Urządzenia posiadające odczyt zmierzona pojemność kondensatora produkowane na skali zegarowej, zwane faradometrami lub mikrofaradometrami. Opisany poniżej mikrofaradometr kondensatorowy wyróżnia się szerokim zakresem mierzonych pojemności, prostotą obwodu i konfiguracji.
Zasada działania mikrofaradometru opiera się na pomiarze średniej wartości prądu rozładowania mierzonego kondensatora, który jest okresowo doładowywany z częstotliwością F. Na ryc. Na rysunku 1 przedstawiono uproszczony schemat części pomiarowej urządzenia zasilanego prostokątnym napięciem impulsowym pochodzącym z generatora impulsów G. W obecności napięcia
Ryż. 1. Uproszczony schemat części pomiarowej urządzenia
U imp na wyjściu generatora przez diodę D1, kondensator C x jest szybko ładowany. Parametry obwodu dobiera się tak, aby czas ładowania kondensatora był znacznie krótszy od czasu trwania impulsu t orazdlatego kondensator C x udaje się w pełni naładować do napięcia U imp nawet przed końcem tego ostatniego. W przedziale czasu t oraz pomiędzy impulsami kondensator rozładowuje się poprzez rezystancję wewnętrzną generatora R gi mikroamperomierz μA1, mierzący średnią wartość prądu rozładowania. Stała czasowa obwodu rozładowywania kondensatora Cx znacznie krótszy czas przerwy t p, dlatego kondensator ma czas na prawie całkowite rozładowanie podczas przerwy między impulsami, których częstotliwość
Zatem w stanie ustalonym ilość energii elektrycznej zmagazynowanej przez kondensator Cx przez jeden okres i podane przez niego podczas wypisu, Q = C x U imp . Przy częstotliwości powtarzania impulsów F średnia wartość prądu przepływającego przez mikroamperomierz podczas okresowych rozładowań kondensatora C x, równa się:
I i = QF = C x U imp F, skąd
Z otrzymanego wzoru wynika, że zmierzona pojemność kondensatora Z x jest proporcjonalne do siły prądu rozładowania, a zatem przy stabilnych wartościach U imp i F miernik zegarowy μA1 może być wyposażony w jednolitą skalę, wyskalowaną w wartościach Cx (praktycznie wykorzystuje się istniejącą skalę liniową mikroamperomierza układu magnetoelektrycznego).
Na ryc. Rysunek 2 pokazuje schemat ideowy mikrofaradometru, który umożliwia pomiar pojemności kondensatorów od około 5 do 100 000 pF w skalach: 0-100; 0-1000; 0-10 000 i 0-100 000 pF. Wartość mierzonej pojemności odczytywana jest bezpośrednio z istniejącej skali mikroamperomierza, co pozwala na szybkie i dość dokładne pomiary. Jako źródło zasilania mikrofaradometru używana jest bateria 7D-0.1 lub bateria Krona. W skali 0-100 pF prąd jest znacznie mniejszy, a jego natężenie nie przekracza 4 mA. Błąd pomiaru nie przekracza 5-7% górnej granicy skali.
Ładowanie kondensatora Cx realizowane za pomocą prostokątnych impulsów napięcia wytwarzanych w sposób niesymboliczny
multiwibrator metryczny zamontowany na tranzystorach T1, T2 o różnej przewodności. Multiwibrator generuje okresową sekwencję prostokątnych impulsów napięcia o wysokim cyklu pracy. Skakanie po częstotliwościach
Ryż. 2. Schemat ideowy mikrofaradometru
powtarzanie impulsów odbywa się przez sekcję B1a przełącznik B1, łącznie z jednym z kondensatorów C1- w obwodzie dodatniego sprzężenia zwrotnego C4 gładki - rezystor zmienny R3. Ten sam przełącznik umożliwia przejście z jednego limitu pomiarowego na inny.
Prostokątne impulsy napięcia generowane na rezystorze R1, poprzez przyciski styków 1-2 B2 i dioda D1 ładowanie jednego z kondensatorów modelowych C5 - C8 lub zmierzony kondensator Cx (przy wciśniętym przycisku W 2). W przerwach między impulsami jeden z określonych kondensatorów (w zależności od granicy pomiaru i położenia przycisku W 2) rozładowywane przez rezystory R1, R5 i mikroamperomierz μA1. Dioda D1 nie wpływa na odczyty mikroamperomierza, ponieważ jego rezystancja odwrotna jest znacznie większa niż rezystancja obwodu miernika(R p + R5). Kondensatory C5 - C8 służą do kalibracji urządzenia i należy je wybraćmoże dokładniej, bez odchyleń od wartości nominalnej o ponad ±2%.
W konstrukcji zastosowano małe rezystory BC = 0,125, kondensatory KSO, SGM, KBGI. Pere
Ryż. 3. Panel przedni urządzenia
wymienić rezystor R3 typ SP-1. Przełącznik W 1 typu biszkoptowego z 4 pozycjami i 2 kierunkami. Mikroamperomierz - układ magnetoelektryczny przy 50 μA.
Jedna z opcji umiejscowienia elementów sterujących na panelu przednim pokazana jest na ryc. 3. Wymiary konstrukcji są określone przez wymiary mikroamperomierza i przełącznika W 1 i dlatego nie są podane. W razie potrzeby urządzenie można zasilać z sieci prądu przemiennego za pomocą prostownika stabilizowanego, zapewniającego napięcie wyjściowe 9 V przy prądzie obciążenia co najmniej 10 mA. W takim przypadku wskazane jest umieszczenie prostownika w korpusie urządzenia.
Skala miernika pojemności, jak już wskazano, jest praktycznie liniowa, więc nie ma potrzeby stosowania specjalnych znaków między zerem a ostatnią podziałką na istniejącej skali mikroamperomierza. Skala
mikroamperomierz, który ma np. cyfrowe znaki 0, 20, 40... 1000 μA, jest poprawny przy każdym limicie pomiaru pojemności kondensatorów. Zmienia się jedynie cena podziału. Zatem w zakresie 0-100; 0-1000; Odczyty 0–10 000 i 0–100 000 mikroamperomierza należy pomnożyć odpowiednio przez 1; 10; 10 2 i 10 3. Jeżeli skala mikroamperomierza ma tylko 50 działek, wówczas odczyty mikroamperomierza, w zależności od określonych granic pomiarowych, należy pomnożyć przez 2; 2 10; 2 10 2 ; 2 10 3
Konfiguracja urządzenia zwykle nie nastręcza żadnych trudności, jeśli jest złożona ze znanych, dobrych części i nie popełniono błędów podczas montażu. Działanie multiwibratora można ocenić w skali mikroamperomierza, którego odczyty powinny zmieniać się wraz ze zmianą położenia suwaka rezystora zmiennego. R3 w dowolnej z czterech granic pomiarowych.
Ustawianie przełącznika B1 do pozycji 1 (skala 0-100 pF), rezystor zmienny R3 służy do odchylenia igły mikroamperomierza do pełnej skali. Jeśli nie można tego osiągnąć, silnik rezystorowy R3 ustaw w pozycji środkowej i wybierz wartość pojemności kondensatora C1. Dokładniej, strzałka jest zainstalowana na końcu skali za pomocą rezystora R3 . Po tym przełącznik W 1 przeniesiony na stanowisko 2 (skala 0-1000 pF) i bez dotykania rezystora R3 , wybierz pojemność kondensatora C2 tak, aby igła mikroamperomierza znajdowała się blisko końca skali. Podobnie określa się wartość pojemności kondensatorów SZ i C4 w pozycjach 3 i 4 przełącznika B1 (w skalach 0-10 000 i 0-100 000 pF).
To kończy konfigurację urządzenia. Procedura pomiaru pojemności kondensatorów jest następująca. Podłączając kondensator C x do gniazd Gn1 , włącz urządzenie wyłącznikiem B3 i włącznikiem W 1 ustawić żądany limit pomiaru. Następnie z rezystorem R3 ustaw igłę mikroamperomierza na ostatnią działkę skali i wciśnij przycisk O 2 , zmierzoną pojemność oblicza się na skali, biorąc pod uwagę wartość jej podziału. Jeśli igła mikroamperomierza wyjdzie poza skalę po naciśnięciu przycisku, przełącznik W 1 przejść na wyższą granicę pomiaru i powtórzyć pomiary. Jeśli strzałka jest ustawiona na samym początku
skali, przełącznik zostaje przesunięty na dolną granicę pomiaru.
Podsumowując zwracamy uwagę, że minimalna wartość pojemności mierzona w skali 0-100 pF zależy od pojemności początkowej pomiędzy gniazdami Gn1 , które podczas instalacji należy ograniczyć do minimum. Przed podłączeniem kondensatora do urządzenia należy upewnić się, że nie ma w nim awarii, ponieważ ta ostatnia może doprowadzić do uszkodzenia mikroamperomierza i diody. Jeżeli kolejność mierzonej pojemności nie jest znana, proces pomiaru należy rozpocząć od najwyższej granicy pomiaru (0-100 000 pF).
Jeśli chcesz zwiększyć dokładność pomiaru, możesz zwiększyć liczbę limitów (skali). Aby to zrobić, musisz użyć przełącznika W 1 przy dużej liczbie pozycji (równej liczbie limitów), zainstaluj nowe kondensatory standardowe, których pojemności muszą odpowiadać górnej wartości wybranych granic pomiarowych, a także wybierz parametry kondensatorów (zamiast C1-C4 ), które określają częstotliwość powtarzania impulsów napięcia multiwibratora.
DIY miernik pojemności kondensatora— poniżej znajduje się schemat i opis, jak bez większego wysiłku można samodzielnie wykonać urządzenie do badania pojemności kondensatorów. Takie urządzenie może być bardzo przydatne przy zakupie kontenerów na rynku radioelektronicznym. Za jego pomocą można łatwo zidentyfikować niskiej jakości lub wadliwy element magazynujący ładunek elektryczny. Schemat ideowy tego ESR, jak zwykle nazywa go większość inżynierów elektroników, nie jest niczym skomplikowanym i nawet początkujący radioamator jest w stanie złożyć takie urządzenie.
Co więcej, jego montaż nie wymaga długiego czasu i dużych kosztów finansowych, a wyprodukowanie sondy o równoważnej rezystancji szeregowej zajmuje dosłownie od dwóch do trzech godzin. Nie trzeba też biegać do sklepu radiowego - każdy radioamator zapewne będzie miał nieużywane części odpowiednie do tej konstrukcji. Aby odtworzyć ten obwód, wystarczy multimetr niemal dowolnego modelu, ale najlepiej cyfrowy i składający się z kilkunastu części. Nie ma potrzeby dokonywania żadnych przeróbek ani modernizacji testera cyfrowego, wystarczy przylutować piny części do wymaganych pól na jego płytce.
Schemat ideowy urządzenia ESR:
Jednym z głównych elementów urządzenia jest transformator, który powinien mieć przełożenie 11:1. Rdzeń pierścieniowy ferrytowy M2000NM1-36 K10x6x3, który należy najpierw owinąć materiałem izolacyjnym. Następnie nawiń na niego uzwojenie pierwotne, układając zwoje zgodnie z zasadą - obrót za zwojem, wypełniając jednocześnie cały okrąg. Uzwojenie wtórne musi być również wykonane z równomiernym rozkładem na całym obwodzie. Przybliżona liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym dla pierścienia K10x6x3 wyniesie 60-90 zwojów, a uzwojenie wtórne powinno być jedenaście razy mniejsze.
Możesz użyć prawie dowolnej diody krzemowej D1 o napięciu wstecznym co najmniej 40 V, jeśli naprawdę nie potrzebujesz super dokładności pomiarów, to KA220 będzie całkiem odpowiedni. Aby dokładniej określić pojemność, będziesz musiał zainstalować diodę o małym spadku napięcia w wersji z bezpośrednim połączeniem - Schottky'ego. Ochronna dioda tłumiąca D2 musi być zaprojektowana na napięcie wsteczne od 28 V do 38 V. Tranzystor krzemowy pnp małej mocy: na przykład KT361 lub jego analog.
Zmierz wartość ESR w zakresie napięcia 20 V. Po podłączeniu złącza zewnętrznego miernika, przystawka ESR do multimetru natychmiast przełącza się w tryb pracy pomiaru pojemności. W takim przypadku na urządzeniu zostanie wizualnie wyświetlony odczyt około 35 V w zakresie testowym 200 V i 1000 V (zależy to od zastosowania diody tłumiącej). W przypadku pomiaru pojemności przy napięciu 20 V, odczyt zostanie wyświetlony jako „poza granicami pomiaru”. Po odłączeniu złącza zewnętrznego miernika, przystawka EPS natychmiast przełącza się w tryb pracy zwykłego multimetru.
Zasada działania urządzenia polega na tym, że aby rozpocząć pracę z urządzeniem, należy podłączyć adapter do sieci, a miernik ESR się włączy; po wyłączeniu ESR multimetr automatycznie przełącza się w tryb wykonywania standardowych Funkcje. Aby skalibrować urządzenie, należy wybrać stały rezystor, aby odpowiadał skali. Dla przejrzystości zdjęcie poniżej:
W przypadku zwarcia sond na skali multimetru wyświetli się wartość 0,00-0,01, co oznacza błąd przyrządu w zakresie pomiarowym do 1 oma.
Ogromny wybór schematów, instrukcji, instrukcji i innej dokumentacji do różnego rodzaju fabrycznego sprzętu pomiarowego: multimetry, oscyloskopy, analizatory widma, tłumiki, generatory, R-L-C, charakterystyka częstotliwościowa, zniekształcenia nieliniowe, mierniki rezystancji, mierniki częstotliwości, kalibratory i wiele innych inny sprzęt pomiarowy.
Podczas pracy wewnątrz kondensatorów tlenkowych stale zachodzą procesy elektrochemiczne, niszcząc połączenie przewodu z płytkami. Z tego powodu pojawia się rezystancja przejściowa, czasami osiągająca dziesiątki omów. Prądy ładowania i rozładowania powodują nagrzewanie tego miejsca, co dodatkowo przyspiesza proces niszczenia. Inną częstą przyczyną awarii kondensatorów elektrolitycznych jest „wysychanie” elektrolitu. Aby móc odrzucić takie kondensatory, sugerujemy radioamatorom złożenie tego prostego obwodu
Identyfikacja i testowanie diod Zenera okazuje się nieco trudniejsze niż testowanie diod, ponieważ wymaga to źródła napięcia przekraczającego napięcie stabilizacji.
Za pomocą tego domowego przystawki możesz jednocześnie obserwować osiem procesów o niskiej częstotliwości lub impulsów na ekranie oscyloskopu jednowiązkowego. Maksymalna częstotliwość sygnałów wejściowych nie powinna przekraczać 1 MHz. Amplituda sygnałów nie powinna się znacznie różnić, a przynajmniej nie powinna być większa niż 3-5-krotna różnica.
Urządzenie przeznaczone jest do testowania niemal wszystkich domowych cyfrowych układów scalonych. Potrafią sprawdzić mikroukłady serii K155, K158, K131, K133, K531, K533, K555, KR1531, KR1533, K176, K511, K561, K1109 i wiele innych mikroukładów
Oprócz pomiaru pojemności, przystawka ta może być używana do pomiaru Ustab dla diod Zenera oraz do testowania urządzeń półprzewodnikowych, tranzystorów i diod. Dodatkowo można sprawdzić kondensatory wysokiego napięcia pod kątem prądów upływowych, co mi bardzo pomogło przy konfiguracji falownika dla jednego urządzenia medycznego
Ta przystawka do miernika częstotliwości służy do oceny i pomiaru indukcyjności w zakresie od 0,2 µH do 4 H. A jeśli wykluczysz kondensator C1 z obwodu, to po podłączeniu cewki z kondensatorem do wejścia konsoli wyjście będzie miało częstotliwość rezonansową. Ponadto ze względu na niskie napięcie w obwodzie istnieje możliwość oceny indukcyjności cewki bezpośrednio w obwodzie, bez demontażu, myślę, że wielu mechaników doceni tę możliwość.
W Internecie jest wiele różnych układów termometrów cyfrowych, my jednak wybraliśmy te, które wyróżniają się prostotą, małą liczbą elementów radiowych i niezawodnością i nie należy się obawiać, że jest on zmontowany na mikrokontrolerze, ponieważ jest to bardzo łatwe do programu.
Jeden z domowych obwodów wskaźnika temperatury ze wskaźnikiem LED na czujniku LM35 może służyć do wizualnego wskazywania dodatnich wartości temperatur wewnątrz lodówki i silnika samochodu, a także wody w akwarium lub basenie itp. Wskazanie odbywa się na dziesięciu zwykłych diodach LED podłączonych do specjalizowanego mikroukładu LM3914, który służy do włączania wskaźników o skali liniowej, a wszystkie rezystancje wewnętrzne jego dzielnika mają te same wartości
Jeśli masz pytanie, jak zmierzyć prędkość obrotową silnika pralki. Udzielimy Ci prostej odpowiedzi. Oczywiście możesz złożyć prosty stroboskop, ale jest też bardziej kompetentny pomysł, na przykład za pomocą czujnika Halla
Dwa bardzo proste obwody zegarowe na mikrokontrolerze PIC i AVR. Podstawą pierwszego obwodu jest mikrokontroler AVR Attiny2313, a drugiego PIC16F628A
Zatem dzisiaj chcę przyjrzeć się kolejnemu projektowi na mikrokontrolerach, ale jednocześnie bardzo przydatnemu w codziennej pracy radioamatora. Jest to woltomierz cyfrowy na mikrokontrolerze. Jego obwód został zapożyczony z magazynu radiowego z 2010 roku i można go łatwo przekształcić w amperomierz.
Ten projekt opisuje prosty woltomierz ze wskaźnikiem na dwunastu diodach LED. To urządzenie pomiarowe pozwala wyświetlić zmierzone napięcie w zakresie wartości od 0 do 12 woltów w krokach co 1 wolt, a błąd pomiaru jest bardzo niski.
Rozważamy obwód do pomiaru indukcyjności cewek i pojemności kondensatorów, wykonany tylko z pięciu tranzystorów i pomimo swojej prostoty i dostępności pozwala określić pojemność i indukcyjność cewek z akceptowalną dokładnością w szerokim zakresie. Istnieją cztery podzakresy dla kondensatorów i aż pięć podzakresów dla cewek.
Myślę, że większość ludzi rozumie, że dźwięk systemu w dużej mierze zależy od różnych poziomów sygnału w jego poszczególnych sekcjach. Monitorując te miejsca, możemy ocenić dynamikę pracy różnych jednostek funkcjonalnych systemu: uzyskać pośrednie dane o wzmocnieniu, wprowadzonych zniekształceniach itp. Ponadto powstały sygnał po prostu nie zawsze jest słyszalny, dlatego stosuje się różnego rodzaju wskaźniki poziomu.
W konstrukcjach i układach elektronicznych występują uszkodzenia, które występują dość rzadko i są bardzo trudne do obliczenia. Proponowany domowy przyrząd pomiarowy służy do wyszukiwania ewentualnych problemów ze stykami, ale także pozwala sprawdzić stan kabli i poszczególnych w nich żył.
Podstawą tego układu jest mikrokontroler AVR ATmega32. Wyświetlacz LCD o rozdzielczości 128 x 64 pikseli. Obwód oscyloskopu na mikrokontrolerze jest niezwykle prosty. Ale jest jedna istotna wada - jest to dość niska częstotliwość mierzonego sygnału, tylko 5 kHz.
Przystawka ta znacznie ułatwi życie radioamatorowi, jeśli będzie musiał nawinąć własnoręcznie wykonaną cewkę indukcyjną, lub określić nieznane parametry cewki w dowolnym sprzęcie.
Sugerujemy powtórzenie części elektronicznej obwodu skali na mikrokontrolerze z tensometrem; oprogramowanie sprzętowe i rysunek płytki drukowanej znajdują się w projekcie radioamatora.
Domowy tester pomiarowy posiada następującą funkcjonalność: pomiar częstotliwości w zakresie od 0,1 do 15 000 000 Hz z możliwością zmiany czasu pomiaru oraz wyświetleniem częstotliwości i czasu trwania na ekranie cyfrowym. Dostępność opcji generatora z możliwością regulacji częstotliwości w całym zakresie od 1-100 Hz i wyświetlania wyników na wyświetlaczu. Obecność opcji oscyloskopu z możliwością wizualizacji kształtu sygnału i pomiaru jego wartości amplitudy. Funkcja pomiaru pojemności, rezystancji i napięcia w trybie oscyloskopu.
Prostą metodą pomiaru prądu w obwodzie elektrycznym jest pomiar spadku napięcia na rezystorze połączonym szeregowo z obciążeniem. Ale kiedy prąd przepływa przez ten opór, generowana jest niepotrzebna moc w postaci ciepła, dlatego należy ją wybrać tak małą, jak to możliwe, co znacznie wzmacnia sygnał użyteczny. Należy dodać, że omówione poniżej obwody pozwalają doskonale mierzyć nie tylko prąd stały, ale także pulsacyjny, choć z pewnymi zniekształceniami, zdeterminowanymi szerokością pasma elementów wzmacniających.
Urządzenie służy do pomiaru temperatury i wilgotności względnej. Za przetwornik podstawowy przyjęto czujnik wilgotności i temperatury DHT-11. Domowy przyrząd pomiarowy można zastosować w magazynach i na obszarach mieszkalnych do monitorowania temperatury i wilgotności, pod warunkiem, że nie jest wymagana duża dokładność wyników pomiarów.
Czujniki temperatury służą głównie do pomiaru temperatury. Mają różne parametry, koszty i formy wykonania. Mają jednak jedną dużą wadę, która ogranicza praktykę ich stosowania w niektórych miejscach, gdzie panuje wysoka temperatura otoczenia mierzonego obiektu, powyżej +125 stopni Celsjusza. W takich przypadkach znacznie bardziej opłacalne jest stosowanie termopar.
Obwód testera „turn-to-turn” i jego działanie są dość proste i mogą być zmontowane nawet przez początkujących elektroników. Dzięki temu urządzeniu możliwe jest testowanie niemal dowolnych transformatorów, generatorów, dławików i cewek o wartości nominalnej od 200 μH do 2 H. Wskaźnik jest w stanie określić nie tylko integralność badanego uzwojenia, ale także doskonale wykrywa zwarcia międzyzwojowe, a ponadto potrafi sprawdzić złącza p-n krzemowych diod półprzewodnikowych.
Do pomiaru wielkości elektrycznej, takiej jak rezystancja, stosuje się urządzenie pomiarowe zwane omomierzem. Przyrządy mierzące tylko jedną rezystancję są dość rzadko stosowane w praktyce radioamatorskiej. Większość ludzi używa standardowych multimetrów w trybie pomiaru rezystancji. W ramach tego tematu rozważymy prosty obwód omomierza z magazynu Radio i jeszcze prostszy na płytce Arduino.
Jedną z najczęstszych przyczyn awarii sprzętu elektronicznego lub pogorszenia jego parametrów jest zmiana właściwości kondensatorów elektrolitycznych. Czasami przy naprawie sprzętu (zwłaszcza wyprodukowanego w byłym ZSRR) wykonanego przy użyciu niektórych typów kondensatorów elektrolitycznych (na przykład K50-...), aby przywrócić funkcjonalność urządzenia, uciekają się do całkowitej lub częściowej wymiany stare kondensatory elektrolityczne. Wszystko to należy zrobić ze względu na fakt, że właściwości materiałów zawartych w kondensatorze elektrolitycznym (dokładnie elektrolitycznym, ponieważ w składzie wykorzystuje się elektrolit) zmieniają się w czasie pod wpływem czynników elektrycznych, atmosferycznych i termicznych. I w ten sposób zmieniają się także najważniejsze cechy kondensatorów, takie jak pojemność i prąd upływowy (kondensator „wysycha” i jego pojemność wzrasta często nawet o ponad 50% pierwotnej, a także wzrasta prąd upływowy, czyli rezystancja wewnętrzna , bocznikowanie kondensatora maleje), co w naturalny sposób prowadzi do zmiany charakterystyki, a w najgorszym przypadku do całkowitej awarii sprzętu.
Miernik ma następujące cechy jakościowe i ilościowe:
1) pomiar pojemności w 8 podzakresach:
2) ocena prądu upływu kondensatora za pomocą wskaźnika LED;
3) możliwość dokładnego pomiaru przy zmianie napięcia zasilania i temperatury otoczenia (wbudowana kalibracja miernika);
4) napięcie zasilania 5-15 V;
5) określenie polaryzacji kondensatorów elektrolitycznych (biegunowych);
6) pobór prądu w trybie statycznym............ nie więcej niż 6 mA;
7) czas pomiaru pojemności .................................. nie więcej niż 1 s;
8) pobór prądu podczas pomiaru pojemności rośnie z każdym podzakresem,
Ale................................................. .................. nie więcej niż 150 mA w ostatnim podzakresie.
Istotą urządzenia jest pomiar napięcia na wyjściu układu różnicującego, rys. 1.
 |
Napięcie na rezystorze: Ur = i*R,
gdzie i to całkowity prąd płynący w obwodzie, R to rezystancja ładowania;
Ponieważ obwód się różniczkuje, to jego prąd wynosi: i = C*(dUc/dt),
gdzie C jest pojemnością ładowania obwodu, ale kondensator będzie ładowany liniowo przez źródło prądu, tj. prąd stabilizowany: i = С*const,
Oznacza to napięcie na rezystancji (wyjście dla tego obwodu): Ur = i*R = C*R*const - jest wprost proporcjonalne do pojemności ładowanego kondensatora, co oznacza, że mierząc napięcie na rezystorze za pomocą woltomierz, mierzymy w określonej skali pojemność badanego kondensatora.
Schemat pokazano na ryc. 2.
W położeniu początkowym kondensator testowy Cx (lub kalibracyjny C1 przy włączonym przełączniku SA2) jest rozładowywany przez R1. Kondensator pomiarowy, na którym (nie bezpośrednio na obiekcie) mierzone jest napięcie proporcjonalne do pojemności przedmiotu Cx, rozładowuje się poprzez styki SA1.2. Po naciśnięciu przycisku SA1 obiekt testowy Cx (C1) jest ładowany przez rezystory R2 ... R11 odpowiadające podzakresowi (przełącznik SA3). W tym przypadku prąd ładowania Cx (C1) przepływa przez diodę LED VD1, której jasność pozwala ocenić prąd upływu (rezystancja bocznikująca kondensator) na końcu ładowania kondensatora. Jednocześnie z Cx (C1), poprzez stabilizowane źródło prądu VT1, VT2, R14, R15, ładowany jest kondensator pomiarowy (znany jako dobry i o niskim prądzie upływu) kondensator C2. VD2, VD3 służą do zapobiegania rozładowaniu kondensatora pomiarowego odpowiednio przez źródło napięcia zasilania i stabilizator prądu. Po naładowaniu Cx (C1) do poziomu określonego przez R12, R13 (w tym przypadku do poziomu w przybliżeniu połowy napięcia źródła prądu), komparator DA1 wyłącza źródło prądu, ładowanie C2 jest synchroniczne z Cx (C1) zatrzymuje się, a napięcie z niego jest proporcjonalne do pojemności testu Cx (C1) jest wskazywane przez mikroamperomierz PA1 (dwie skale o wartościach będących wielokrotnościami 3 i 10, chociaż można to dostosować do dowolnej skali) poprzez wtórnik napięciowy DA2 o wysokiej impedancji wejściowej, która zapewnia również długotrwałe utrzymanie ładunku na C2.
Ustawienia
Podczas ustawiania położenie rezystora zmiennej kalibracji R17 jest ustalane w pewnym położeniu (na przykład pośrodku). Podłączając kondensatory odniesienia o dokładnie znanych wartościach pojemności w odpowiednim zakresie, rezystory R2, R4, R6-R11 kalibrują miernik - taki prąd ładowania dobiera się tak, aby wartości pojemności odniesienia odpowiadały określonym wartościom na wybrana skala.
W moim obwodzie dokładne wartości rezystancji ładowania przy napięciu zasilania 9 V wynosiły:
Po kalibracji jeden z kondensatorów odniesienia staje się kondensatorem kalibracyjnym C1. Teraz, gdy zmienia się napięcie zasilania (zmiany temperatury otoczenia, na przykład, gdy gotowe, debugowane urządzenie jest mocno chłodzone na zimno, odczyty pojemności okazują się zaniżone o 5 procent) lub po prostu w celu sprawdzenia dokładności pomiarów wystarczy połączyć C1 z przełącznikiem SA2 i naciskając SA1 za pomocą rezystora kalibracyjnego R17 wyregulować PA1 na wybraną wartość pojemności C1.
Projekt
Przed rozpoczęciem produkcji urządzenia należy wybrać mikroamperomierz z odpowiednią skalą (skalą), wymiarami i prądem maksymalnego odchylenia igły, ale prąd może być dowolny (rzędu dziesiątek, setek mikroamperów) ze względu na możliwość konfiguracji i kalibracji urządzenia. Użyłem mikroamperomierza EA0630 o In = 150 µA, klasie dokładności 1,5 i dwóch skalach 0…10 i 0…30.
Płytkę zaprojektowano z uwzględnieniem faktu, że będzie ona montowana bezpośrednio na mikroamperomierzu za pomocą nakrętek na jego zaciskach, rys. 3. Rozwiązanie to zapewnia integralność mechaniczną i elektryczną konstrukcji. Urządzenie umieszczone jest w obudowie o odpowiednich wymiarach, wystarczającej do pomieszczenia także (poza mikroamperomierzem i płytką):
SA1 - przycisk KM2-1 dwóch małych przełączników;
- SA2 - przełącznik dźwigniowy małogabarytowy MT-1;
- SA3 - przełącznik biszkoptowy małogabarytowy z 12 pozycjami PG2-5-12P1NV;
- R17 - SP3-9a - VD1 - dowolny, ja użyłem jednej z serii KIPkh-xx w kolorze czerwonym;
- Bateria korundowa 9 V o wymiarach 26,5 x 17,5 x 48,5 mm (bez długości styków).
SA1, SA2, SA3, R17, VD1 są zamocowane na górnej pokrywie (panelu) urządzenia i znajdują się nad płytką (akumulator jest wzmocniony ramką drucianą bezpośrednio na płytce), ale są połączone z płytką przewodami , a wszystkie pozostałe elementy radiowe obwodu znajdują się na płytce (i bezpośrednio pod mikroamperomierzem) i są połączone przewodami drukowanymi. Nie dałem osobnego włącznika zasilania (i nie zmieściłby się w wybranej obudowie), łącząc go z przewodami do podłączenia kondensatora testowego Cx w złączu typu SG5. Złącze „żeńskie” XS1 posiada plastikową obudowę do montażu na płytce drukowanej (montuje się je w rogu płytki), natomiast złącze „męskie” XP1 podłącza się przez otwór w końcu korpusu urządzenia. Po podłączeniu złącza męskiego jego styki 2-3 włączają zasilanie urządzenia. Dobrym pomysłem byłoby podłączenie złącza (bloku) dowolnej konstrukcji równolegle do przewodów Cx w celu podłączenia poszczególnych kondensatorów szczelnych.
Praca z urządzeniem
Podczas pracy z urządzeniem należy uważać na polaryzację podłączania kondensatorów elektrolitycznych (biegunowych). Dla dowolnej polaryzacji podłączenia wskaźnik pokazuje taką samą wartość pojemności kondensatora, natomiast w przypadku nieprawidłowej polaryzacji podłączenia, tj. „+” kondensatora do „-” urządzenia, dioda LED VD1 wskazuje duży prąd upływowy (po naładowaniu kondensatora dioda LED nadal świeci jasno), natomiast przy prawidłowej polaryzacji połączenia dioda LED miga i stopniowo gaśnie, świadcząc o spadku prądu ładowania do bardzo małej wartości, prawie całkowitego wygaśnięcia (należy obserwować przez 5-7 sekund), pod warunkiem, że badany kondensator ma mały prąd upływowy. Kondensatory niepolarne, nieelektrolityczne charakteryzują się bardzo niskim prądem upływowym, co widać po bardzo szybkim i całkowitym wygaszeniu diody LED. Ale jeśli prąd upływowy jest duży (rezystancja bocznikująca kondensator jest mała), tj. kondensator jest stary i „cieka”, wówczas świecenie diody jest widoczne już przy Rleakage = 100 kOhm, a przy niższych rezystancjach bocznikowych dioda świeci jeszcze jaśniej.
W ten sposób można określić polaryzację kondensatorów elektrolitycznych na podstawie świecenia diody LED: po podłączeniu, gdy prąd upływowy jest mniejszy (dioda LED jest mniej jasna), polaryzacja kondensatora odpowiada polaryzacji urządzenia.
Ważna uwaga!
Dla większej dokładności odczytów każdy pomiar należy powtórzyć co najmniej 2 razy, ponieważ po raz pierwszy część prądu ładowania trafia do utworzenia warstwy tlenkowej kondensatora, tj. Odczyty pojemności są nieco zaniżone.
RadioHobby 5"2000
| Przeznaczenie | Typ | Określenie | Ilość | Notatka | Sklep | Mój notatnik |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1, DA2 | Żeton | K140UD608 | 2 | K140UD708 lub KR544 | Do notatnika | |
| VT1, VT2 | Tranzystor bipolarny | KT315B | 2 | Do notatnika | ||
| VD2, VD3 | Dioda | KD521A | 2 | KD522 | Do notatnika | |
| C1 | 2,2 µF | 1 | Do notatnika | |||
| C2 | Kondensator elektrolityczny | 22 µF | 1 | Do notatnika | ||
| R1 | Rezystor | 1,3 oma | 1 | Do notatnika | ||
| R2, R4, R6 | Rezystor trymera | 100 kiloomów | 3 | Do notatnika | ||
| R3 | Rezystor | 470 kiloomów | 1 | Do notatnika | ||
| R5 | Rezystor | 30 kiloomów | 1 | Do notatnika | ||
| R7, R8 | Rezystor trymera | 10 kiloomów | 2 | Do notatnika | ||
| R9 | Rezystor trymera | 2,2 kOhm | 1 | Do notatnika | ||
| R10, R11 | Rezystor trymera | 470 omów | 2 | Do notatnika | ||
| R12, R13 | Rezystor | 1 kOhm | 2 | Do notatnika | ||
| R14 | Rezystor | 13 kiloomów | 1 |
Zrób to sam miernik ESR. Istnieje szeroka lista awarii sprzętu, których przyczyną jest właśnie elektrolit. Głównym czynnikiem powodującym nieprawidłowe działanie kondensatorów elektrolitycznych jest „wysychanie”, znane wszystkim radioamatorom, które występuje z powodu złego uszczelnienia obudowy. W tym przypadku jego pojemność, czyli inaczej reaktancja, wzrasta w wyniku zmniejszenia jego pojemności nominalnej.
Ponadto podczas pracy zachodzą w nim reakcje elektrochemiczne, które powodują korozję punktów połączeń między przewodami a płytkami. Styk ulega pogorszeniu, ostatecznie tworząc „opór styku”, czasami osiągający kilkadziesiąt omów. Dokładnie tak samo jest, jeśli rezystor jest podłączony szeregowo do kondensatora roboczego, a ponadto rezystor ten jest w nim umieszczony. Rezystancja ta nazywana jest także „równoważną rezystancją szeregową” lub ESR.
Istnienie rezystancji szeregowej negatywnie wpływa na pracę urządzeń elektronicznych zaburzając pracę kondensatorów w obwodzie. Zwiększony ESR (około 3...5 omów) ma niezwykle duży wpływ na wydajność, prowadząc do spalenia drogich mikroukładów i tranzystorów.
Poniższa tabela pokazuje średnie wartości ESR (w miliomach) dla nowych kondensatorów o różnych pojemnościach w zależności od napięcia, dla którego są zaprojektowane.
Nie jest tajemnicą, że reaktancja maleje wraz ze wzrostem częstotliwości. Na przykład przy częstotliwości 100 kHz i pojemności 10 μF składnik pojemnościowy będzie nie większy niż 0,2 oma. Mierząc spadek napięcia przemiennego o częstotliwości 100 kHz i wyższej, można założyć, że przy błędzie rzędu 10...20% wynikiem pomiaru będzie rezystancja czynna kondensatora. Dlatego montaż nie jest wcale trudny.
Generator impulsów o częstotliwości 120 kHz jest montowany przy użyciu elementów logicznych DD1.1 i DD1.2. Częstotliwość generatora jest określana przez obwód RC na elementach R1 i C1.
Dla koordynacji wprowadzono element DD1.3. Aby zwiększyć moc impulsów z generatora, do obwodu wprowadzono elementy DD1.4...DD1.6. Następnie sygnał przechodzi przez dzielnik napięcia na rezystorach R2 i R3 i trafia do badanego kondensatora Cx. Jednostka pomiaru napięcia przemiennego zawiera diody VD1 i VD2 oraz multimetr jako miernik napięcia, na przykład M838. Multimetr należy przełączyć w tryb pomiaru napięcia stałego. Miernik ESR reguluje się poprzez zmianę wartości R2.
Mikroukład DD1 - K561LN2 można zastąpić K1561LN2. Diody VD1 i VD2 są germanowe, można zastosować D9, GD507, D18.
Na nim znajdują się elementy radiowe miernika ESR, które możesz wykonać samodzielnie. Konstrukcyjnie urządzenie wykonane jest w tej samej obudowie co akumulator. Sonda X1 wykonana jest w formie szydła i przymocowana do korpusu urządzenia, sonda X2 to drut o długości nie większej niż 10 cm zakończony igłą. Kondensatory można sprawdzić bezpośrednio na płytce, nie ma potrzeby ich wylutowywania, co znacznie ułatwia znalezienie uszkodzonego kondensatora podczas naprawy.
1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 i 80 omów.
Konieczne jest podłączenie rezystora 1 Ohm do sond X1 i X2 i obracanie R2, aż multimetr wskaże 1 mV. Następnie zamiast 1 oma podłącz kolejny rezystor (5 omów) i bez zmiany R2 zapisz odczyt multimetru. Zrób to samo z pozostałymi oporami. Wynikiem jest tabela wartości, z której można określić reaktancję.
