С този измервател на капацитет можете лесно да измервате всякакъв капацитет от единици pF до стотици микрофаради. Има няколко метода за измерване на капацитет. Този проект използва метода на интеграция.

Основното предимство на използването на този метод е, че измерването се основава на измерване на времето, което може да се направи доста точно на MC. Този метод е много подходящ за домашен измервател на капацитет и може лесно да се приложи на микроконтролер.

Принцип на работа на измервател на капацитет

Явленията, които възникват при промяна на състоянието на веригата, се наричат ​​преходни процеси. Това е една от основните концепции на цифровите схеми. Когато превключвателят на фигура 1 е отворен, кондензаторът се зарежда през резистора R и напрежението върху него ще се промени, както е показано на фигура 1b. Връзката, определяща напрежението на кондензатора, има формата:

Стойностите се изразяват в единици SI, t секунди, R ома, C фаради. Времето, през което напрежението на кондензатора достига стойността V C1, се изразява приблизително по следната формула:

От тази формула следва, че времето t1 е пропорционално на капацитета на кондензатора. Следователно капацитетът може да се изчисли от времето за зареждане на кондензатора.

Схема

За измерване на времето за зареждане са достатъчни компаратор и таймер на микроконтролер и цифров логически чип. Напълно разумно е да използвате микроконтролера AT90S2313 (модерният аналог е ATtiny2313). Изходът на компаратора се използва като тригер T C1. Праговото напрежение се задава от резисторен делител. Времето за зареждане не зависи от захранващото напрежение. Времето за зареждане се определя по формула 2, следователно не зависи от захранващото напрежение, защото съотношението във формулата VC 1 /E се определя само от коефициента на делителя. Разбира се, по време на измерване захранващото напрежение трябва да бъде постоянно.

Формула 2 изразява времето, необходимо за зареждане на кондензатора от 0 волта. Въпреки това е трудно да се работи с напрежение близо до нула поради следните причини:

• Напрежението не пада до 0 волта.Отнема време, докато кондензаторът се разреди напълно. Това ще доведе до увеличаване на времето за измерване.
• Необходимо време между стартоветезареждане и стартиране на таймера.Това ще доведе до грешка в измерването. За AVR това не е критично, защото това изисква само един тактов цикъл.
• Ток на утечка на аналоговия вход.Според листа с данни на AVR, утечката на ток се увеличава, когато входното напрежение е близо до нула волта.

За да се предотвратят тези трудности, бяха използвани две прагови напрежения VC 1 (0,17 Vcc) и VC 2 (0,5 Vcc). Повърхност печатна платкатрябва да са чисти, за да се сведат до минимум токовете на утечка. Необходимото захранващо напрежение за микроконтролера се осигурява от DC-DC преобразувател, захранван от батерия 1.5VAA. Вместо DC-DC преобразувател е препоръчително да използвате 9 Vбатерия и конвертор 78 Л05, за предпочитанеСъщо такане изключвайБПК, в противен случай могат да възникнат проблеми с EEPROM.

Калибриране

За да калибрирате долния диапазон:Използване на бутона SW1. След това свържете щифт #1 и щифт #3 на P1, поставете 1nF кондензатор и натиснете SW1.

За да калибрирате високия диапазон:Затворете пин #4 и #6 на конектор P1, поставете кондензатор 100nF и натиснете SW1.

Надписът „E4“, когато е включен, означава, че стойността на калибриране не е намерена в EEPROM.

Използване

Автоматично класиране

Зареждането започва през резистор 3.3M. Ако напрежението на кондензатора не достигне 0,5 Vcc за по-малко от 130 mS (>57nF), кондензаторът се разрежда и презарежда, но през резистор 3,3 kOhm. Ако напрежението на кондензатора не достигне 0,5 Vcc за 1 секунда (>440µF), надписът “E2”. Когато се измерва времето, капацитетът се изчислява и показва. Последният сегмент показва обхвата на измерване (pF, nF, µF).

Скоба

Можете да използвате част от гнездо като скоба. При измерване на малък капацитет (единици пикофаради) използването на дълги проводници е нежелателно.

Кондензаторите се използват в електрически вериги различни видове. На първо място, те се различават по капацитет. За да се определи този параметър, се използват специални измервателни уреди. Тези устройства могат да бъдат произведени с различни контакти. Съвременните модификации се отличават с висока точност на измерване. За да направите прост измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце, трябва да се запознаете с основните компоненти на устройството.

Как работи измервателният уред?

Стандартната модификация включва модул с разширител. Данните се показват на дисплея. Някои модификации работят на базата на релеен транзистор. Той може да работи на различни честоти. Заслужава обаче да се отбележи, че тази модификация не е подходяща за много видове кондензатори.

Уреди с ниска точност

Можете да направите ESR метър с ниска точност на капацитета на кондензатора със собствените си ръце, като използвате адаптерен модул. Първо обаче се използва разширителят. По-целесъобразно е да изберете контакти за него с два полупроводника. При изходно напрежение от 5 V, токът трябва да бъде не повече от 2 A. Филтрите се използват за защита на измервателния уред от повреди. Настройката трябва да се извършва при честота от 50 Hz. Тестер в в този случайтрябва да показва съпротивление не по-високо от 50 ома. Някои хора имат проблеми с катодната проводимост. В този случай модулът трябва да се смени.

Описание на модели с висока точност

Когато правите измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце, изчислението на точността трябва да се направи въз основа на линейния разширител. Индикаторът за претоварване на модификацията зависи от проводимостта на модула. Много експерти съветват да изберете диполен транзистор за модела. На първо място, той може да работи без загуба на топлина. Също така си струва да се отбележи, че представените елементи рядко се прегряват. Може да се използва контактор за измервателния уред с ниска проводимост.

За да направите прост, точен измервател на капацитета на кондензатора със собствените си ръце, трябва да се погрижите за тиристор. Посоченият елемент трябва да работи при напрежение най-малко 5 V. При проводимост от 30 микрона, претоварването в такива устройства като правило не надвишава 3 A. Филтрите се използват от различни типове. Те трябва да бъдат инсталирани след транзистора. Също така си струва да се отбележи, че дисплеят може да бъде свързан само чрез кабелни портове. За зареждане на глюкомера са подходящи 3 W батерии.

Как се прави модел от серия AVR?

Можете да направите измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце, AVR, само на базата на променлив транзистор. На първо място е избран контактор за модификация. За да настроите модела, трябва незабавно да измерите изходното напрежение. Отрицателното съпротивление на измервателните уреди не трябва да надвишава 45 ома. При проводимост от 40 микрона, претоварването в устройствата е 4 A. За да се осигури максимална точност на измерване, се използват компаратори.

Някои експерти препоръчват да избирате само отворени филтри. Те не се страхуват от импулсен шум дори при голямо натоварване. Полюсни стабилизатори в напоследъкса много търсени. Само мрежовите компаратори не са подходящи за модификация. Преди да включите устройството, се извършва измерване на съпротивлението. За качествени модели този параметъре приблизително 40 ома. В този случай обаче много зависи от честотата на модификацията.

Настройка и сглобяване на модел на базата на PIC16F628A

Да направите измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце с помощта на PIC16F628A е доста проблематично. На първо място, отворен трансивър е избран за сглобяване. Модулът може да се използва като регулируем тип. Някои експерти не препоръчват инсталирането на филтри с висока проводимост. Преди запояване на модула се проверява изходното напрежение.

Ако съпротивлението се увеличи, се препоръчва да смените транзистора. За да се преодолее импулсният шум, се използват компаратори. Можете също да използвате стабилизатори на проводници. Дисплеите често са от текстов тип. Те трябва да бъдат инсталирани през канални портове. Модификацията се конфигурира с помощта на тестер. Ако параметрите на капацитета на кондензаторите са твърде високи, струва си да замените транзисторите с ниска проводимост.

Модел за електролитни кондензатори

Ако е необходимо, можете да направите измервател на капацитет за електролитни кондензатори със собствените си ръце. Магазинните модели от този тип се отличават с ниска проводимост. Много модификации се правят на контакторни модули и работят при напрежение не повече от 40 V. Тяхната система за защита е клас RK.

Също така си струва да се отбележи, че броячите от този тип се характеризират с намалена честота. Техните филтри са само от преходен тип; те могат ефективно да се справят с импулсния шум, както и с хармоничните трептения. Ако говорим за недостатъците на модификациите, важно е да се отбележи, че те имат малък пропускателна способност. Те се представят лошо при условия на висока влажност. Експертите посочват и несъвместимост с жични контактори. Устройствата не могат да се използват във вериги с променлив ток.

Модификации за полеви кондензатори

Устройствата за полеви кондензатори се характеризират с намалена чувствителност. Много модели могат да работят от контактори с права линия. Най-често се използват устройства от преходен тип. За да направите сами модификацията, трябва да използвате регулируем транзистор. Филтрите се инсталират в последователен ред. За тестване на измервателния уред първо се използват малки кондензатори. В този случай тестерът открива отрицателно съпротивление. Ако отклонението е повече от 15%, е необходимо да се провери производителността на транзистора. Изходното напрежение на него не трябва да надвишава 15 V.

2V устройства

При 2 V, направете си сам измервател на капацитет на кондензатор е доста лесно да се направи. На първо място, експертите препоръчват да се подготви отворен транзистор с ниска проводимост. Също така е важно да изберете добър модулатор за него. Компараторите обикновено се използват с ниска чувствителност. Защитната система на много модели се използва в серията KR на мрежести филтри. За преодоляване на импулсни колебания се използват вълнови стабилизатори. Също така си струва да се отбележи, че сглобяването на модификацията включва използването на три-щифтов удължител. За да настроите модела, трябва да използвате контактен тестер, като съпротивлението не трябва да бъде по-малко от 50 ома.

3V модификации

Когато сгъвате измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце, можете да използвате адаптер с разширител. По-препоръчително е да изберете транзистор от линеен тип. Средно проводимостта на измервателния уред трябва да бъде 4 микрона. Също така е важно да закрепите контактора преди инсталирането на филтрите. Много модификации включват и трансивъри. Тези елементи обаче не могат да работят с полеви кондензатори. Максималният им параметър на капацитет е 4 pF. Защитната система на моделите е клас RK.

4 V модели

Разрешено е да сглобявате измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце само с помощта на линейни транзистори. Моделът ще изисква и висококачествен разширител и адаптер. Според експерти е по-препоръчително да се използват филтри от преходен тип. Ако разгледаме пазарните модификации, те могат да използват два разширителя. Моделите работят на честота не повече от 45 Hz. В същото време тяхната чувствителност често се променя.

Ако сглобите обикновен измервателен уред, тогава контакторът може да се използва без триод. Има ниска проводимост, но е в състояние да работи при голямо натоварване. Също така си струва да се отбележи, че модификацията трябва да включва няколко полюсни филтъра, които ще обърнат внимание на хармоничните трептения.

Модификации с един разширител на кръстовището

Да направите измервател на капацитет на кондензатор със собствените си ръце на базата на разширител с един преход е доста просто. На първо място, препоръчително е да изберете модул с ниска проводимост за модификация. Параметърът на чувствителността трябва да бъде не повече от 4 mV. Някои модели имат сериозен проблем с проводимостта. Обикновено се използват транзистори от вълнов тип. При използване на мрежести филтри тиристорът се нагрява бързо.

За да избегнете подобни проблеми, се препоръчва да инсталирате два филтъра на мрежестите адаптери наведнъж. В края на работата остава само запояване на компаратора. За подобряване на производителността на модификацията са инсталирани стабилизатори на канали. Също така си струва да се отбележи, че има устройства, базирани на променливи контактори. Те могат да работят на честота не повече от 50 Hz.

Модели, базирани на разширители с две кръстовища: монтаж и конфигурация

Съвсем лесно е да сглобите цифров измервател на капацитет на разширители с две кръстовища със собствените си ръце. За нормална работа на модификациите обаче са подходящи само регулируеми транзистори. Също така си струва да се отбележи, че по време на монтажа трябва да изберете импулсни компаратори.

Дисплеят на устройството е линейни. В този случай портът може да се използва за три канала. За решаване на проблеми с изкривяване във веригата се използват филтри с ниска чувствителност. Също така си струва да се отбележи, че модификациите трябва да бъдат сглобени с диодни стабилизатори. Моделът е конфигуриран с отрицателно съпротивление от 55 ома.

Направи си сам измервател на капацитет на кондензатор— по-долу има диаграма и описание на това как без много усилия можете самостоятелно да направите устройство за тестване на капацитета на кондензатори. Такова устройство може да бъде много полезно при закупуване на контейнери на радиоелектронния пазар. С негова помощ може лесно да се идентифицира некачествен или дефектен елемент за съхранение на електрически заряд. Принципната схема на този ESR, както обикновено го наричат ​​повечето инженери по електроника, не е нищо сложно и дори начинаещ радиолюбител може да сглоби такова устройство.

Освен това измервателят на капацитета не изисква дълго време и големи финансови разходи за неговото сглобяване; отнема буквално два до три часа, за да се направи сонда с еквивалентно серийно съпротивление. Също така не е необходимо да бягате до магазин за радио - всеки радиолюбител вероятно ще има неизползвани части, подходящи за този дизайн. Всичко, от което се нуждаете, за да възпроизведете тази схема, е мултиметър от почти всеки модел, но за предпочитане такъв, който е цифров и има дузина части. Няма нужда да правите никакви промени или надстройки на цифровия тестер; всичко, което трябва да се направи с него, е да се запоят щифтовете на частите към необходимите подложки на неговата платка.

Схематична диаграма на ESR устройството:

Списък на елементите, необходими за сглобяване на измервателния уред:

Един от основните компоненти на устройството е трансформатор, който трябва да има коефициент на завъртане 11:1. Феритно пръстеновидно ядро ​​M2000NM1-36 K10x6x3, което първо трябва да бъде обвито с изолационен материал. След това навийте първичната намотка върху нея, като подредите намотките според принципа - завой до завой, докато запълвате целия кръг. Вторичната намотка също трябва да бъде направена с равномерно разпределение по целия периметър. Приблизителният брой завъртания в първичната намотка за пръстена K10x6x3 ще бъде 60-90 завъртания, а вторичната трябва да бъде единадесет пъти по-малка.

Можете да използвате почти всеки силициев диод D1 с обратно напрежение от поне 40v, ако наистина не се нуждаете от супер точност на измерванията, тогава KA220 е доста подходящ. За да определите по-точно капацитета, ще трябва да инсталирате диод с малък спад на напрежението във версията за директно свързване - Шотки. Защитният потискащ диод D2 трябва да бъде проектиран за обратно напрежение от 28v до 38v. Силициев p-n-p транзистор с ниска мощност: например KT361 или негов аналог.

Измерете стойността на ESR в диапазона на напрежението от 20v. При свързване на конектора на външен измервателен уред ESR приставката към мултиметъра незабавно превключва в режим на работа за тестване на капацитета. В този случай на устройството ще се покаже визуално показание от около 35 v в тестовия диапазон от 200 v и 1000 v (това зависи от използването на супресорен диод). В случай на тестване на капацитет при 20 волта, показанието ще се покаже като „извън границите на измерване“. Когато конекторът на външния измервателен уред бъде изключен, EPS приставката моментално преминава в режим на работа като обикновен мултицет.

Заключение

Принципът на работа на устройството е, че за да започнете да работите с устройството, трябва да включите адаптера в мрежата и измервателят на ESR се включва; когато ESR е изключен, мултицетът автоматично преминава в режим на стандартно изпълнение функции. За да калибрирате устройството, трябва да изберете постоянен резистор, така че да съответства на скалата. За по-голяма яснота снимката е по-долу:

Когато сондите са окъсени, на скалата на мултиметъра ще се покаже 0,00-0,01; това показание означава грешка на инструмента в диапазона на измерване до 1 ом.

Тази статия предоставя елементарна схема на измервател на капацитет на логически чип. Такова класическо и елементарно схемно решение може да се възпроизведе доста бързо и лесно. Следователно тази статия ще бъде полезна за начинаещ радиолюбител, който планира да сглоби основен измервател на капацитет на кондензатор.

Работа на веригата на измервателния капацитет:

Списък на елементите на измервателния капацитет:

R1- R4 – 47 KOhm

R5 – 1,1 KOhm

C3 – 1500 pF

C4 – 12000 pF

C5 –0,1 µF

C измер. – кондензатор, чийто капацитет искате да измерите

SA1 – ролков превключвател

DA1 – K155LA3 или SN7400

VD1-VD2– KD509 или аналог 1N903A

PA1 – Глава на показалеца (общ ток на отклонение 1 mA, съпротивление на рамката 240 Ohm)

XS1- XS2 – конектори крокодил

Тази версия на измервателя на капацитета на кондензатора има четири диапазона, които могат да бъдат избрани чрез превключвател SA1. Например в позиция “1” можете да измервате кондензатори с капацитет 50 pF, в позиция “2” - до 500 pF, в позиция “3” - до 5000 pF, в позиция “4” - до 0,05 µF.

Елементите на микросхемата DA1 осигуряват достатъчен ток за зареждане на измерения кондензатор (C измерен). Особено важно за точността на измерването е да изберете правилно диоди VD1-VD2, те трябва да имат еднакви (най-сходни) характеристики;

Настройка на веригата за измерване на капацитет:

Настройката на такава верига е доста проста; трябва да свържете C change. с известни характеристики (с известен капацитет). Изберете необходимия диапазон на измерване с превключвателя SA1 и завъртете копчето на строителния резистор, докато постигнете желаното отчитане на индикаторната глава PA1 (препоръчвам да го калибрирате в съответствие с вашите показания, това може да стане чрез разглобяване на индикаторната глава и залепване нова скала с нови надписи)

Преди почти две години си купих цифров измервател на капацитет и, може да се каже, взех първото нещо, което ми попадна. Бях толкова уморен от неспособността на мултиметъра Mastech MY62 да измерва капацитета на кондензатори, по-голям от 20 микрофарада, и не измерваше правилно по-малко от 100 пикофарада. Харесах две неща за SM-7115A:

1. Измерва целия необходим диапазон
2. Компактен и удобен

Платени 750 рубли. Искрено вярвах, че не си струва парите, а цената беше „надута“ поради пълната липса на конкурентни продукти. Страната на произход е, разбира се, Китай. Освен това се страхуваше, че ще „измисли“; беше сигурен в това - но напразно.

Капацитетметърът и проводниците към него бяха опаковани в полиетилен, всеки в своя собствена обвивка и поставени в кутия от дебел картон, свободното пространство беше запълнено с пенопласт. Кутията съдържаше и инструкции на английски. Габаритните размери на устройството са 135 х 72 х 36 мм, тегло 180 грама. Цветът на корпуса е черен, предният панел има лилав оттенък. Има индикатор с течни кристали, девет диапазона на измерване, две позиции на изключване, регулатор за настройка на нулата, 15 сантиметрови проводници с различни цветове (червено - черно), с които измерваният кондензатор е свързан към устройството, завършващ с щипки тип "крокодил" и гнездата на корпуса на устройството, за тяхното свързване, са маркирани с цветово обозначение на съответния поляритет, допълнително е възможно измерване без тях (което повишава точността), за което има две удължени гнезда, които са подписани със символа на; кондензаторът, който се измерва. Използва се 9-волтова батерия и има функция за автоматична индикация на разреждането й. Трицифрен течнокристален индикатор +1 знак след десетичната запетая, диапазонът на измерване, обявен от производителя е от 0,1 pF до 20000 μF, с възможност за регулиране на диапазона на измерване от 0 до 200 pF, за настройка на нула, в рамките на +/- 20 pF , време на едно измерване 2-3 секунди.

Таблица на допустимите грешки в измерванията, индивидуално по диапазон. Предоставя се от производителя.

В задната половина на кутията има интегрирана стойка. Това дава възможност за по-компактно поставяне на глюкомера на работното място и подобрява видимостта на течнокристалния дисплей.

Отделението за батерии е напълно автономно, просто преместете капака му настрани. Удобството е незабележимо, когато го има.

За да премахнете задния капак на кутията, просто развийте един винт. Най-тежкият компонент на печатната платка е предпазителят от 500 mA.

Работата на измервателния уред се основава на метода на двойното интегриране. Сглобява се на логически броячи HEF4518BT - 2 бр., ключ HEF4066BT, десетичен брояч с декодер HCF4017 и SMD транзистори: J6 - 4 бр., M6 - 2 бр.

Като развиете още шест винта, можете да видите другата страна на печатната платка. Променливият резистор, използван за настройка на „0“, е позициониран така, че да може лесно да бъде заменен, ако е необходимо. Отляво са контактите за свързване на измервания кондензатор, тези отгоре са за директно свързване (без проводници).

Устройството не се настройва незабавно на нулева референтна точка, но коригираното отчитане остава. Много по-лесно е да направите това с изключени проводници.

За да демонстрирате ясно разликата в точността на измерване, когато различни начиниизмервания (с и без проводници) Взех малки кондензатори с фабрична маркировка - 8.2 pF

Видео преглед на устройството

Без проводници С проводници
№1 8 pF 7.3 pF
№2 7,6 pF 8,3 pF
№3 8.1 pF 9.3 pF

Всичко е ясно, измерванията определено ще бъдат по-точни без кабели, въпреки че несъответствието е практически в рамките на 1 pF. Също така многократно измервах кондензаторите на платките - показанията на измерванията на работещите са напълно адекватни според стойността, посочена върху тях. Без да сме много придирчиви, можем да кажем, че качеството на измерване на устройството е доста високо.

Недостатъци на устройството

• нулирането не се извършва веднага,
• контактните остриета, за измерване без проводници, нямат еластичност, след като са разхлабени начална позицияне се връщай
• Уредът не е оборудван с контейнер за калибриране.

Изводи

Като цяло съм доволен от устройството. Измерва добре, компактен е (лесно се побира в джоба), така че на радио пазара вземам не това, което дават, а това, което ми трябва. Смятам да го модифицирам, когато имам време: смяна на потенциометъра и контактите за директно измерване. Неговата диаграма или нещо подобно можете да намерите в раздела. Той го каза „както е“ и вие сами можете да решите дали си струва да добавите такова устройство към домашната си лаборатория. Автор - Бабай.