Вимірювач ємності іоністорів та конденсаторів великої ємності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Для вимірювання ємності конденсаторів є кілька способів, але не всі вони придатні для вимірювання ємності більше кількох сотень мікрофарад. Особливо великі проблеми виникають під час вимірювання іоністорів, ємність яких може досягати 10 Ф і навіть більше. Тим часом існує відносно простий і, до речі, давно відомий спосіб, заснований на вимірі часу зарядки конденсатора від джерела напруги через резистор відомого опору. Як відомо, якщо підключити конденсатор ємністю через резистор опором R до джерела напруги U (рис. 1), почнеться зарядка конденсатора і напруга на ньому (U_С) буде збільшуватися за експоненційним законом:

U_C = U(1 - e^-t/(RC)),

де e - основа натурального логарифму (e ≈ 2,718); t – час; RC - так звана постійна часу RC-ланцюга, яка не залежить від напруги. У момент часу, коли t = t_RC= RC, напруга на конденсаторі дорівнюватиме U_C = U(1 - e^-1) ≈ U(1 - 0,367) ≈ 0,633U. Тому, вимірявши часовий інтервал від початку зарядки конденсатора до моменту, коли напруга на ньому досягне значення 0,633U, можна за допомогою простого розрахунку визначити ємність конденсатора, що вимірюється С = t_RC/R. Якщо опір резистора буде "круглим", наприклад 10 ком, всі розрахунки можна легко проводити в умі. Наприклад, для зазначеного резистора час за рядки конденсатора до 0,633U склало 46 с, тоді ємність конденсатора, що вимірюється_х = 46 / 10⁴ = 46 мФ = 4600 мкф. Отже, у разі коефіцієнт перерахунку К = 100 мкФ/с. Для резистора R = 1 кОм час виміру зменшиться в 10 разів, а коефіцієнт перерахунку К = 1000 мкФ/с.

Рис. 1. Залежність U_C від t

За таким принципом і працює вимірник, що пропонується. Зробити його можна у вигляді приставки до комп'ютера або іншого електронного пристрою з вбудованим секундоміром, наприклад, до електронного (електронно-механічного) годинника або стільникового телефону. Особливо слід підкреслити відносну простоту реалізації даного способу та відсутність необхідності калібрування за допомогою еталонних конденсаторів (достатньо цифрового вольтметра). Крім того, напруга також може бути будь-яким (у розумних межах), головне, щоб воно не змінювалося під час проведення вимірювання. Для вимірювання ємності іоністорів може знадобитися кілька хвилин, у поєднанні з похибкою вимірювання кілька відсотків це цілком допустимо для радіоаматорської практики.

Слід зазначити, що на похибку вимірювання впливають струми витоку та послідовний опір (ESR) конденсаторів та іоністорів. Наприклад, ESR іоністорів деяких типів може досягати 30 Ом, і якщо заряджати такий іоністор через резистор опором 100 Ом, похибка вимірювання може становити десятки відсотків. Тому опір резистора, через який здійснюється зарядка конденсатора, має бути не менше ніж 1 кОм.

До уваги читачів пропонується вимірювальна приставка до електронно-механічного годинника. Схема пристрою представлена ​​рис. 2. Воно живиться від вбудованого в годинник елемента живлення (1,5 В), а сам годинник можна використовувати і за прямим призначенням. У вихідному стані напруга живлення надходить на мікросхему, і годинник працює в штатному режимі. При підключенні приставки контакти гнізда XS1 розмикаються, годинник зупиняється і напруга живлення надходить на приставку. Вона містить стабілізований перетворювач напруги, що підвищує, на мікросхемі DA1, компаратор на ОУ DA2, електронний ключ на транзисторі VT1 і світловий індикатор на світлодіоді HL1.

Рис. 2. Схема пристрою (натисніть , щоб збільшити)

Після подачі напруги живлення на приставку транзистор VT1 закритий і перетворювач напруги знеструмлений. Для вимірювання ємності конденсатора або іоністора його попередньо розряджають і потім підключають з дотриманням полярності до затискачів XS2, XS3 і коротко натискають кнопку SB1 "Пуск". На годинник надходить напруга живлення, і вони почнуть відлік часу, одночасно починає працювати перетворювач напруги, на його виході з'являється напруга 3,3 і включається світлодіод HL1. Оскільки вимірюваний конденсатор розряджений, напруга на вході, що інвертує, ОУ DA2 менше, ніж на неінвертуючому і на виході буде напруга 2...2,2 В. Транзистор VT1 відкриється, і після відпускання кнопки SB1 напруга продовжить надходити на перетворювач напруги і на годинник, які продовжать відлік часу заряджання. Вибір вихідної напруги перетворювача (3,3 В) обумовлений тим, що в цьому випадку конденсатор буде заряджатися до напруги U_C = 3,3 0,633 = 2,088 В, тому за допомогою приставки можна вимірювати ємність іоністорів і конденсаторів з номінальною напругою 2 В і більше.

Як тільки конденсатор зарядиться до зазначеної напруги, на виході ОУ DA2 з'явиться напруга, близька до нуля, транзистор VT1 закриється, годинник і перетворювач напруги буде знеструмлено і світлодіод згасне - процес вимірювання завершено. Залишається вважати показання годинника і визначити ємність з урахуванням коефіцієнта перерахунку, встановленого перемикачем SA1. Для зручності проведення вимірювань годинник попередньо встановлюють початку відліку. Для повторного вимірювання того ж конденсатора треба попередньо розрядити його, натиснувши кнопку SB2 "Розрядка" на кілька десятків секунд. Для розрядки іоністора та оксидного конденсатора ємністю понад кілька тисяч мікрофарад це треба зробити кілька разів.

Налагодження починають із перевірки працездатності перетворювача напруги та встановлення порога перемикання ОУ. Для цього дротяною перемичкою тимчасово закорочують висновки колектора і емітера транзистора VT1, затискачі XS2 і XS3 з'єднують між собою і подають напругу 1,5 від регульованого блоку живлення. При зміні положення перемикача SA1 і зменшенні напруги живлення до 1,2 В вихідна напруга перетворювача не повинна змінюватися більш ніж на кілька відсотків. У положенні перемикача SA1 "100" до затискачів XS2, XS3 підключають змінний (бажано багатооборотний) резистор опором 33 кОм. Вихідна напруга перетворювача U_п вимірюють цифровим вольтметром з роздільною здатністю не менше трьох цифр після коми. Змінним резистором встановлюють на затискачах XS2, XS3 напруга U = 0,633 U_п. Потім, контролюючи напругу на виході ОУ, двигун будівельного резистора R5 встановлюють положення, при якому найменші зміни його положення призводять до перемикання ОУ. Так похибка перемикання, зумовлена ​​напругою усунення ОУ, буде компенсовано. Після видалення перемички між колектором та емітером транзистора та змінного резистора приставка готова до роботи.

У приставці застосовані резистори та конденсатори для поверхневого монтажу. Постійні резистори РН1-12 і конденсатор С1 (К10-17в) - типорозміру 1206, підстроювальний резистор - PVZ3A (POZ3A), PVA3A (RVG3A), конденсатор С2 - танталовий типорозміру А або В. Для підвищення точності вимірювання відхиленням від номіналу трохи більше 3 %. Транзистор можна застосувати будь-який малопотужний з коефіцієнтом передачі струму бази (h_21Е) не менше 100. Світлодіод - підвищеної яскравості свічення зеленого або червоного кольору з діаметром корпусу 3 або 5 мм. Дросель намотаний на кільцевому магнітопроводі діаметром 6 мм від трансформатора КЛЛ і містить 6...7 витків дроту ПЕВ-2 0,3. Перемикач - малогабаритний двигун ПД9-1 (SPDT), B3001, B3037, кнопки - будь-які малогабаритні з самоповерненням, затискачі XS2, XS3 - "крокодил".

Рис. 3. Креслення друкованої плати

Рис. 4. Схема розташування елементів

Рис. 5. Зовнішній вигляд пристрою

Більшість деталей розміщено на односторонній друкованій платі зі склотекстоліту, креслення якої представлено на рис. 3, а схема розташування елементів – на рис. 4. Кнопки закріплені на верхній кришці корпусу, в ній зроблені отвори для світлодіода і движка перемикача. Для проводів у передній та задній стінках корпусу зроблено отвори. Годинник - будь-який електронно-механічний, в корпусі якого можна встановити гніздо. Їх доопрацювання мінімальне - треба перерізати друкований провідник, що йде від "+" елемента живлення до мікросхеми годинника і встановити гніздо XS1 (гніздо для підключення головних стереотелефонів). Зовнішній вигляд пристрою показано на рис. 5.

Автор: І. Нечаєв

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 Спрощення переробки деревини на біопаливо 23.04.2021 Новий спрощений процес перетворює деревні відходи сільського та лісового господарства на етанол. Команди з Національної лабораторії Лоуренса Берклі (Berkeley Lab) та Національної лабораторії Сандії (Sandia National Laboratories) вигадали спрощений і ефективний спосіб перетворення деревини в рідке біопаливо. Виявилося, що простий трюк перетворює деревні відходи на біопаливо. Раніше було відомо, що додавання формальдегіду під час попередньої обробки деревини перетворює до 80 відсотків лігніну на молекули, які використовуються для виробництва палива та хімікатів. Отриманий етанол, що отримується з рослинної біомаси, може бути використаний як інгредієнт для виробництва більш складних дизельних та реактивних палив. Широко поширені дерева, що швидко ростуть, такі як тополя, можуть бути стійким джерелом біопалива, який не впливає на постачання продовольства. Першим кроком у сьогоднішньому процесі виробництва біопалива є видалення волокнистого лігніну, що оточує цукрову целюлозу, що ферментується для одержання палива. Видаляючи таким чином деревну біомасу з лісів та сільськогосподарських районів, можна вирішити відразу кілька актуальних проблем. Це робиться за допомогою дорогого процесу, який потребує високих температур та агресивних хімікатів. Це змінює хімічні зв'язки у полімерах лігніну, тому його не можна використовувати та викидають як відходи. Мільйони тонн відходів лігніну виробляються аналогічно у паперовій промисловості. В даний час найбільш поширеним джерелом біоетанолу є кукурудзяний крохмалистий матеріал, який набагато легше розщепити хімічно, але для його виробництва потрібні земля, вода та інші ресурси. Розроблена технологія також може бути використана для виробництва "краплинного" біопалива, складніших дизельних та реактивних палив.

Інші цікаві новини:

▪ Чи потрібна спортсменам розминка

▪ Клас зі змінним освітленням

▪ Море у водопроводі

▪ Фонова музика заважає творчості

▪ Антена з ДНК

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Заводські технології вдома. Добірка статей

▪ стаття Політика із позиції сили. Крилатий вислів

▪ стаття Чого ніколи не зустрінеш у казино? Детальна відповідь

▪ стаття Вологість повітря. Поради туристу

▪ стаття Горщикова глазур. Прості рецепти та поради

▪ стаття Загадки про музичні інструменти

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024