою 2 МГц через ємності монтажу проникають на вхід приладу і можуть зменшити точність вимірювання малих ємностей. Тому провідники вхідних ланцюгів повинні бути можливо коротшими і розташовуватися подалі від вихідних ланцюгів тактового генератора.

Корисне також екранування вхідних кіл. Екран виконують у вигляді квадрата з лудженої жерсті розмірами 25x25 мм, обклеєного ізолентою і жорстко припаяного до з'єднаної із загальним проводом планки перемикача П2К, що несе, так, щоб він знаходився над мікросхемою DD1 і екранував вхідні ланцюги, розташовані на верхній платі. З'єднання 13 виводу елемента DD1.3 з перемикачем краще виконати з тонкого монтажного дроту, прокладеного над екраном.

Постійні резистори підійдуть типу МЛТ-0,125 або МЛТ-0,25. Підстроювальні резистори R1, R3 і R5 - багатооборотні, типу СП5-2, СП5-3 або СПЗ-39. Підстроювальний резистор R11 - малогабаритний типу СПЗ-38а або СПЗ-19а. Конденсатор C3 - керамічний з негативним ТКЕ та маркуванням М1500 або в крайньому випадку М750. Конденсатори С1 та С2 повинні бути термостабільними, С1 – П100, ПЗЗ, МПО, МЗЗ – М150, С2 – К73-16, К73-17. Конденсатор С7 являє собою два витки з кроком 1 мм провідника - виведення резистора R10, намотаного на ізольований провід, що з'єднує висновок 13 DD1.3 з перемикачем. Кінчик виведення, що залишився, краще не обрізати, так як він може стати в нагоді при остаточному налаштуванні приладу.

Конденсатор С13 складається з двох конденсаторів МБМ 0,25 мкФ на 500, з'єднаних послідовно. Підійде і конденсатор К73-16 або К73-17 на напругу не менше 630 В. При використанні більш економічних індикаторів ВЕРХ-ЗА можна встановити один конденсатор МБМ 0,1 мкФ на 1000 В. При правильному виборі ємності С13 напруга на виході випрямляча повинна бути не менше 14 при замиканні входу приладу на межі "мкФ". Підійдуть інші типи конденсаторів, які рекомендує [4].

Вимикач живлення клавішний типу ПТ5-1. Підходить також двигун вимикач ПД1 або тумблер МТ1, укріплений на платівці з отворами під стійки.

Корпус приладу виготовлений із пластмасових деталей товщиною 2...4 мм за рис. 7.

(Натисніть для збільшення)

Для нижньої частини корпусу краще взяти пластмасу завтовшки не менше 3 мм. Кріпиться ця частина чотирма гвинтами МОЗ "потай" до блоку друкованих плат, скріплених стійками. Щоб висновки деталей нижньої плати не упиралися в нижню частину корпусу, з внутрішньої сторони приклеєні чотири пластмасові шайби висотою 2 мм. Пластинку, що прикриває виріз під клавішами перемикачів, приклеюють до нижньої частини корпусу в останню чергу після повного складання корпусу і закріплення верхньої кришки корпусу. Склеєна з бічними стінками, вона одягається спереду і фіксується зліва нижньою частиною "крокодилів", права сторона закріплена двома гвинтами до стійк.

Для розкриття затискачів "крокодил" використані кнопки, зрізані з кнопкових перемикачів КМ1-1 або КМ2-1. Кнопки можна виготовити самому з двох заклепок діаметром 4...5 мм. Вони встановлені зверху в напрямні втулки висотою 7...9 мм із зовнішнім різьбленням М8 і злегка розвальцьовані, щоб не випадали. Втулки закріплені на верхній кришці гайками.

Вікно для індикаторів на верхній частині корпусу закрите органічним склом зеленого кольору, щоб зменшити відблиски від скляних балонів індикаторів. Необхідні написи біля органів управління можна написати на хорошому папері, а краще надрукувати на принтері і приклеїти до корпусу клеєм "Момент" або ПВА. Щоб написи не стиралися та не забруднювались, папір слід попередньо заламінувати з лицьового боку або покрити тонким шаром прозорого лаку.

МОНТАЖ

Після травлення та відмивання друкованих плат від залишків захисного лаку або фарби друкарські доріжки необхідно злегка зачистити дрібним наждачним папером, протерти серветкою, змоченою спиртом, та нанести спиртоканіфольний лак (флюс). Коли лак висохне, можна розпочинати монтаж.

Починати краще з трансформатора блоку живлення, потім встановлюють усі деталі випрямляча та стабілізатора. Корпуси конденсаторів С13 та резистора R17 повністю ізолюють за допомогою "кембрика" та ізоленти, монтують в єдиний вузол і закріплюють на платі перемичками J14 та J15.

До висновків вимикача припаюють кінці мережевого шнура, подовжені кінці від конденсатора С13 трансформатора, після чого вимикач SA1 закріплюють на платі. До висновків SA1, у розрив мережевого шнура, можна припаяти малогабаритний запобіжник на 0,1 А. Усі стійки, що оточують конденсатор С13, мають бути пластмасовими, металеві стійки треба ізолювати. Усі оголені ділянки висновків конденсатора С13 та резистора R17 бажано залити термоклеєм або іншим ізолюючим складом.

Така ретельна ізоляція мережевих ланцюгів та відсутність друкованих провідників, пов'язаних з мережею, дозволять надалі цілком безпечно проводити вимірювання, налагодження та налаштування вимірювача ємності.

Завершивши монтаж блоку живлення, його слід перевірити. Для цього до виходу стабілізатора +9,6 тимчасово підключають еквівалент навантаження - резистор МЛТ-1 з опором 470...510 Ом - і перевіряють вихідну напругу. При необхідності вихідну напругу стабілізатора можна скоригувати підбором стабілітрона VD7. Така попередня перевірка стабілізатора зменшує ймовірність пошкодження пристрою під час першого увімкнення. Закінчивши перевірку блоку живлення, мережевий шнур тимчасово відпоює, щоб він не заважав, і монтують інші деталі, звернувши особливу увагу на перемички. Усього їх 37, включаючи гнучкі перемички між верхньою та нижньою платами.

Перемички J1, J9, J10, J24-J30 монтують до встановлення радіоелементів. Перемички J11 - J23 закріплюють відповідні деталі та встановлюються у процесі монтажу. Перемички J2 - J5 встановлюють після монтажу перемикачів SB1...SB3 та мікросхеми DD1. В останню чергу, закінчивши монтаж всіх елементів на обох платах, на верхній платі припаюють гнучкі сполучні перемички між платами завдовжки близько 25 мм. Плати скріплюють між собою стійками, вільні кінці перемичок припаюють до нижньої плати. На час налагодження приладу перемичку R9 – VD1 можна зробити довшою, щоб було зручно розкривати плати. Але перед остаточним налаштуванням її потрібно вкоротити до мінімуму.

Задні кінці затискачів "крокодил" і особливо висновки перемикачів SB1 - SB3 необхідно ретельно залудити перед установкою на плату. Елементи С9 та R14 встановлюють після монтажу перемикачів SB1 – SB3 та укорочення верхніх висновків до 1,5 мм. Компоненти, що монтуються, не повинні підніматися над платою більш ніж на 12 мм.

Закінчивши монтаж, нижні висновки всіх деталей на платах вкорочують до 1,5 мм (їх можна трохи підрівняти напилком з дрібними насічками). Місця пайок потрібно обробити щіточкою, змоченою спиртом, щоб видалити забруднення, а потім ще раз нанести чистий спиртоканіфольний лак.

ПЕРЕВІРКА ТА НАЛАШТУВАННЯ

Після перевірки монтажу приладу на відповідність принциповій схемі необхідно переконатися, що в ланцюгах живлення виключені короткі замикання. Тепер можна включити живлення і перевірити напругу на С14, вихідні напруги стабілізатора +9,6 і +9,0 В, а також напруга розжарення (0,75 ... 0,8 В). Якщо все в нормі та індикатори світяться, слід переконатися у правильності роботи окремих вузлів вимірювача ємності.

На виході ГТІ (вив. 10 DD1.1) повинні бути прямокутні імпульси з частотою в межах 1,8...2,0 МГц при натиснутій кнопці "пФ", 120... 130 кГц - "нФ", 1,4 ... 1,6 кГц – "мкФ". У цьому можна переконатися за допомогою осцилографа з каліброваною розгорткою або частотоміром.

Потім на вхід приладу підключають конденсатор ємністю 82... 100 пФ, натискають кнопку "пФ" і перевіряють роботу ГІП-мультивібратора на елементі DD1.3 та транзисторах VT1, VT2. На виході мультивібратора (вив. 11 DD1.3) повинні бути прямокутні імпульси з періодом, приблизно в 100 разів більшим за період тактових імпульсів. Аналогічно перевіряється робота цього мультивібратора на межах "нФ" та "мкФ". Для цього до входу приладу підключають конденсатори з ємністю відповідно 100 нФ та 100 мкФ.

Після цього переконуються у роботі генератора циклів вимірів, зібраного на елементі DD1.2. На виході цього генератора мають бути імпульси з періодом 0,8...1,0 с. З такою самою періодичністю (на межах "пФ" і "нФ" при підключенні відповідних ємностей) вузол на елементах DD2.1 і DD2.2 виробляє імпульс управління, який можна перевірити на вході 6 елемента DD1.4 за допомогою осцилографа або логічного пробника. На виведенні 4 елемента DD1.4 повинна з'являтися пачка імпульсів у момент дії імпульсу керування. На межі "мкФ" період імпульсів керування може досягати кількох десятків секунд.

Таким же чином осцилографом в режимі очікування, а краще за допомогою логічного пробника, можна перевірити вироблення імпульсу скидання на колекторі транзистора VT3.

Для перевірки роботи лічильника з індикаторами зручно користуватися логічним пульсатором [5]. Зовнішні ознаки правильної роботи вимірювача ємності такі: якщо конденсатор до входу не підключений, межі "нФ" і "мкФ" індикуються стабільні нульові показання; на межі "пФ", при легкому торканні рукою вхідних затискачів, індикуються показання кількох десятків пі-кофарад.

НАЛАШТУВАННЯ ПРИЛАДУ

Для налаштування приладу буде потрібно набір конденсаторів з точністю не гірше 0,5... 1,0 % або інший вимірювач ємності з не меншою точністю.

Спочатку здійснюється регулювання тривалості імпульсу скидання, щоб отримати нульові показання приладу на межі "пФ" при вільних вхідних затискачах (компенсація ємності вхідних ланцюгів). Для цього обертають підстроєний резистор R11 в одне із крайніх положень до моменту індикації кількох пикофарад. Потім повільно обертають у зворотний бік до моменту появи нульових показань. Потім до входу приладу підключають конденсатор ємністю близько 2000 пф і за допомогою резистора підлаштування R1 виставляють правильні показання.

Далі потрібно перевірити правильність вимірювання малих ємностей (1...3 пФ) і, за потреби, ще раз підлаштувати нульові показання. Потім перевіряють лінійність показань приладу при підключенні конденсаторів до нього ємністю від 10 до 100 пФ.

Зазвичай, коли немає ланцюжка C7R10 показання приладу при вимірюванні таких ємностей бувають завищеними на 1...2 пФ. Увімкнення ланцюжка дозволяє частково усунути нелінійність показань приладу у вказаному діапазоні. Якщо показання завищені, слід збільшити ємність конденсатора С7, домотуючи пінцетом витки дроту-висновку R10 на перемичку від виведення 13 DD1.3 до перемикача SB1.2. Якщо показання занижені, потрібно трохи відмотати провід.

У випадку номінали ланцюжка C7R10 залежить від частоти тактових імпульсів межі "пФ". При збільшенні частоти ГТІ до 2,5...2,8 МГц оптимальним може бути ланцюжок з номіналами R10 - 2 МОм, С7 - 1,5 пФ. В інших межах нелінійність показань незначна і коригування не потрібно.

Налаштування меж "нФ" і "мкФ" зводиться до підключення конденсаторів ємністю близько 2000 нФ (2 мкФ) і 2000 мкФ і відповідним коригуванням показань лічильника за допомогою підстроювальних резисторів R3 і R5.

У процесі експлуатації приладу в підстроюванні резисторів R1, R3 і R5 немає необхідності, тому отвори в корпусі для їх налаштування можна не робити. При застосуванні саморобних металевих кнопок (без поворотних пружин) для розтискання "крокодилів" після одягання верхньої кришки необхідно підкоригувати нульові показання лічильника, тому отвір для підстроювання резистора R11 передбачено.

МОДЕРНІЗАЦІЯ

Для живлення приладу можна використовувати два елементи 316 із перетворювачем напруги за схемою на рис. 8.

Простий цифровий вимірювач ємності МАЙСТЕР С

Цей перетворювач напруги з широтно-імпульсною стабілізацією [6] при правильному виготовленні і налаштуванні добре працює в діапазоні напруги від 2,0 до 3,2 В, підтримуючи на виході напруга +9,6 В (18 мА) і імпульсна напруга для напруження (Діюче значення 0,75 ... 0,8 В, струм 160 ... 180 мА) з достатньою точністю. Однак при його повторенні можуть виникнути проблеми з налаштуванням через складність виготовлення імпульсного трансформатора з заданими параметрами і підбору транзисторів.

Для збільшення діапазону напруги живлення і зменшення критичності налаштування краще використовувати додатковий стабілізатор (VT3, VT4 - на рис. 8). При цьому напруга на виході перетворювача необхідно збільшити до +11,5... 12 В. Вихідна напруга залежить від напруги стабілізації стабілітрона VD1. Напруга живлення перетворювача одночасно служить створення негативного зміщення в ланцюгах розжарення.

Принципова схема перетворювача відрізняється від схеми прототипу [6] переважно лише номіналами і типами елементів. Транзистор VT1 КТ203Б із коефіцієнтом передачі струму від 30 до 60 можна замінити на КТ361 з будь-яким буквеним індексом. Транзистор VT2 з коефіцієнтом передачі струму 25...80 краще взяти серії КТ630А, але можна використовувати і КТ815, КТ608 з будь-якими літерними індексами.

Трансформатор Т1 намотаний на феритовому кільці К16x10x4,5, 1000 М1НМ. Гострі краї кільця трохи притуплюють наждачним бруском, потім намотують у два шари вузьку ізоляційну стрічку або плівку. Обмотки мають рівномірно по колу кільця. Обмотка W55 містить 0,22 витків дроту ПЕЛШО 0,27...2, W19 - 0,1 витків ПЕЛШО 0,22...3, W6 - 0,27 витків ПЕЛ або ПЕЛШО 0,41...XNUMX. Можна використовувати феритові осердя з більшою магнітною проникністю або з іншими розмірами, у тому числі Ш-подібні, але тоді буде потрібно перерахунок числа витків.

Під час збирання необхідно звернути увагу на правильне підключення висновків обмоток W1 та W2. Якщо при включенні живлення напруга на виході відсутня або нижче 11,5, потрібно підібрати режим підстроювальним резистором R2. Якщо це не допомагає, слід замкнути коротко резистор R3 (він служить для усунення самозбудження на високих частотах при використанні деяких типів транзисторів) і знову спробувати підібрати режим резистором R2.

Перетворювач можна вважати налаштованим, якщо при зміні напруги живлення від 3,2 до 2,0 В, з номінальним навантаженням (750 і 5 Ом на виходах + 12 і 0,75 В відповідно), напруга на виході +12 В не падає нижче 10,5 ,2, інакше необхідно підібрати інший тип транзистора VT3,2 або кількість витків імпульсного трансформатора. Струм живлення перетворювача зі зменшенням напруги живлення з 2,0 до 120 збільшується, перебуваючи в межах 155...30 мА, період проходження імпульсів змінюється в межах 60...XNUMX мкс.

Вузол на транзисторі VT5 служить контролю за розрядом батареї. При зменшенні напруги на виході стабілізатора на 70...100 мВ щодо номінального VT5 відкривається і всіх цифрових індикаторах загоряються сегменти коми. За такого зменшення напруги живлення додаткова похибка вбирається у 1%. Поріг спрацьовування індикатора розряду акумулятора налаштовують резистором R7.

Габарити перетворювача разом з відсіком для батареї не перевищують габарити мережевого блоку живлення, необхідно тільки передбачити кришку кришки для доступу до відсіку з елементами 316.

Мабуть, найзначнішим недоліком даного приладу є підвищена температурна похибка межі "пФ", що сягає 0,25 % на 1°С. На інших межах вона легко компенсується підбором конденсаторів С1 та С2 з відповідним ТКЕ. На межі "пФ" частота ГТІ (близько 2 МГц) близька до граничної, доводиться використовувати ланцюг з малим значенням RC. В цьому випадку, на думку автора, посилюється вплив нестабільності ємності входу та температурної залежності вихідного опору КМОП транзисторів елемента DD1.1 мікросхеми К561ТЛ1. Для зменшення цього ефекту можна спробувати використовувати як резистор R6 паралельний або послідовний ланцюжок зі звичайного резистора і терморезистора з негативним ТКС. Співвідношення опорів цих резисторів залежить від конкретного значення ТКС.

Для підвищення точності вимірювання деяких ємностей привабливо застосувати додатковий лічильник-дільник на 10, встановивши його на виході ГІП із включенням коми перед молодшим розрядом. В цьому випадку слід враховувати, що значні імпульсні перешкоди від ГТІ на вході приладу на межі "пФ", через явища синхронізації, не дадуть бажаного результату без застосування спеціальних заходів. Рівень цих перешкод можна легко виміряти, підключивши до входу приладу осцилограф з дільником 1/10, що має вхідний опір не нижче 10 МОм.

література

Точний цифровий капацитомет'р. – Радіо телевізія електроніка, 1987, № 11, с. 37.
Андрєєв В. Підвищення яскравості люмінесцентних індикаторів. - Радіоаматор, 1996 № 4, с. 25.
Андрєєв В. Економічні стабілізатори. – Радіо, 1998, № 6, с. 57-60; №7, с. 50, 51; №8, с. 60, 61.
Трифон А. Вибір баластного конденсатора. – Радіо, 1999, № 4, с. 44.
Андрєєв В. Універсальний логічний пробник із пульсатором. - Радіоаматор, 1999 №12, с. 29.
Вотінцев Н. Перетворювач напруги із ШІ стабілізацією. - Радіо, 1985 №10, с. 27.

Автор: В.Андрєєв

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Цифрові 30А DC-DC регулятори IR38263/5 24.12.2018

Компанія Infineon випустила нові цифрові DC-DC перетворювачі серії IPOL IR38263 та IR38265 з вихідним струмом до 30 А. Перетворювачі призначені для живлення ядер високопродуктивних процесорів та інших потужних низьковольтних споживачів.

Нові регулятори комбінують простоту використання, високу інтеграцію та можливість повної конфігурації за інтерфейсом fast I2C або PMBus. Завдяки останнім досягненням у технологіях низьковольтних MOSFET компанії Infineon вдалося реалізувати досить потужний DC-DC з вихідним струмом до 30 А в малому корпусі PQFN-24 (5-7 мм).

Наявність цифрового інтерфейсу робить це рішення справді гнучким. Усі основні параметри (частота комутації, вихідна напруга, пороги спрацьовування захисту) можна налаштувати за допомогою цифрового хост-контролера. За цифровим інтерфейсом можна вважати значення вхідної та вихідної напруги, вихідного струму та температури.

Технічні характеристики:

діапазон вхідної напруги: 5,5...16 В (1,5...16 В із зовнішнім живленням Vcc);
вихідна напруга налаштовується від 0,5 до 87,5% від Vin;
номінальний вихідний струм сягає 30 А;
частота перетворення налаштовується у діапазоні 150...1500 кГц;
ККД до 96%;
алгоритм управління Voltage Mode (VM Engine Gen3) дозволяє швидко відпрацьовувати зміни навантаження;
налаштування вихідної напруги за допомогою 3-х цифрових входів PVID;
можливість налаштування параметрів через інтерфейс Fast I2C (IR38265) або PMBus (IR38263);
можливість зчитування значень вихідної напруги та струму навантаження за допомогою цифрового інтерфейсу I2C/PMBus;
діапазон робочих температур -40 ° С... +125 ° С;
корпус PQFN-24 розміром 5х7 мм.