Вимірник ємності та ЕПС оксидних конденсаторів – приставка до мультиметра. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Автор продовжує тему вимірювання параметрів оксидних конденсаторів за допомогою приставки до популярних мультиметрів серії 83х. Як і попередніх розробках, приставка живиться від внутрішнього стабілізатора АЦП мультиметра. Вимірювання ЕПС (ESR) та ємності оксидних конденсаторів можна проводити без їх випоювання з плати.

У статтях [1,2] розказано про приставку, яка вимірює ЕПС оксидних конденсаторів. Було б значно зручніше, якби вона вимірювала ще й їхню ємність. Схему такої приставки наведено на рис. 1.

Мал. 1. Схема приставки

Основні технічні характеристики

• Інтервал вимірювання ЕПС та опору резисторів, Ом.......0,01...19,99
• Межі вимірювання ємності, мкФ.......200, 2000, 20000
• Похибка вимірювання від 0,1 граничного значення та вище, %.......2...5
• Максимальний струм, що споживається, мА, не більше .......3
• Час встановлення показань, с, не більше ....... 4

Приставка складається з двох вимірювачів: ЕПС та ємності. Вигляд виміру вибирають перемикачем SA2. У положенні "ESR" вимірюють ЕПС конденсатора, підключеного до гнізд "Cx" (XS1, XS2), а в положенні "C" - ємність.

Схемне рішення вимірювача ЕПС, як згадано вище, взято з [1, 2], там же наведено опис роботи і налагодження. Додано перемикач SA2 (секція SA2.2) для відключення гнізда XS2 від загального дроту при вимірюванні ємності та змінено підключення висновків стоку та витоку транзистора VT3 для виключення шунтуючого впливу внутрішнього діода на точність її вимірювання. Зменшення ємності конденсатора С6 до 0,22 мк скоротило час встановлення показань до 4 с. Вплив напруги на конденсаторі С9 на точність вимірювання ЕПС виключено зменшенням опору резистора R3.

Вимірник ємності зібраний за відомою схемою, опублікованою ще 1983 р. британським журналом "Wireless World", а в російському перекладі - 1984 р. журналом "Радіо" [3].

Низька вихідна напруга (3 В) та мала навантажувальна здатність стабілізатора АЦП мультиметра вимагали застосування у вимірнику ємності низьковольтних ОУ DA1-DA3 Rail-to-Rail та струмом споживання не більше 45 мкА [4]. Напруга живлення -3, необхідне для роботи вимірювача, отримано від перетворювача напруги з високим ККД на мікросхемі DA4, включеної за типовою схемою.

Функціональний генератор, зібраний на ОП DA1.1, DA1.2, DA2.1, виробляє двополярні імпульсні сигнали прямокутної форми на виході компаратора на ОП DA1.1 і трикутної - на виході інтегратора на ОП DA2.1, показані відповідно на рис. 2,а і б. Вузол на DA1.2 – інвертор, що забезпечує позитивний зворотний зв'язок. Межу вимірювання ємності, що залежить від частоти генератора (50, 5 або 0,5 Гц), вибирають перемикачем SA1. Амплітуда сигналів трикутної форми на виході інтегратора задана співвідношенням резисторів опорів R1 і R4 компаратора. Вона дорівнює 2 ст.

Рис. 2. Імпульсні сигнали функціонального генератора

Ці сигнали, амплітуда яких зменшена резистивним дільником напруги R10R11 до 50 мВ, надходять на буферний підсилювач з одиничним коефіцієнтом передачі напруги, зібраний на ОУ DA2.2. Сигнал з його виходу і подають на конденсатор, що вимірюється_ходин висновок якого підключають до гнізда XS1. При такій амплітуді цього сигналу вимірювання здебільшого вдається проводити без випоювання конденсатора з плати.

Гніздо XS2, до якого підключають інший висновок вимірюваного конденсатора, з'єднане через резистор R17 з входом, що інвертує ОУ DA3.2. При підключенні конденсатора цей ОУ та резистор R18 утворюють диференціатор, на виході якого з'являються різнополярні імпульси трапецеїдальної форми (рис. 2,в). Максимальний вхідний струм диференціатора, що дорівнює вихідному струму буферного підсилювача, обмежений тим же резистором R18 (R17

На польовому транзисторі VT4 із ізольованим затвором зібраний синхронний детектор. Застосування тут польового транзистора з pn переходом, як у [3], неможливе через низьку напругу живлення. Компаратор на ОУ DA3.1 та польовий транзистор VT1 керують станом синхронного детектора. Розглянемо його роботу з моменту підключення конденсатора_х.

З появою прямокутного імпульсу негативної полярності на виході компаратора на ОУ DA1.1 (рис. 2,а) транзистор VT1 відкривається і напруга живлення +3 надходить на неінвертуючий вхід компаратора, зібраного на ОУ DA3.1. На його виході з'являється та утримується напруга близько +3 (рис. 2,г), тому транзистор VT4 закритий. Такий стан компаратора і транзистора VT4 зберігається і при позитивній полярності імпульсу трикутної форми, що надходить з виходу функціонального генератора на DA3.1, що не інвертує вхід, через резистор R12.

При зміні полярності імпульсу трикутної форми, коли напруга починає лінійно змінюватися від 0 до -2 (рис. 2,б), транзистор VT1 вже закритий (напруга на його затворі + 3 В) і на виході компаратора від вхідного негативного імпульсу встановлюється і утримується на час tH3M напруга близько -3 (рис. 2,г). Транзистор VT4 синхронного детектора відкривається. До цього моменту трапецеїдальний імпульс позитивної полярності на виході диференціатора вже має максимально плоску вершину, а значення його амплітуди, як відомо, пропорційно вимірюваної ємності С_х. З появою наступного прямокутного імпульсу негативної полярності на виході ОП DA1.1 процес повторюється.

Продетектовані частини трапецеїдальних імпульсів з виходу детектора (рис. 2,в, д) через резистор R19 надходять на конденсатор С9, який швидко заряджається до їхнього амплітудного значення (рис. 2,е). Резистор обмежує струм заряджання. З конденсатора С9 постійна напруга, пропорційна ємності_хчерез дільник, утворений опором резистора R16 і вхідним опором мультиметра (1 МОм), надходить на вхід "VΩmА" для вимірювання.

Приставка зібрана на платі із фольгованого з двох сторін склотекстоліту. Креслення друкованої плати показано на рис. 3 а розташування на ній елементів - на рис. 4. Фотографії зібраної приставки представлені на рис. 5. Одинарний штир ХР1 ​​"NPNc" - відповідний роз'єм. Штирі ХР2 "VΩmА" і ХР3 "СОМ" - від вимірювальних щупів для мультиметра, що вийшли з ладу. Вхідні гнізда XS1, XS2 - клемник гвинтовий 350-02-021-12 серії 350 фірми DINKLE. Перемикачі SA1, SA2 - движкові серії MSS, MS, IS, наприклад, MSS-23D19 (MS-23D18) і MSS-22D18 (MS-22D16) відповідно. Конденсатори С2, С3 - імпортні вивідні плівкові на напругу 63 В. Всі інші конденсатори - для поверхневого монтажу. Конденсатори С1, С4-С7 - керамічні типорозміри 1206, C8 - 0808, С9-С11 - танталові В. Всі резистори - типорозміри 1206.

Транзистори BSS84 заміняються на IRLML6302, а IRLML2402 - на FDV303N. При іншій заміні слід врахувати, що гранична напруга, опір відкритого каналу та вхідна ємність (C_ISS) транзисторів повинні бути такими ж, як у замінюваних.

Про транзистор IRLML6346 сказано у статті [1]. ОУ AD8442AR замінимо, наприклад, на LMV358IDR. У разі такої заміни ємність конденсаторів С2-С4 необхідно збільшити в кілька разів (наприклад, 1, 0,1 та 0,01 мкФ відповідно), а опір резистора R5 зменшити у стільки ж разів. Можливе застосування і вітчизняних ОУ КФ1446УД4А, але споживаний приставкою струм зросте на 1 мА.

Рис. 3. Креслення друкованої плати приставки

Рис. 4. Розташування елементів приставки на платі

Рис. 5. Зібрана приставка

Висновки захисних діодів VD3, VD4, мікросхеми DA4 та перемикача SA2 у місцях, де для них з обох сторін друкованої плати є контактні майданчики, пропаюють з двох сторін. Аналогічно пропаюють штирі ХP1 - XP3, причому ХР2, XP3 закріплюють пайкою в першу чергу, а потім вже "за місцем" свердлять отвір і впаюють штир ХР1. В отвір біля нижнього плати виведення резистора R11 вставляють відрізок лудженого дроту і пропаюють його з двох сторін. Перед монтажем виведення 7 мікросхеми DA4 слід відігнути або вкоротити.

Працюючи з приставкою перемикач роду робіт мультиметра встановлюють у положення вимірювання постійної напруги межі 200 мВ. Перед калібруванням приставку спочатку підключають до автономного джерела живлення напругою 3 і вимірюють споживаний струм, який не повинен перевищувати 3 мА, а потім підключають до мультиметра. Далі встановлюють перемикач SA2 в положення "С" (нижче за схемою на рис. 1) і підключають до гнізда XS1, XS2 оксидний конденсатор із заздалегідь виміряною ємністю. Перемикач SA1 встановлюють відповідну межу і резистором R5 домагаються потрібних показань на індикаторі. Якщо перемикач знаходиться в середньому положенні, показання слід помножити на 10, у верхньому за схемою – на 100. Для зменшення похибки вимірювань ємність конденсаторів С2-С4 необхідно підібрати на кожній межі. На платі передбачені контактні майданчики для встановлення додаткових керамічних конденсаторів типорозміру 0805. Зверніть увагу, що для полегшення налагодження резистор R5 на платі складений із двох, з'єднаних послідовно (на рис. 4 вони позначені R5' та R5'').

Калібрування вимірювача ЕПС описано у статті [1]. Якщо резисторами R14, R15 не вдається виставити нульові показання при замкнутих гніздах "Cx" [5], а це можливо при встановленні транзистора VT3 з малою прохідною ємністю і кінцевого опору замкнутих контактів секції перемикача SA2.2, слід паралельно виводів затворів керамічний конденсатор ємністю кілька десятків пікофараду і повторити налагодження. На друкованій платі для конденсатора типорозміру 0805 передбачено контактні майданчики. На рис. 6 показано приставку з мультиметром при вимірюванні конденсатора номінальною ємністю 3300 мкФ.

Мал. 6. Приставка з мультиметром під час вимірювання конденсатора номінальною ємністю 3300 мкФ

При частому використанні приставки контакти перемикача SA2 можуть бути схильними до зносу. Нестабільність опору замкнутих контактів секції SA2.2 спричинить збільшення похибки вимірювання ЕПС. У такому випадку замість механічних контактів SA2.2 доцільно застосувати перемикальний польовий транзистор, аналогічний IRLML6346 (VT2), з опором відкритого каналу не більше 0,05 Ома. Висновок витоку транзистора з'єднують із загальним дротом, стоку - з виведенням витоку транзистора VT2, затвора - з виводом 14 DD1.

Файл друкованої плати у форматі Sprint LayOut 5.0 можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/01/ESR-C-meter.zip.

література

1. Глібін С. Вимірювач ЕПС – приставка до мультиметра. – Радіо, 2011, № 8, с. 19, 20.
2. Глібін С. Заміна мікросхеми 74АС132 у вимірнику ЕПС. – Радіо, 2013, № 8, с. 24.
3. Перетворювач ємність-напруга. – Радіо, 1984, № 10, с. 61.
4. CMOS Rail-to-Rail General-Purpose Amplifiers AD8541/AD8542/AD8544. - URL: analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8541 _8542_8544.pdf.
5. Технічний форум журналу "Радіо". Вимірник ЕПС - приставка до мультиметра. - URL: radio-forum.ru/forum/viewtopic.php?f=1&t=1870&start=10.

Автор: С. Глібін

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 Гіперстабільний штучний білок 26.02.2020 Новий гіперстабільний штучний білок створений в Університеті Шиншу у співпраці з Університетом Прінстона. Його попередник - білок WA20 - міг витримувати температуру максимум 75°C. Очікується, що білкові наноструктурні блоки з використанням SUWA будуть застосовані для досліджень у галузі нанотехнологій та синтетичної біології у найближчому майбутньому. Білки і білкові комплекси, що самоорганізуються, виконують функції всередині живого організму, подібно до наномашин, що робить їх ключовим компонентом у різних реакціях. Штучний білок з бажаними функціями міг би знайти багато застосувань у біофармації та забезпечувати хімічні реакції з низьким впливом на довкілля. Ця нанотехнологія знаходиться в масштабі молекул - 1/1000000 міліметра, що ускладнює роботу з ними, але має багато перспективних застосувань. Білки денатурують або руйнуються, незворотно змінюючи свою структуру, наприклад, коли вода навколо яйця закипає або шматок філе перетворюється на стейк. Це запобігає використанню білків, коли вони повинні витримувати нагрівання. Вчені покладали великі надії на використання білків у нанотехнологіях та синтетичній біології. Нова технологія - SUWA (Super WA20) - білок у формі "стовпа" виявився здатним витримувати температуру в 100 ° C і не руйнуватися при цьому. Білок SUWA de novo (Super WA20) значно стабільніший, ніж його попередник WA20. SUWA не кипів при 100°C, а WA20 денатурував при 75°C. Встановлено, що середня температура денатурації білка SUWA становить 122°С. Це ультра-стабілізований штучний білок. Характерна тривимірна структура димера з навпіл U-топологією SUWA була з'ясована методом рентгенівської кристалографії. Молекулярно-динамічне моделювання передбачає, що стабілізація центру альфа-спіралей сприяє структурній стабілізації та високій термостійкості SUWA.

Інші цікаві новини:

▪ Кава може змінювати відчуття смаку

▪ Африка годує Бразилію

▪ Ресивер Denon Heos AVR

▪ Самонавчальний фотонний комп'ютер

▪ Вченим вдалося синтезувати графин

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Любителям подорожувати - поради туристу. Добірка статей

▪ стаття Про смаки не сперечаються. Крилатий вислів

▪ стаття Чому океан, який дає безліч штормів та цунамі, назвали Тихим? Детальна відповідь

▪ стаття Головний механік. Посадова інструкція

▪ стаття Імпульсний зарядний пристрій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Джерела харчування для імпортних трансіверів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

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