|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Mikrofaradometr. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa W artykule opisano miernik pojemności kondensatorów niepolarnych i tlenkowych oparty na mikrokontrolerze PIC16F876A. Zakres pomiaru pojemności - 1...999 103 uF - podzielony na dwa podzakresy. Wyniki pomiarów są wskazywane przez trzycyfrowy wskaźnik cyfrowy LED z automatycznym ustawianiem punktu dziesiętnego. Pewien wpływ równoważnej rezystancji szeregowej na dokładność pomiaru przy wyższym limicie jest kompensowany przez kalibrację przyrządu. W praktyce radioamatorskiej konieczność pomiaru dużych wartości pojemności elektrycznej jest oczywista. Wiele nowoczesnych multimetrów posiada funkcję pomiaru pojemności kondensatora, ich górna granica nie przekracza 20-100 μF, a gdy zakres przekracza tę granicę, dokładność pomiaru ulega znacznemu zmniejszeniu [1]. Profesjonalne mierniki RLC mierzą pojemność do 1 F lub więcej [2], ale ze względu na wysoki koszt nie są powszechnie dostępne dla większości radioamatorów. Czasopismo „Radio” opisuje kilka urządzeń do pomiaru pojemności kondensatorów tlenkowych [3,4]; są one zwykle projektowane w formie przedrostków i opierają się na pośrednich metodach pomiaru. Jednocześnie, wykorzystując nowoczesną bazę pierwiastkową i podstawowe zależności fizyczne, można zbudować proste urządzenie o odpowiednio wysokich właściwościach metrologicznych. Proponowane urządzenie wykorzystuje zasadę proporcjonalności ładunku Q pojemności elektrycznej C przy stałej wartości napięcia U: C = Q/U; gdzie Q = To. Z kolei przy zadanym prądzie ładowania ładunek kondensatora jest proporcjonalny do czasu przepływu prądu ładowania [5]. Технические характеристики Zakres pomiarowy, µF .. ..1...999 103
Urządzenie oparte jest na mikrokontrolerze PIC16F876A [6], który realizuje wszystkie główne funkcje: sterowanie procesem pomiarowym, obliczanie jego wyników oraz wyświetlanie na wskaźniku uzyskanej wartości mierzonej pojemności.
Schemat ideowy urządzenia pokazano na ryc. 1. Mikrokontroler DD1 pracuje zgodnie z programem, którego kody podano w tabeli. Po włączeniu zasilania i inicjalizacji mikrokontrolera urządzenie pracuje w trybie automatycznym. Wyjście RA0 jest skonfigurowane jako wejście komparatora, RA3 to wejście napięcia odniesienia komparatora, RCO, RC1 to wyjścia do sterowania źródłami prądu ładowania, RC2 to wyjście do załączania rozładowania mierzonego kondensatora . Cykl pomiarowy rozpoczyna się od rozładowania kondensatora przez tranzystor VT2 i rezystor R5. Następnie włącza się źródło prądu ładowania równego 1 mA na tranzystorze VT3 [5]. Napięcie na kondensatorze zaczyna rosnąć. Gdy osiągnie wartość około 1 V, równą napięciu odniesienia na wejściu RA3, mikrokontroler DD1 przerywa proces ładowania i ustala czas jego trwania. Jeżeli napięcie na mierzonym kondensatorze nie osiągnie wzorcowego w ciągu 1,2 s, następuje przejście do najwyższej granicy pomiaru: włączone jest źródło prądu równe 1 A, na tranzystorze VT1, wskazanie „x1000” i pomiar jest powtarzany. Następnie mikrokontroler oblicza wartość zmierzonej pojemności z czasu ładowania, prądu ładowania i napięcia kondensatora, uwzględniając granicę pomiaru i odpowiedni współczynnik kalibracji. Cykl pomiarowy jest okresowo powtarzany. Dynamiczne wskazanie wyników jest zorganizowane na trzycyfrowym wskaźniku LED HG1-HG3, tranzystorach VT5-VT7 i portach mikrokontrolera RC3-RC5, RBO-RB7 zgodnie z klasycznym schematem. Przyciski SB1-SB3 podłączone do portów RA1, RA2, RA5 służą do wprowadzania współczynników kalibracji podczas konfiguracji i sprawdzania urządzenia. Przycisk "Mode" - wejdź w tryb kalibracji, wybierz współczynnik, przełącz na tryb pomiaru. Przyciski „+” i „-” - ustawianie wartości wybranego współczynnika w zakresie od 1 do 255. Współczynnik kalibracji dla zakresu „uF” wyświetlany jest bez kropek dziesiętnych, dla „uFx1000” - z przecinkiem w jednostkach miejsce. Ustawione wartości są automatycznie zapisywane w pamięci mikrokontrolera, przechowywane tam po wyłączeniu zasilania i odczytywane po włączeniu urządzenia. Kod źródłowy programu sterującego napisany jest w języku C w środowisku programistycznym MPLAB IDE w wersji 6.5 [7] wyposażonym w kompilator PICC w wersji 8.05PL1 [8].
Konstrukcyjnie urządzenie jest zaprojektowane w obudowie z multimetru M838 (patrz zdjęcie na ryc. 2). Do zasilania wykorzystywany jest prostownik zewnętrzny (we wtyczce sieciowej), zapewniający napięcie wyjściowe 9…12 V przy prądzie do 1 A. Wśród dostępnych w sprzedaży np. BP7N-12-1000 jest odpowiedni. Na płytce urządzenia zainstalowany jest regulator napięcia DA1. Konieczne jest przylutowanie wyprowadzeń kondensatora tlenkowego C1 o pojemności co najmniej 2 mikrofaradów dla napięcia 1 V do podkładek stykowych X1000, X16. Odbędzie się to w komorze baterii obudowy przyrządu.
Płytka drukowana miernika - z dwustronnym okablowaniem drukowanym i dwustronnym rozmieszczeniem części; jego główne wymiary pokazano na ryc. 3. Rysunek płytki drukowanej od strony instalacji wskaźników pokazano na ryc. 4, a od strony instalacji mikroukładu i tranzystorów - na ryc. 5. Aby uformować przelotki w płytce wywiercono otwory o średnicy 0,5 mm, w które przynitowano i wlutowano odcinki wyprowadzeń z rezystorów MLT-0,25. Mikrokontroler DD1 należy zamontować na płytce urządzenia w panelu z zaciskami sprężynowymi. Wygląd zamontowanej tablicy pokazano na zdjęciu ryc. 6, 7.
Urządzenie wykorzystuje rezystory MLT lub podobne; rezystor R5 - z drutu manganinowego o średnicy 1 mm i długości 15 mm można użyć czujnika prądu z multimetru M838. Większość kondensatorów to seria KM, K10-17, tlenkowa - K53-4, K53-14, K52-1 i C1 (1000 uF) - K50-35. Rezonator kwarcowy - o częstotliwości 10...12 MHz w obudowie NS-49. Przyciski - mały zegar SWT2, TS-A1PS-130. Wskaźniki LED TR319 można zastąpić dowolnymi innymi o tym samym układzie pinów, np. SA05-11HWA. Tranzystor VT2 to potężny tranzystor polowy o prądzie spustowym co najmniej 10 A i rezystancji źródła spustu nie większej niż 0,1 Ohm. Zaciski ХЗ, Х4 są podobne do tych używanych w multimetrze M838. Stabilizator DA1 i tranzystor VT1 są instalowane na płytowych radiatorach o powierzchni odpowiednio 12 i 5 cm2.
Konfiguracja urządzenia rozpoczyna się przed zainstalowaniem mikrokontrolera w panelu na płytce. Włącz zasilanie przełącznikiem SA1 i sprawdź obecność i poprawność napięcia zasilania 5 V na stykach panelu mikrokontrolera. Napięcie na pinach 1-3, 7 powinno być w przybliżeniu równe napięciu zasilania, na pinach 14-16 około 4 V, a na pinach 21-28 napięcie jest bliskie zeru. Następnie sprawdzają działanie przycisków SB1-SB3: naciskając je kontrolują pojawienie się niskiego poziomu na wejściach RA1, RA2, RA5. Obwody wskazań dynamicznych są sprawdzane przez szeregowe podłączenie wspólnego przewodu do odpowiednich zacisków portów RBO-RB7 i RC3-RC5: w tym przypadku obserwuje się świecenie określonych segmentów w wybranej cyfrze. Źródła prądu są włączane kolejno poprzez podanie niskiego poziomu na styki 11, 12, natomiast amperomierz musi być podłączony do gniazd X4, X0 zamiast mierzonego kondensatora. Po włączeniu przez obwód RC0,5 prąd musi mieścić się w zakresie 1 ... 1 mA; i przez obwód RC0,5 - 1 ... 1 A. Obwód rozładowania jest sprawdzany przy włączonym źródle prądu 5 A poprzez przyłożenie napięcia +13 V do pinu 4. Odczyty woltomierza podłączonego do gniazd XXNUMX, XXNUMX powinien spaść do zera. Następnie po wyłączeniu zasilania włóż zaprogramowany mikrokontroler do panelu i włącz urządzenie. Wyświetlacz powinien pokazywać odczyty bliskie zeru, wskaźnik „Cycle” (HL1) świeci się z przerwami, a wskaźnik „x1000” (HL2) nie świeci. Teraz możesz wykonać pomiary próbne, aby ocenić wydajność urządzenia jako całości. Uzyskane wyniki mogą znacznie różnić się od prawdziwych ze względu na duży rozrzut parametrów źródeł prądu, błąd w ustawieniu napięcia odniesienia, błąd komparatora, częstotliwość zainstalowanego rezonatora kwarcowego i szereg innych mniej zauważalnych czynniki. Wymagana kalibracja przyrządu. Do kalibracji miernika potrzebne są cztery kondensatory wzorcowe o różnych wartościach znamionowych: dwa - dla zakresu „μF” o pojemności 100...900 μF, dwa - dla zakresu „μF x1000” o pojemności powyżej 10000 XNUMX μF. Aby dokładnie określić ich pojemność, wskazane jest użycie sprawdzonego licznika przemysłowego lub jakiejś metody pośredniej. Wykonując pomiary i zmieniając współczynniki kalibracji zgodnie z odczytami urządzenia, dopasowuje się rzeczywistą wartość pojemności kondensatorów kalibracyjnych i odczyty urządzenia. Po kalibracji przyrząd jest gotowy do użycia. Przy najwyższej granicy pomiaru odczyty urządzenia zależą w pewnym stopniu od równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) mierzonego kondensatora; wyraża się to niedoszacowaniem rzeczywistej wartości pojemności. Aby upewnić się, że błąd urządzenia nie przekracza określonej wartości, EPS nie powinien przekraczać 0,1 oma. Dla sprawnych kondensatorów tlenkowych o pojemności powyżej 1000 μF średnia wartość statystyczna ESR mieści się w tych granicach [9], jej wpływ jest kompensowany podczas kalibracji urządzenia. Dla bardziej obiektywnej oceny wydajności kondensatorów tlenkowych konieczny jest wspólny pomiar pojemności i ESR - to temat kolejnego opracowania. Doświadczenie z opisywanym miernikiem wykazało jego dobre cechy konsumenckie: dokładność, długoterminową stabilność odczytów, łatwość użytkowania. Pozwala na przeprowadzenie niezbędnych pomiarów, które powstają podczas rozwoju, produkcji i naprawy sprzętu elektronicznego. Program mikrokontrolera można pobrać stąd. literatura
Autor: A. Topnikov, Uglicz, obwód jarosławski; Publikacja: radioradar.net
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Konstelacja satelitarna 1600 urządzeń ▪ Mikroprocesorowe protezy kończyn ▪ Procesory Zhaoxin KaiXian KX-6780A i KX-U6880A ▪ Toyota BLAID: przyszłościowe urządzenie do noszenia dla niewidomych
▪ sekcja serwisu Audio Art. Wybór artykułu ▪ artykuł o lodówce. Historia wynalazku i produkcji ▪ artykuł Który słynny tenor śpiewał kiedyś potajemnie arię na bas bezdźwięczny? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Operator zakładów rozwłókniania. Opis pracy ▪ artykuł Multiwibrator - flasher. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł o tamburynie. Sekret ostrości
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