|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Miernik pojemności kondensatora. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Urządzenie to bazuje na urządzeniu opisanym wcześniej w naszym czasopiśmie [1]. W przeciwieństwie do większości tych urządzeń, interesujące jest to, że można sprawdzić stan i pojemność kondensatorów bez demontażu ich z płytki. W działaniu proponowany miernik jest bardzo wygodny i ma wystarczającą dokładność. Każdy, kto naprawia domowe lub przemysłowe urządzenia radiowe, wie, że wygodnie jest sprawdzić stan kondensatorów bez ich demontażu. Jednak wiele mierników pojemności kondensatorów nie daje takiej możliwości. Co prawda jedna taka konstrukcja została opisana w [2]. Ma mały zakres pomiarowy, nieliniową skalę z odliczaniem, co zmniejsza dokładność. Przy projektowaniu nowego miernika rozwiązano zadanie stworzenia przyrządu o szerokim zakresie, skali liniowej i bezpośrednim odczycie, tak aby mógł on służyć jako laboratoryjny. Ponadto urządzenie musi być diagnostyczne, tj. zdolne do sprawdzania kondensatorów bocznikowanych przez złącza p-n elementów półprzewodnikowych oraz rezystancji rezystorów. Zasada działania urządzenia jest następująca. Na wejście układu różniczkowego, w którym badany kondensator pełni rolę kondensatora różniczkowego, podawane jest napięcie o kształcie trójkąta. Jednocześnie na jego wyjściu uzyskuje się meander o amplitudzie proporcjonalnej do pojemności tego kondensatora. Następnie detektor wybiera wartość amplitudy meandra i podaje stałe napięcie na głowicę pomiarową. Amplituda napięcia pomiarowego na sondach przyrządu wynosi około 50 mV, co nie jest wystarczające do rozwarcia złączy p-n przyrządów półprzewodnikowych, więc nie mają one efektu bocznikowania. Urządzenie posiada dwa przełączniki. Wyłącznik krańcowy „Skala” z pięcioma pozycjami: 10 µF, 1 µF, 0,1 µF, 0,01 µF, 1000 pF. Przełącznik „Mnożnik” (X1000, x10, x10, x1) zmienia częstotliwość pomiaru. Tym samym urządzenie posiada osiem podzakresów pomiaru pojemności od 10 000 μF do 1000 pF, co w większości przypadków jest praktycznie wystarczające. Trójkątny generator oscylacji jest montowany na wzmacniaczu operacyjnym mikroukładu DA1.1, DA1.2, DA1.4 (ryc. 1). Jeden z nich, DA1.1, pracuje w trybie komparatora i generuje sygnał prostokątny, który podawany jest na wejście integratora DA1.2. Integrator konwertuje fale prostokątne na trójkątne. Częstotliwość generatora jest określona przez elementy R4, C1 - C4. W obwodzie sprzężenia zwrotnego generatora znajduje się falownik na wzmacniaczu operacyjnym DA1.4, który zapewnia tryb samooscylacyjny. Przełącznikiem SA1 można ustawić jedną z częstotliwości pomiarowych (mnożnik): 1 Hz (X1000), 10 Hz (x10), 10 Hz (x10), 1 kHz (X1).
Wzmacniacz operacyjny DA2.1 jest wtórnikiem napięciowym, na jego wyjściu znajduje się sygnał w kształcie trójkąta o amplitudzie około 50 mV, który służy do wytworzenia prądu pomiarowego przez badany kondensator Cx. Ponieważ pojemność kondensatora jest mierzona na płytce, może na nim znajdować się napięcie szczątkowe, dlatego aby zapobiec uszkodzeniu miernika, dwie przeciwrównoległe diody mostkowe VD1 są połączone równolegle do jego sond. Wzmacniacz operacyjny DA2.2 działa jako układ różnicujący i działa jako przetwornik prądowo-napięciowy. Jego napięcie wyjściowe: Uout=(Rl2...R16) IBX=(Rl2...Rl6)Cx-dU/dt. Na przykład, mierząc pojemność 100 uF przy częstotliwości 100 Hz, okazuje się: Iin = Cx dU / dt = 100-100MB / 5MC = 2MA, Uout = R16 lBX = 1 kOhm mA = 2 V. Elementy R11, C5 - C9 są niezbędne do stabilnej pracy układu różniczkowego. Kondensatory eliminują procesy oscylacyjne na czołach meandrów, co uniemożliwia dokładny pomiar jego amplitudy. W efekcie na wyjściu DA2.2 uzyskuje się przebieg prostokątny o gładkich czołach i amplitudzie proporcjonalnej do mierzonej pojemności. Rezystor R11 ogranicza również prąd wejściowy, gdy sondy są zamknięte lub gdy kondensator jest uszkodzony. Dla obwodu wejściowego miernika musi być spełniona następująca nierówność: (3...5)CxR1<1/(2f). Jeśli ta nierówność nie jest spełniona, to w połowie okresu prąd IBX nie osiąga ustalonej wartości, a meander nie osiąga odpowiedniej amplitudy i pojawia się błąd pomiaru. Na przykład w mierniku opisanym w [1], podczas pomiaru pojemności 1000 μF przy częstotliwości 1 Hz, stała czasowa jest zdefiniowana jako Cx R25 \u10d 910 uF - 0,91 Ohm \uXNUMXd XNUMX s. Połowa okresu oscylacji T / 2 wynosi tylko 0,5 s, dlatego w tej skali pomiary okażą się zauważalnie nieliniowe. Detektor synchroniczny składa się z klucza na tranzystorze polowym VT1, kluczowej jednostki sterującej na wzmacniaczu operacyjnym DA1.3 i kondensatora C10. Wzmacniacz operacyjny DA1.2 wysyła sygnał sterujący do klawisza VT1 podczas dodatniej półfali meandra, gdy jest ustawiona jego amplituda. Kondensator C10 przechowuje napięcie stałe emitowane przez czujkę. Z kondensatora C10 napięcie przenoszące informację o wartości pojemności Cx jest podawane poprzez repeater DA2.3 do mikroamperomierza RA1. Kondensatory C11, C12 - wygładzające. Z silnika zmiennego rezystora kalibracyjnego R22 napięcie jest usuwane do woltomierza cyfrowego o granicy pomiaru 2 V. Zasilacz (rys. 2) wytwarza napięcia bipolarne ±9 V. Napięcia odniesienia tworzą stabilne termicznie diody Zenera VD5, VD6. Rezystory R25, R26 ustawiają wymagane napięcie wyjściowe. Konstrukcyjnie źródło zasilania jest połączone z częścią pomiarową urządzenia na wspólnej płytce drukowanej.
W urządzeniu zastosowano rezystory zmienne typu SPZ-22 (R21, R22, R25, R26). Rezystory stałe R12 - R16 - typ C2-36 lub C2-14 z tolerancją ± 1%. Rezystancję R16 uzyskuje się poprzez szeregowe połączenie kilku wybranych rezystorów. Można zastosować inne typy rezystorów R12 - R16, ale należy je wybrać za pomocą omomierza cyfrowego (multimetru). Pozostałe stałe rezystory to dowolne o mocy rozpraszania 0,125 wata. Kondensator C10 - K53-1A, kondensatory C11 - C16 - K50-16. Kondensatory C1, C2 - K73-17 lub inne kondensatory metalowe, C3, C4 - KM-5, KM-6 lub inne kondensatory ceramiczne z TKE nie gorszym niż M750, należy je również wybrać z błędem nie większym niż 1% . Reszta kondensatorów - dowolna. Przełączniki SA1, SA2 - P2G-3 5P2N. Dopuszczalne jest użycie w projekcie tranzystora KP303 (VT1) z indeksami literowymi A, B, C, F, I. Tranzystory VT2, VT3 stabilizatorów napięcia można zastąpić innymi tranzystorami krzemowymi małej mocy o odpowiedniej strukturze. Zamiast OU K1401UD4 można użyć K1401UD2A, ale wtedy przy granicy „1000 pF” może wystąpić błąd z powodu przesunięcia wejścia układu różniczkującego utworzonego przez prąd wejściowy DA2.2 do R16. Transformator mocy T1 ma całkowitą moc 1 W. Dopuszczalne jest zastosowanie transformatora z dwoma uzwojeniami wtórnymi po 12 V każde, ale wtedy potrzebne są dwa mostki prostownicze. Do skonfigurowania i debugowania urządzenia wymagany jest oscyloskop. Dobrym pomysłem jest posiadanie miernika częstotliwości do sprawdzania częstotliwości oscylatora trójkątnego. Potrzebne będą również przykładowe kondensatory. Urządzenie zaczyna się regulować, ustawiając napięcia na +9 V i -9 V za pomocą rezystorów R25, R26. Następnie sprawdzane jest działanie trójkątnego generatora oscylacji (oscylogramy 1, 2, 3, 4 na ryc. 3). W obecności miernika częstotliwości częstotliwość generatora jest mierzona w różnych pozycjach przełącznika SA1. Dopuszczalne jest, aby częstotliwości różniły się od wartości 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, ale powinny one różnić się od siebie dokładnie 10 razy, gdyż prawidłowe odczyty przyrządu w różnych skalach zależą od Ten. Jeśli częstotliwości generatora nie są wielokrotnością dziesięciu, wówczas wymaganą dokładność (z błędem 1%) uzyskuje się, wybierając kondensatory połączone równolegle z kondensatorami C1 - C4. Jeśli pojemności kondensatorów C1 - C4 zostaną wybrane z wymaganą dokładnością, można obejść się bez pomiaru częstotliwości.
Następnie sprawdź działanie OS DA1.3 (oscylogramy 5, 6). Następnie ustawia się granicę pomiaru na „10 μF”, mnożnik ustawia się na pozycję „x1” i podłącza się przykładowy kondensator o pojemności 10 μF. Na wyjściu układu różniczkowego powinny pojawić się prostokątne, ale z zaciśniętymi, wygładzonymi frontami, oscylacje o amplitudzie około 2 V (oscylogram 7). Rezystor R21 ustawia odczyty urządzenia - odchylenie strzałki do pełnej skali. Woltomierz cyfrowy (na granicy 2 V) podłączamy do gniazd XS3, XS4, a rezystorem R22 ustawiamy odczyt 1000 mV. Jeśli kondensatory C1 - C4 i rezystory R12 - R16 są dokładnie dopasowane, to odczyty urządzenia będą wielokrotnościami na innych skalach, co można sprawdzić za pomocą kondensatorów wzorcowych. Pomiar pojemności kondensatora wlutowanego w płytkę z innymi elementami jest zwykle dość dokładny w granicach 0,1 - 10 000 mikrofaradów, z wyjątkiem sytuacji, gdy kondensator jest bocznikowany obwodem rezystancyjnym o niskiej rezystancji. Ponieważ jego rezystancja zastępcza zależy od częstotliwości Хс = 1/ωС, w celu zmniejszenia efektu bocznikowania innych elementów urządzenia konieczne jest zwiększenie częstotliwości pomiaru wraz ze spadkiem pojemności mierzonych kondensatorów. Jeżeli przy pomiarze kondensatorów o pojemności odpowiednio 10 000 mikrofaradów, 1000 mikrofaradów, 100 mikrofaradów, 10 mikrofaradów stosuje się odpowiednio częstotliwości 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, wówczas efekt bocznikowania rezystorów wpłynie na odczyt urządzenia z podłączonym równolegle rezystorem 300 Ohm (błąd około 4%) lub mniejszy. Podczas pomiaru kondensatorów o pojemności 0,1 i 1 mikrofarada przy częstotliwości 1 kHz błąd 4% będzie spowodowany wpływem rezystora połączonego równolegle, już o rezystancji odpowiednio 30 i 3 kOhm. W granicach 0,01 μF i 1000 pF wskazane jest sprawdzenie kondensatorów przy wyłączonych obwodach bocznikujących, ponieważ prąd pomiarowy jest mały (2 μA, 200 nA). Warto jednak przypomnieć, że niezawodność małych kondensatorów jest zauważalnie wyższa ze względu na konstrukcję i wyższe dopuszczalne napięcie. Czasami, na przykład, podczas pomiaru niektórych kondensatorów z dielektrykiem tlenkowym (K50-6 itp.) O pojemności od 1 mikrofarada do 10 mikrofaradów przy częstotliwości 1 kHz, pojawia się błąd, najwyraźniej związany z wewnętrzną indukcyjnością kondensatora i straty w jego dielektryku; odczyty przyrządów są mniejsze. Dlatego wskazane jest wykonywanie pomiarów przy niższej częstotliwości (na przykład w naszym przypadku przy częstotliwości 100 Hz), chociaż w tym przypadku właściwości bocznikowe rezystorów równoległych wpłyną już na ich wyższą rezystancję. literatura
Autor: W. Wasiliew, Nabierieżnyje Czełny
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ System sztucznej fotosyntezy do produkcji metanu ▪ MSP430 z Full-Speed USB 2.0 ▪ Efekt pamięci akumulatorów litowo-jonowych ▪ Karta graficzna ASUS GeForce GTX 780 DirectCU II OC ▪ TOSHIBA 2 i 4 gigabitowe układy pamięci flash
▪ sekcja serwisu Śmieszne łamigłówki. Wybór artykułu ▪ artykuł Łunin Michaił Siergiejewicz. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Czym jest efekt cieplarniany i jak wpływa na klimat Ziemi? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Wzmacniacz mocy Transceiver KB. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony