Вимірник ємності та ЕПС конденсаторів – приставка до мультиметра. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

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

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

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

У наш час практично кожен радіоаматор має цифровий мультиметр, але далеко не в кожній моделі є функція вимірювання ємності конденсаторів. Як при ремонті радіоапаратури, так і при оцінці придатності конденсаторів, що повторно використовуються, дуже корисно вимірювання ємності та еквівалентного послідовного опору (ЕПС) "підозрілих" конденсаторів.

Основними критеріями при розробці вимірювача були простота схеми, дешевизна та доступність елементів, простота налагодження та невеликі габарити. Можна сказати, що це "конструкція вихідного дня", яка може бути зібрана за кілька годин

В основі роботи даного приладу при вимірюванні ємності лежить принцип зарядки конденсатора невідомої ємності до певної напруги через резистор відомого опору. Тривалість цього процесу прямо пропорційна ємності конденсатора.

Принцип вимірювання ЕПС полягає в наступному, що розряджений конденсатор підключається до джерела напруги через резистор відомого опору. потім через невеликі проміжки часу мікроконтролер двічі вимірює напругу на конденсаторі, що заряджається, і обчислює його ЕПС.

Зі зменшенням ємності підвищується похибка виміру ЕПС. Тому цей вимір програмно відключається при ємності конденсатора менше ніж 2 мкФ.

Основні технічні характеристики

Інтервал вимірювання ємності, мкФ.......0,02...10000
Похибка вимірювання ємності, не більше % ......5
Інтервал вимірювання ЕПС, Ом.......0.. 50
Дискретність виміру ЕПС, Ом ......0,2
Похибка виміру ЕПС, Ом .......±0,45
Максимальна напруга на конденсаторі, що перевіряється, В .......5
Струм, що споживається, мА в режимі спокою.......5,5
в режимі вимірювання.....11

Схема вимірювача показано на рис. 1 Основа пристрою – мікроконтролер PIC 12F683 (DD1) Він працює на тактовій частоті 4 МГц від внутрішнього RC-генератора. Після включення мікроконтролер входить у режим вимірювання ємності, і тоді конфігурація портів введення/виводу наступна: GP0 та GP4 працюють як виходи та керують зарядкою конденсатора через резистори R1 та R3 відповідно; GP1 - інвертуючий вхід вбудованого мікроконтролер компаратора при цьому його неінвертуючий вхід підключений до внутрішнього джерела зразкової напруги, що визначає поріг напруги, до досягнення якого здійснюється підрахунок часу зарядки конденсатора; GP3 - вхід сигналу від кнопки SB1 перемикання в режим вимірювання ЕПС- GP5 - вихід управління індикацією піддіапазону ємності і, нарешті, ССР1 - вихід ШІ сигналу середня напруга якого пропорційно вимірюваному параметру. Розрахункове значення періоду ШІ сигналу – 4096 мкс.

До вихідних гнізд Х2 і ХЗ підключають щупи цифрового мультиметра, включеного в режим вимірювання постійної напруги на межі 2000 мВ.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Піддіапазони вимірюваної ємності індикують світлодіоди HL1, HL2 зеленого кольору світіння та HL3, HL4 червоного кольору. При вимірюванні ємності менше 1 мкФ, а також при вимірюванні ЕПС світлодіоди погашені Якщо ємність більша за 1 мкФ, але менше 10 мкФ, горять лише червоні світлодіоди. Якщо ємність більша за ЮмкФ, але менше 100 мкФ, горять вони всі. Якщо ємність більше 100 мкФ, але менше 1000 мкФ, горять тільки зелені світлодіоди Нарешті, якщо ємність більше 1000 мкФ, але не більше 10000 мкФ червоні та зелені світлодіоди блимають "

Якщо вимірювана ємність більше 10000 мкФ, світлодіоди залишаються в стані послідовного миготіння, а дисплей мультиметра показує граничне значення, про яке написано нижче.

Розрядка вимірюваного конденсатора відбувається через резистори R1 і R2, причому порт GP1 також перемикається в режим виходу. Сумарний час між циклами заряджання/розрядження в останньому піддіапазоні вимірювання досягає 10 с, в інших піддіапазонах він менший.

При натисканні на кнопку SB1 прилад на 5 с перетворюється на режим вимірювання ЕПС, потім повертається в режим вимірювання ємності. У режимі вимірювання ЕПС конфігурація портів введення/виведення мікроконтролера наступна - GP0 і GP1 синхронно керують зарядкою конденсатора через резистори R1 і R2; GP4 - вхід вбудованого аналого-цифрового перетворювача;

GP5 та ССР1 виконують ті ж функції, що й у режимі вимірювання ємності. Під час вимірювання ЕПС світлодіоди не горять, індикація виводиться у десятих частках ома з дискретністю 0,2 Ома. Це пов'язано з тим, що роздільна здатність вбудованого АЦП мікроконтролера становить близько 5 мВ, а струм зарядки конденсатора в цьому режимі дорівнює 25 мА. Якщо виміряне ЕПС конденсатора перевищує 50 Ом, то на дисплеї мультиметра буде граничне значення.

Вимірник живиться від батареї 9 типорозміру 6F22, яку підключають до роз'єму Х1. Напруга батареї подається на мікросхему стабілізатора 78L05 (DA1) з вихідною напругою 5 В Конденсатори С1 та С2 забезпечують стійкість її роботи. Якщо є можливість, замість мікросхеми 78L05 краще застосувати LP2950CZ-5.0 - це зменшить споживаний струм до 1,5 мА в режимі спокою і до 7,5 мА в режимі вимірювання. Діоди VD1 та VD2 та стабілітрон VD3 служать для захисту ліній входу/виходу мікроконтролера від виходу з ладу при підключенні зарядженого конденсатора. При виборі стабілітрона VD3 треба врахувати, що при напрузі 5 В через нього не повинен текти струм більше 0,5 мА. Наприклад, можна застосувати BZX55C5V6. Діоди VD1 та VD2 - будь-які кремнієві імпульсні, наприклад, із серій КД521, КД522. Але діоди 1N4148 вибрані через більший максимально допустимий імпульсний прямий струм Діод VD4 може бути замінений перемичкою, якщо виключена неправильна полярність підключення батареї живлення до роз'єму Х1.

Зважаючи на простоту приладу, друкована плата для нього не розроблена, він зібраний на макетній платі розмірами 26x40 мм. Мікроконтролер встановлюють панель. При програмуванні роздільну здатність скидання мікроконтролера необхідно відключити - не повинна стояти позначка у вікні "MCLR Enable", оскільки цей висновок використовується як сигнальний вход. Світлодіоди HL1-HL4 - будь-які різного кольору свічення з помітною яскравістю при струмі 5...6 мА, в екземплярі автора використані DFL-3014RC та DFL-3014LGC діаметром 3 мм. Необхідна умова - ланцюг з чотирьох послідовно з'єднаних світлодіодів не повинен світитися при підключенні до джерела напругою 5, тому застосовані чотири світлодіоди, хоча для індикації необхідні тільки два. Якщо яскравість свічення світлодіодів різного кольору помітно відрізняється, її вирівнюють підбором резисторів R8 та R9.

Вимірник ємності та ЕПС конденсаторів - приставка до мультиметра
Рис. 2

Роз'єм Х1 – контактна колодка від батареї типорозміру 6F22. Гнізда Х2 та ХЗ для підключення мультиметра взяті від роз'єму живлення материнської плати комп'ютера (рис. 2). Плюсове гніздо Х2 не має особливостей. Мінусове гніздо ХЗ, поєднане з вимикачем живлення SA1 - саморобна конструкція, показана на рис. 3. Одна з двох пружних смуг контакту видалена, поруч встановлена ізолююча площадка зі склотекстоліту зі стороною квадрата 3...4 мм. На ній закріплено зігнутий пружинний дріт діаметром 0,5...0,6 мм, що виконує функцію вимикача живлення SA1. Коли мінусовий щуп мультиметра вставлений у гніздо Х3, він стосується пружинного дроту, у результаті замикається ланцюг мінусового дроту живлення вимірювача. Зрозуміло, що при повторенні конструкції можна застосувати будь-який мініатюрний вимикач живлення SA1 промислового виготовлення та мінусове гніздо, таке, як Х2.

Вимірник ємності та ЕПС конденсаторів - приставка до мультиметра
Ріс.3

Підстроювальний резистор R7 – СПЗ-19а або аналогічний мініатюрний. Резистор R3 визначає струм зарядки для інтервалу ємностей, що вимірюються, до 15 мкФ, його краще взяти з допуском 1 % або відібрати за допомогою цифрового омметра. Резистор R1 визначальний струм зарядки для ємностей більше 15 мкФ можна відібрати з номіналу 1 кОм 5 %, його розрахунковий опір - 980 Ом, але цілком допустимо поставити 1 кОм 1 % без відбору, оскільки така ємність характерна для оксидних конденсаторів, а для них точно вимірювання їх ємності 5% цілком достатньо.

Калібрування приладу може бути виконане двома способами.

Перший спосіб - підключити до вимірювача один або кілька конденсаторів сумарною ємністю понад 10000 мкФ і двигуном підстроювального резистора R7 встановити на дисплеї мультиметра граничне значення "1023". Також можна під'єднати до входу вимірювача ланцюг з резистора 62 ...100 Ом та конденсатора 50 ..1000 мкФ, натиснути на кнопку SB1 і аналогічно встановити те саме порогове значення на дисплеї. Оскільки час знаходження вимірювача в цьому режимі лише 5 с, цю операцію, можливо, доведеться повторити кілька разів.

Похибка калібрування може становити близько 3 % у найгіршому випадку, оскільки вона складається з похибок внутрішнього генератора та відмінностей опорів резисторів R1-R3 від розрахункових значень. Заявлена виробником точність частоти внутрішнього RC-генератора мікроконтролера DD1 - ±1 % при постійній температурі 25 % в інтервалі 2…0 °С.

Другий спосіб - підключити до вимірювача плівковий або керамічний конденсатор з відомою ємністю в межах 4,7...9 мкФ і двигуном резистора підлаштування R7 встановити значення його ємності на дисплеї мультиметра. Попередньо необхідно виміряти ємність цього конденсатора зразковим приладом з точністю не гірше 1%. При калібруванні за цим способом граничне значення може незначно відрізнятися від "1023" Вибір способу калібрування не принциповий - розкид показань декількох екземплярів приладу, відкаліброваних різними способами, не перевищив 3%.

Зрозуміло, до вимірювача повинен підключатися лише попередньо розряджений конденсатор. При вимірюванні ємності оксидних конденсаторів необхідно дотримуватись полярності підключення. Торкання руками вимірювальних затискачів спотворює свідчення.

Програми мікроконтролера можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/02/van.zip.

Автор: Ю. Ванюшин

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

Світло замінить електрони у комп'ютерах майбутнього 14.11.2019

Новий тип крихітних оптичних транзисторів використовує ультратонкий золотий диск для уловлювання світлових імпульсів та їх передачі з хвилеводу до хвилеводу, від чіпа до чіпа. Ці транзистори, з'єднані в масив, можуть прискорити комп'ютери, використовуючи передачі даних світло, а чи не електричний струм.

Мікроскопічні оптичні транзистори, що передають дані за допомогою світла, зроблять комп'ютери та інші гаджети ефективнішими завдяки тому, що світлові хвилі можуть передавати інформацію швидше. Частинки світла, звані фотонами, проникають крізь матеріали, не взаємодіючи з довкіллям, як це роблять електрони.

Досі світлопередача не пропонувалася для прискорення комп'ютерів тому, що оптичні транзистори, що передають світлові сигнали, працювали надто повільно та витрачали багато електроенергії.

Тепер розроблені нові оптичні транзистори, здатні передавати сигнали менш ніж за мільйонну частку секунди, витрачаючи при цьому приблизно один вольт, що можна порівняти з напругою в іншій електроніці. Комп'ютери, оснащені новою розробкою, що використовує передачі інформації світло, а чи не електрику, дозволять, наприклад, автономним автомобілям блискавично сканувати навколишній простір чи, скажімо, зчитувати інформацію з квантових комп'ютерів.

Кожен оптичний транзистор містить ультратонкий золотий диск, що підвішений над кремнієвою пластиною. При подачі невеликої напруги диск вигинається в один або інший бік як чаша або парасолька. Орієнтація золотого диска визначає, куди буде перенаправлено світло.

Інші цікаві новини:

▪ Витривалі акумулятори Hitachi Zosen

▪ Англійська мова стає простішою

▪ М'язи з позолоченої цибулі

▪ Не тільки Сонце виною у глобальному потеплінні

▪ Ультрафіолет робить мозок розумнішим

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Прошивки. Добірка статей

▪ стаття Цариця доказів. Крилатий вислів

▪ стаття Як європейці схрестили два індіанські символи війни та миру? Детальна відповідь

▪ стаття Бораго. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Штепсель-сигналізатор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Лампи ультрафіолетові. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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