Miernik pojemności jonizatorów i kondensatorów dużej pojemności. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

 Komentarze do artykułu

Istnieje kilka sposobów pomiaru pojemności kondensatorów, ale nie wszystkie z nich nadają się do pomiaru pojemności większej niż kilkaset mikrofaradów. Szczególnie duże problemy pojawiają się podczas pomiaru jonizatorów, których pojemność może osiągnąć 10 F lub nawet więcej. Tymczasem istnieje stosunkowo prosta i nawiasem mówiąc, od dawna znana metoda polegająca na pomiarze czasu ładowania kondensatora ze źródła napięcia przez rezystor o znanej rezystancji. Jak wiesz, jeśli podłączysz kondensator o pojemności C przez rezystor o rezystancji R do źródła napięcia U (ryc. 1), kondensator zacznie się ładować, a napięcie na nim (U_С) wzrośnie wykładniczo:

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

gdzie e jest podstawą logarytmu naturalnego (e ≈ 2,718); t - czas; RC to tak zwana stała czasowa obwodu RC, która jest niezależna od napięcia. W chwili, gdy t = t_RC\uXNUMXd RC, napięcie na kondensatorze będzie równe U_C = U(1 - np^-1) ≈ U(1 - 0,367) ≈ 0,633U. Dlatego mierząc odstęp czasu od początku ładowania kondensatora do momentu, w którym napięcie na nim osiągnie wartość 0,633U, można za pomocą prostego obliczenia wyznaczyć pojemność mierzonego kondensatora С = T_RC/R. Jeśli rezystancja rezystora jest „okrągła”, na przykład 10 kOhm, wszystkie obliczenia można łatwo wykonać w umyśle. Np. dla wskazanego rezystora czas ładowania kondensatora do 0,633U wynosił 46 s, wówczas pojemność mierzonego kondensatora C_х = 46 / 10⁴ = 46 mF = 4600 uF. Zatem w tym przypadku współczynnik konwersji wynosi K = 100 µF/s. Dla rezystora R = 1 kOhm czas pomiaru zmniejszy się 10-krotnie, a współczynnik konwersji K = 1000 μF / s.

Ryż. 1. Zależność U_C od t

Zgodnie z tą zasadą proponowany miernik działa. Można to zrobić w formie przedrostka do komputera lub innego urządzenia elektronicznego z wbudowanym stoperem, np. do zegara elektronicznego (elektromechanicznego) lub telefonu komórkowego. Na szczególną uwagę zasługuje względna łatwość implementacji tej metody oraz brak konieczności kalibracji kondensatorami wzorcowymi (wystarczy woltomierz cyfrowy). Ponadto napięcie może być dowolne (w rozsądnych granicach), najważniejsze jest to, że nie zmienia się podczas pomiaru. Pomiar pojemności superkondensatorów może zająć kilka minut, w połączeniu z kilkuprocentowym błędem pomiaru, jest to całkiem do przyjęcia dla amatorskiej praktyki radiowej.

Należy zauważyć, że na błąd pomiaru mają wpływ prądy upływu oraz rezystancja szeregowa (ESR) kondensatorów i kondensatorów. Na przykład ESR niektórych typów jonizatorów może osiągnąć 30 omów, a jeśli naładujesz taki jonizator przez rezystor 100 omów, błąd pomiaru może wynosić kilkadziesiąt procent. Dlatego rezystancja rezystora, przez który kondensator jest ładowany, musi wynosić co najmniej 1 kOhm.

Czytelników zapraszamy do przystawki pomiarowej do zegara elektroniczno-mechanicznego. Schemat urządzenia pokazano na ryc. 2. Zasilany jest baterią wbudowaną w zegarek (1,5 V), sam zegarek również może być używany zgodnie z jego przeznaczeniem. W stanie początkowym napięcie zasilania jest dostarczane do mikroukładu, a zegar działa w trybie normalnym. Po podłączeniu dekodera styki gniazda XS1 otwierają się, zegar zatrzymuje się i do dekodera podawane jest napięcie zasilające. Zawiera konwerter napięcia ze stabilizacją doładowania na chipie DA1, komparator na wzmacniaczu operacyjnym DA2, klucz elektroniczny na tranzystorze VT1 i wskaźnik świetlny na diodzie LED HL1.

Ryż. 2. Schemat urządzenia (kliknij, aby powiększyć)

Po przyłożeniu napięcia zasilania do przystawki tranzystor VT1 zostaje zamknięty, a przetwornica napięcia jest pozbawiona napięcia. Aby zmierzyć pojemność kondensatora lub jonizatora, należy go najpierw rozładować, a następnie podłączyć zgodnie z polaryzacją do zacisków XS2, XS3 i krótko nacisnąć przycisk SB1 „Start”. Do zegarów podawane jest napięcie zasilające i zaczną odliczać czas, jednocześnie zaczyna pracować przetwornica napięcia, na jego wyjściu pojawia się napięcie 3,3 V i zapala się dioda HL1. Ponieważ mierzony kondensator jest rozładowany, napięcie na wejściu odwracającym wzmacniacza operacyjnego DA2 jest mniejsze niż na wejściu nieodwracającym, a na wyjściu będzie 2 ... 2,2 V. Tranzystor VT1 otworzy się i po zwolnieniu SB1, napięcie będzie nadal płynąć do przetwornicy napięcia oraz do zegara, który kontynuuje odliczanie czasu ładowania. Wybór napięcia wyjściowego przetwornicy (3,3 V) wynika z faktu, że w tym przypadku kondensator zostanie naładowany do napięcia U_C \u3,3d 0,633 2,088 \u2d XNUMX V, dlatego za pomocą przystawki można zmierzyć pojemność superkondensatorów i kondensatorów o napięciu znamionowym XNUMX V lub większym.

Gdy tylko kondensator zostanie naładowany do określonego napięcia, na wyjściu wzmacniacza operacyjnego DA2 pojawi się napięcie bliskie zeru, tranzystor VT1 zamknie się, zegar i przetwornik napięcia zostaną odłączone od zasilania, a dioda LED zgaśnie wyłącz – proces pomiaru jest zakończony. Pozostaje odczytać zegar i określić pojemność, biorąc pod uwagę przelicznik ustawiony przełącznikiem SA1. Dla wygody pomiarów zegar jest wstępnie ustawiony na początek. Aby ponownie zmierzyć ten sam kondensator, należy go najpierw rozładować, naciskając przycisk SB2 „Rozładuj” na kilkadziesiąt sekund. Aby rozładować jonizator i kondensator tlenkowy o pojemności większej niż kilka tysięcy mikrofaradów, należy to zrobić kilka razy.

Regulacja rozpoczyna się od sprawdzenia działania przetwornicy napięcia i ustawienia progu przełączania wzmacniacza operacyjnego. Aby to zrobić, zaciski kolektora i emitera tranzystora VT1 są tymczasowo zwarte zworką drutową, zaciski XS2 i XS3 są połączone ze sobą, a napięcie 1,5 V jest dostarczane z regulowanego zasilacza. Przy zmianie położenia przełącznika SA1 i obniżeniu napięcia zasilania do 1,2 V napięcie wyjściowe przetwornicy nie powinno zmienić się o więcej niż kilka procent. W pozycji przełącznika SA1 „100” do zacisków XS2, XS3 podłączony jest rezystor nastawny (najlepiej wieloobrotowy) o rezystancji 33 kOhm. Napięcie wyjściowe przetwornicy U_п mierzone woltomierzem cyfrowym o rozdzielczości co najmniej trzech miejsc po przecinku. Rezystor zmienny jest ustawiony na zaciskach XS2, XS3 napięcie U \u0,633d XNUMX U_п. Następnie, sterując napięciem na wyjściu wzmacniacza operacyjnego, silnik rezystora konstrukcyjnego R5 ustawia się w pozycji, w której najmniejsza zmiana jego położenia prowadzi do przełączenia wzmacniacza operacyjnego. Tak więc błąd przełączania spowodowany napięciem polaryzacji wzmacniacza operacyjnego zostanie skompensowany. Po zdjęciu zworki między kolektorem a emiterem tranzystora i rezystora zmiennego prefiks jest gotowy do pracy.

Konsola wykorzystuje rezystory i kondensatory do montażu powierzchniowego. Rezystory stałe RN1-12 i kondensator C1 (K10-17v) - rozmiar 1206, rezystor trymerowy - PVZ3A (POZ3A), PVA3A (RVG3A), kondensator C2 - tantal rozmiar A lub B. Aby poprawić dokładność pomiaru, należy zastosować rezystory R3 i R4 zostać wybrany z odchyleniem od wartości nominalnej nie większym niż 0,5%. Możesz użyć dowolnego tranzystora małej mocy o podstawowym współczynniku przenoszenia prądu (h_21E) nie mniej niż 100. LED - zwiększona jasność świecenia zielonego lub czerwonego o średnicy obudowy 3 lub 5 mm. Cewka indukcyjna jest uzwojona na pierścieniowym obwodzie magnetycznym o średnicy 6 mm z transformatora CFL i zawiera 6 ... 7 zwojów drutu PEV-2 0,3. Włącznik - przesuwny małogabarytowy PD9-1 (SPDT), B3001, B3037, przyciski - dowolne małowymiarowe z samoczynnym powrotem, klipsy XS2, XS3 - "krokodyl".

Ryż. 3. Rysunek PCB

Ryż. 4. Układ elementów

Ryż. 5. Wygląd urządzenia

Większość części jest umieszczona na jednostronnej płytce drukowanej z włókna szklanego, której rysunek pokazano na ryc. 3, a układ elementów - na ryc. 4. Przyciski są zamocowane na górnej pokrywie obudowy, wykonane są w niej otwory na diodę LED i suwak przełącznika. W przedniej i tylnej ściance obudowy wykonano otwory na przewody. Zegarki - dowolne elektroniczno-mechaniczne, w przypadku których można zainstalować gniazdo. Ich dopracowanie jest minimalne - trzeba przeciąć drukowany przewodnik idący od baterii „+” do układu zegara i zamontować gniazdo XS1 (gniazdo do podłączenia słuchawek stereo). Wygląd urządzenia pokazano na ryc. 5.

Autor: I. Nieczajew

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Uproszczenie przetwarzania drewna na biopaliwa 23.04.2021 Nowy uproszczony proces przekształca odpady drzewne z rolnictwa i leśnictwa w etanol. Zespoły z Lawrence Berkeley Lab i Sandia National Laboratories wymyśliły uproszczony i wydajny sposób przetwarzania drewna na biopaliwa płynne. Okazało się, że prosty trik zamienia odpady drzewne w biopaliwo. Wcześniej wiadomo było, że dodanie formaldehydu podczas wstępnej obróbki drewna przekształca do 80 procent ligniny w cząsteczki, które są wykorzystywane do produkcji paliw i chemikaliów. Powstały etanol, pochodzący z biomasy roślinnej, może być wykorzystany jako składnik do produkcji bardziej złożonych paliw do silników wysokoprężnych i do silników odrzutowych. Rozpowszechnione, szybko rosnące drzewa, takie jak topola, mogą być zrównoważonym źródłem biopaliwa, które nie ma wpływu na zaopatrzenie w żywność. Pierwszym krokiem w dzisiejszym procesie produkcji biopaliw jest usunięcie włóknistej ligniny otaczającej celulozę cukrową, która jest fermentowana do produkcji paliwa. Usuwając w ten sposób biomasę drzewną z lasów i obszarów rolniczych, można jednocześnie rozwiązać kilka pilnych problemów. Odbywa się to poprzez kosztowny proces, który wymaga wysokich temperatur i agresywnych chemikaliów. Zmienia to wiązania chemiczne w polimerach ligniny, więc nie można jej użyć i jest wyrzucana jako odpad. Miliony ton odpadów ligninowych wytwarza w podobny sposób przemysł papierniczy. Obecnie najczęstszym źródłem bioetanolu jest skrobia kukurydziana, która jest znacznie łatwiejsza do rozłożenia chemicznie, ale do produkcji wymaga ziemi, wody i innych zasobów. Opracowaną technologię można również wykorzystać do produkcji biopaliw „kroplowych”, bardziej złożonych paliw diesla i do silników odrzutowych.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Czy sportowcy potrzebują rozgrzewki?

▪ Sala lekcyjna ze zmiennym oświetleniem

▪ Morze w rurociągu

▪ Muzyka w tle zakłóca kreatywność

▪ Antena DNA

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Technologia fabryczna w domu. Wybór artykułu

▪ artykuł Polityka z pozycji siły. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czego nigdy nie znajdziesz w kasynie? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Wilgotność. Wskazówki podróżnicze

▪ artykuł Glazura garnkowa. Proste przepisy i porady

▪ artykuł Zagadki o instrumentach muzycznych

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

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

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024