|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Вимірювач ємності конденсаторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка Цей пристрій побудовано на основі приладу, описаного раніше в нашому журналі [1]. На відміну від більшості таких приладів, воно цікаве тим, що перевірка справності та ємності конденсаторів можлива і без їх демонтажу з плати. В експлуатації пропонований вимірювач дуже зручний і має достатню точність. Той, хто займається ремонтом побутової чи промислової радіоапаратури, знає, що справність конденсаторів зручно перевіряти без їх демонтажу. Однак багато вимірювачів ємності конденсаторів такої можливості не надають. Щоправда, одна подібна конструкція була описана у [2]. Вона має невеликий діапазон виміру, нелінійну шкалу зі зворотним відліком, що знижує точність. При проектуванні нового вимірника вирішувалося завдання створення приладу з широким діапазоном, лінійною шкалою і прямим відліком, щоб можна було користуватися ним, як лабораторним. Крім цього, прилад повинен бути діагностичним, тобто здатним перевіряти і конденсатори, зашунтовані р-n переходами напівпровідникових приладів та опорами резисторів. Принцип роботи приладу такий. На вхід диференціатора, в якому конденсатор, що перевіряється, використовується в якості диференціюючого, подається напруга трикутної форми. При цьому на його виході виходить меандр з амплітудою пропорційної ємності цього конденсатора. Далі детектор виділяє амплітудне значення меандру та видає постійну напругу на вимірювальну головку. Амплітуда вимірювальної напруги на щупах приладу приблизно 50 мВ, що недостатньо для відкривання р-n переходів напівпровідникових приладів, тому вони не надають своєї дії, що шунтує. Прилад має два перемикачі. Перемикач меж "Шкала" з п'ятьма положеннями: 10 мкф, 1 мкф, 0,1 мкф, 0,01 мкф, 1000 пф. Перемикачем "Множник" (Х1000, х10О, х10, Х1) змінюється частота вимірювання. Таким чином, прилад має вісім піддіапазонів вимірювання ємності від 10 000 до 1000 мкФ пФ, що практично достатньо в більшості випадків. Генератор трикутних коливань зібраний на ОП мікросхеми DA1.1, DA1.2, DA1.4 (рис. 1). Один з них, DA1.1, працює в режимі компаратора та формує сигнал прямокутної форми, який надходить на вхід інтегратора DA1.2. Інтегратор перетворює прямокутні коливання на трикутні. Частота генератора визначається елементами R4, С1 – С4. У ланцюзі зворотного зв'язку генератора стоїть інвертор на ОУ DA1.4, який забезпечує автоколивальний режим. Перемикачем SA1 можна встановлювати одну із частот вимірювання (множник): 1 Гц (Х1000), 10Гц(х10О), 10ОГц(х10), 1 кГц(Х1).
ОУ DA2.1 - повторювач напруги, на його виході сигнал трикутної форми амплітудою близько 50 мВ, який і використовується для створення вимірювального струму через конденсатор, що перевіряється Сх. Так як ємність конденсатора вимірюється в платі, на ньому може бути залишкова напруга, тому для виключення пошкодження вимірювача паралельно його щупам підключені два зустрічно-паралельних діода мосту VD1. ОУ DA2.2 працює як диференціатор і виконує роль перетворювача струм – напруга. Його вихідна напруга: Uвих = (Rl2 ... R16) · IBX = (Rl2 ... Rl6) Cx-dU / dt. Наприклад, при вимірюванні ємності 100 мкФ на частоті 100 Гц виходить: Iвх = Cx · dU / dt = 100-100MB/5MC = 2MA, Uвих = R16 · lBX = 1 кОм · мА = 2 В. Елементи R11, С5 - С9 необхідні стійкої роботи диференціатора. Конденсатори усувають коливальні процеси на фронтах меандру, які унеможливлюють точне вимірювання його амплітуди. В результаті на виході DA2.2 виходить меандр з плавними фронтами та амплітудою, пропорційною ємності, що вимірювається. Резистор R11 обмежує вхідний струм при замкнутих щупах або при пробитому конденсаторі. Для вхідного ланцюга вимірювача має виконуватися нерівність: (3...5)CxR1<1/(2f). Якщо ця нерівність не виконана, то за половину періоду струм IBX не досягає значення, а меандр - відповідної амплітуди, і виникає похибка у вимірі. Наприклад, у вимірнику, описаному в [1], при вимірюванні ємності 1000 мкФ на частоті 1 Гц постійна часу визначається як Сх R25 = 10ОО мкФ - 910 Ом = 0,91 с. Половина періоду коливань Т/2 становить лише 0,5 з, тому даної шкалою виміру виявляться помітно нелінійними. Синхронний детектор складається з ключа на польовому транзисторі VT1, вузла керування ключем на ОУ DA1.3 та накопичувального конденсатора С10. ОУ DA1.2 видає керуючий сигнал ключ VT1 під час позитивної напівхвилі меандра, коли його амплітуда встановлена. Конденсатор С10 запам'ятовує постійну напругу, виділену детектором. З конденсатора С10 напруга, що несе інформацію про величину ємності Сх через повторювач DA2.3 подається на мікроамперметр РА1. Конденсатори С11, С12 - згладжують. З двигуна змінного резистора калібрування R22 знімається напруга на цифровий вольтметр з межею вимірювання 2 В. Джерело живлення (рис. 2) видає двополярну напругу ±9 В. Опорна напруга утворює термостабільні стабілітрони VD5, VD6. Резисторами R25, R26 встановлюють необхідну величину вихідної напруги. Конструктивно джерело живлення поєднане з вимірювальною частиною приладу на загальній монтажній платі.
У приладі використані змінні резистори типу СПЗ-22 (R21, R22, R25, R26). Постійні резистори R12 - R16 типу С2-36 або С2-14 з допустимим відхиленням ±1%. Опір R16 отримано з'єднанням послідовно кількох підібраних резисторів. Опір резисторів R12 - R16 можна використовувати й інших типів, але їх треба підібрати за допомогою цифрового омметра (мультиметра). Інші постійні резистори - будь-які з потужністю розсіювання 0,125 Вт. Конденсатор С10 – К53-1А, конденсатори С11 – С16 – К50-16. Конденсатори С1, С2 - К73-17 або інші метало-плівкові, C3, С4 - КМ-5, КМ-6 або інші керамічні з ТКЕ не гірше за М750, їх необхідно також підібрати з похибкою не більше 1%. Інші конденсатори - будь-які. Перемикачі SA1, SA2 - П2Г-3 5П2Н. У конструкції допустимо застосувати транзистор КП303 (VT1) з буквеними індексами А, Б, В, Ж, І. Транзистори VT2, VT3 стабілізаторів напруги можуть бути замінені іншими малопотужними кремнієвими транзисторами відповідної структури. Замість К1401УД4 можна використовувати К1401УД2А, але тоді на межі "1000 пФ" можлива поява помилки через зміщення входу диференціатора, створюваного вхідним струмом DA2.2 на R16. Трансформатор живлення Т1 має потужність габаритну 1 Вт. Допустимо використовувати трансформатор з двома вторинними обмотками по 12 В, але тоді необхідно два випрямляючі мости. Для налаштування та налагодження приладу знадобиться осцилограф. Непогано мати частотомір для перевірки частот трикутних генератора коливань. Потрібні будуть і зразкові конденсатори. Прилад починають налаштовувати з установки напруг +9 і -9 за допомогою резисторів R25, R26. Після цього перевіряють роботу генератора трикутних коливань (осцилограми 1, 2, 3, 4 на рис. 3). За наявності частотоміра вимірюють частоту генератора за різних положень перемикача SA1. Допустимо, якщо частоти відрізняються від значень 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, але між собою вони повинні відрізнятися точно в 10 разів, оскільки від цього залежить правильність показань приладу на різних шкалах. Якщо частоти генератора не кратні десяти, необхідної точності (з похибкою 1%) домагаються підбором конденсаторів, що підключаються паралельно конденсаторам С1 - С4. Якщо ємності конденсаторів С1 - С4 підібрані з необхідною точністю, можна уникнути вимірювання частот.
Далі перевіряють роботу ОУ DA1.3 (осцилограми 5, 6). Після цього встановлюють межу вимірювання "10 мкФ", множник - положення "х1" і підключають зразковий конденсатор ємністю 10 мкф. На виході диференціатора мають бути прямокутні, але із затягнутими, згладженими фронтами коливання амплітудою близько 2 (осцилограма 7). Резистором R21 виставляють показання приладу – відхилення стрілки на повну шкалу. Цифровий вольтметр (на межі 2) підключають до гнізд XS3, XS4 і резистором R22 виставляють показання 1000 мВ. Якщо конденсатори С1 – С4 та резистори R12 – R16 точно підібрані, то показання приладу будуть кратними і на інших шкалах, що можна перевірити за допомогою зразкових конденсаторів. Вимір ємності конденсатора, впаяного в плату з іншими елементами, зазвичай виходить досить точним на межах 0,1 - 10 000 мкф, за винятком випадків, коли конденсатор зашунтований низькоомним резистивним ланцюгом. Так як його еквівалентний опір залежить від частоти Хс = 1/ωС, то для зменшення дії шунтуючих інших елементів пристрою необхідно збільшувати частоту вимірювання зі зменшенням ємності вимірюваних конденсаторів. Якщо при вимірюванні конденсаторів ємністю 10 000 мкф, 1000 мкФ, 100 мкф, 10 мкф використовувати відповідно частоти 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, то шунтуюча дія резисторів позначиться на приладі 300 4%) і менше. При вимірюванні конденсаторів ємністю 0,1 і 1 мкф на частоті 1 кГц помилка в 4% буде через вплив паралельно включеного резистора опором 30 і 3 кОм відповідно. На межах 0,01 мкф і 1000 пФ конденсатори доцільно перевіряти все-таки з відключенням ланцюгів шунтуючих, так як вимірювальний струм малий (2 мкА, 200 нА). Варто, однак, нагадати, що надійність конденсаторів невеликої ємності помітно вища завдяки конструкції та вищій допустимій напрузі. Іноді, наприклад, при вимірі деяких конденсаторів з оксидним діелектриком (К50-6 і т. п.) ємністю від 1 до 10 мкф на частоті 1 кГц з'являється похибка, пов'язана, мабуть, з власною індуктивністю конденсатора і втратами в його діелектриці ; показання приладу виявляються меншими. Тому буває доцільно проводити вимірювання на більш низькій частоті (наприклад, у нашому випадку на частоті 100 Гц), хоча при цьому шунтуючі властивості паралельних резисторів будуть позначатися вже при більшому опорі. література
Автор: В.Васильєв, м. Набережні Човни
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Очищення води та ґрунту від кадмію ▪ Електронні замки для процесорів Godson ▪ Робот-фея для запилення рослин ▪ Розумна платіжна картка BrilliantTS
▪ розділ сайту Радіоаматор-конструктор. Добірка статей ▪ стаття Місяць. Історія винаходу та виробництва ▪ стаття У якого дерева кора може бути пофарбована на всі відтінки веселки? Детальна відповідь ▪ стаття Економіст із планування. Посадова інструкція ▪ стаття Варка оліфи. Прості рецепти та поради
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page