Приставка к мультиметру для измерения емкости конденсаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В журнале "Радио" опубликованы статьи [1, 2] с описаниями измерителей емкости конденсаторов. По мнению автора, наиболее удачный прибор описан в статье [1]. Им можно измерять емкость конденсаторов без выпаивания их из платы, что существенно ускоряет и упрощает ремонт и налаживание электронных устройств. На его основе разработано предлагаемое устройство. При разработке была поставлена задача собрать приставку к мультиметру или вольтметру на недорогих и широко доступных компонентах, простую в регулировке и налаживании, способную автономно работать на аккумуляторах пять дней в неделю по восемь часов в день.

В отличие от прототипа [1] приставка содержит стабилизированный повышающий преобразователь напряжения, узел контроля разрядки аккумуляторов и автоматического выключения. В приставке применены микропотребляющие операционные усилители. Для налаживания и калибровки прототипа [1] необходимо подбирать соответствующие конденсаторы. Налаживание и калибровка приставки выполняются намного проще и удобнее подстроенными резисторами.

Рис. 1

Рис. 2 (нажмите для увеличения)

Схема предлагаемой приставки показана на рисунке. Питается она от батареи GB1 из трех Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов. Зарядка батареи осуществляется от внешнего блока питания с выходным напряжением 8...12 В. Полевой транзистор VT1 стабилизирует ток зарядки, значение которого устанавливают подборкой резистора R2. Контроль за разрядкой батареи до напряжения 2,5...2,9 В осуществляет триггер на транзисторах VT4 и VT5. Он отключает приставку, предотвращая переразрядку аккумуляторов. Цепь R6VD5C3 предназначена для открывания транзистора VT4 при включении питания приставки переключателем SA1, который показан в положении "Зарядка".

Повышающий преобразователь напряжения содержит блокинг-генератор на транзисторах VT2 и VT3, трансформаторе Т1, конденсаторе С1, резисторах R1 и R3, а также выпрямители напряжения плюсовой (VD3C4) и минусовой (VD4C5) полярностей. Частота работы преобразователя - около 100 кГц, он работоспособен при входном напряжении 1,8...5 В, а его выходное напряжение стабилизировано на уровне ±(7±0,5) В.

Основные технические характеристики

• Пределы измерения емкости, мкФ минимальный.......0,001
• максимальный .......10000
• Погрешность измерения в процентах от предела, не более для емкости не больше 10 мкФ.......5
• для емкости больше 10 мкФ.......10
• Напряжение питания, В
• минимальное.......2,5
• максимальное.......5
• Потребляемый ток, мА, не более .......13
• Габаритные размеры, мм .......65x75x35
• Масса с батареей питания, г......200

Принцип работы предлагаемой приставки тот же, что и у прототипа. Генератор импульсов треугольной формы собран на ОУ DА 1.1, DA2.2, DA2.4. ОУ DA1.1 работает как компаратор, с его выхода сигнал прямоугольной формы поступает на вход интегратора на ОУ DA2.2, который преобразует прямоугольные импульсы напряжения в треугольные. Частота генератора определяется RC-цепями (R23C8 - 1 кГц, R24C9 - 100 Гц, R25C10 - 10 Гц, R26C11 - 1 Гц), которые переключаются мультиплексором DD1. Резисторы этих цепей подстроенные, ими устанавливают требуемую частоту генерации. В цепи обратной связи генератора стоит инвертор на ОУ DA2.4, обеспечивающий автоколебательный режим. На ОУ DA2.3 собран повторитель напряжения. С его выхода напряжение треугольной формы амплитудой 50 мВ подается на проверяемый конденсатор С*. Диоды VD21 и VD22 - защитные. На ОУ DA3 собран дифференциатор. Резистор R42 ограничивает ток, если проверяемый конденсатор пробит.

С помощью переключателя SA2 через диоды VD6-VD17 управляют мультиплексорами DD1 и DD2. В положениях с 1 -го по 5-е переключателя SA2 переключаются каналы с Х1 по Х5 мультиплексора DD2, обеспечивая измерение в пределах от 1 нф до 10 мкФ, а у мультиплексора DD1 открыт канал Х1, тем самым обеспечивая работу генератора на частоте 1 кГц. В положениях с 6-го по 8-е SA2 переключаются каналы с Х2 по Х4 мультиплексора DD1, это дает измерение значений емкости от 100 до 10000 мкФ на частотах 100, 10 и 1 Гц, а у мультиплексора DD2 остается открытым канал Х5.

С выхода операционного усилителя DA3 импульсы, амплитуда которых пропорциональна измеряемой емкости Сх, подаются на синхронный детектор, собранный на полевом транзисторе VT6 с узлом управления на ОУ DA1.2. С конденсатора-С7 через развязывающий повторитель напряжения на ОУ DA2.1 напряжение, также пропорциональное С*, подается на вольтметр или мультиметр, который должен находиться в режиме измерения напряжения не менее 1 В. Ёмкость конденсатора 07 должна быть не меньше 100 мкФ, иначе на пределе измерения 10000 мкФ и частоте генератора 1 Гц показания вольтметра будут нестабильными.

На пределах 1 нф и 0,01 мкФ проверяемый конденсатор целесообразно отключать от шунтирующих цепей.

Выводы об их влиянии на точность измерения емкости, сформулированные в [1] для прототипа, справедливы и для приставки.

Учитывая, что в приставке операционные усилители обрабатывают сигнал частотой не более 1 кГц, применена микросхема 1401УДЗ, содержащая четыре микропотребляющих ОУ. Ее допустимо заменить на 1463УД4 или четыре одиночные 140УД12. Следует обратить внимание на то, чтобы амплитуда колебаний на выходе генератора была одинаковой на всех частотах (1, 10, 100 и 1000 Гц). В противном случае уменьшают сопротивление резисторов R11 и R18, контролируя ток через них так, чтобы он не превышал 0,2 мА.

В приставке использованы подстроечные резисторы СПЗ-19 с допустимым отклонением ±10 %. Постоянные резисторы - С2-33, с допустимым отклонением ±5 %. Оксидные конденсаторы - К53-18. Конденсаторы С9-С11 - К73-17 или другие металлопленочные, конденсатор С8 - КМ5а или КМ56, с ТКЕ не хуже МПО или ПЗЗ. Возможно применение элементов поверхностного монтажа - резисторов Р1-12, Р1-16, конденсаторов К53-68, К10-50 или их импортных аналогов.

Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе типоразмера Ш4х4 из феррита 2000НМ проводом ПЭВ-2 диаметром 0,15мм. Обмотка I содержит 15 витков, обмотки II и III - по 35 витков.

ОУ DA3 выбран из серии 140УД14 из-за малого потребляемого тока и большого входного сопротивления. На пределе измерения 1 нф влияние его входного сопротивления скорректировано увеличением сопротивления резистора R43 с 10 (как в прототипе) до 12 МОм. Компенсацию влияния паразитной емкости приставки и щупов (установку нулевого выходного напряжения приставки на этом пределе измерения) осуществляют резистором R35. Применена нестандартная частотная коррекция ОУ DA3 конденсатором С18, которая устраняет паразитные колебания, так как дифференциатор склонен к самовозбуждению.

Налаживание приставки начинают с установки частоты генерации на каждом пределе подстроечными резисторами R23-R26. Затем подключают образцовый конденсатор емкостью 10 мкФ или немного меньше. Подстроечным резистором R16 устанавливают выходное напряжение в вольтах, равное одной десятой части емкости образцового конденсатора в микрофарадах. Далее приставку аналогично калибруют подстроечными резисторами R37-R40 на меньших пределах измерения по другим образцовым конденсаторам. Источник образцового напряжения - светодиод АЛ102ВМ (HL1) можно заменить на АЛ307ВМ или на цепь из нескольких последовательно соединенных кремниевых диодов из серии КД522. При необходимости образцовое напряжение регулируют подборкой сопротивления резистора R8 в пределах ±30 %. Если этого недостаточно, изменяют число диодов в цепи. Напряжение отключения устанавливают в пределах 2,5...2,9 В.

Зарядный ток аккумуляторов подбирают резистором R2. В экземпляре автора установлен ток 26 мА. При необходимости заменяют полевой транзистор КП302В (VT1) более мощным КП903В.

Литература

1. Васильев В. Измеритель емкости конденсаторов. - Радио, 1998, № 4, с. 36, 37; 2000, № 7, с. 50.
2. Кучин С. Прибор для измерения емкости. - Радио, 1993, № 6, с. 21-23.

Автор: А. Сучинский

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Космический кузнечик 04.05.2013 Компания SpaceX проводит испытания многоразовой ракетной системы Grasshopper, которая должна стать новым словом в деле выведения грузов в космос. В новом испытании ракета Grasshopper на тяге ракетного двигателя поднялась на высоту 250 м и на ракетной же тяге плавно опустилась на землю. Тест проводился в ветреную погоду, но тем не менее ракета надежно выдерживала свое вертикальное положение и совершила посадку с очень высокой точностью. Grasshopper представляет собой ракету высотой с 10-этажный дом. Это первый в истории ракетный летательный аппарат такого размера, способный взлетать и садиться вертикально, используя тягу главного ракетного двигателя. В SpaceX планируют создать на базе технологий Grasshopper возвращаемую ракету-носитель, причем ракету, которая будет приземляться в целости и сохранности, а не "бухаться" со всего маху в воду после полета на парашюте. В ближайших испытаниях Grasshopper-а максимальная высота подскока будет постоянно расти: 365 м, 760 м, 1500 м, 2300 м и 3500м. Максимальная продолжительность теста будет составлять приблизительно 160 секунд. Для испытания на высотах до 90 км будет построена новая версия Grasshopper на базе первой ступени ракеты-носителя Falcon 9. После завершения серии "прыжков" Grasshopper-а, в SpaceX планируют повторить управляемую посадку с первой ступенью ракеты-носителя Falcon 9. При этом первая управляемая посадка на воду состоится уже в этом году, а "сухая", на посадочную площадку, - в 2014 году.

Другие интересные новости:

▪ Микроконтроллер Toshiba со встроенным предварительным драйвером для управления электродвигателями

▪ Вечная мерзлота под угрозой

▪ Алюминиевые батарейки лучше литий-ионных

▪ Ноутбук LG Gram Style

▪ Воскрешение сердца после смерти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радио - начинающим. Подборка статей

▪ статья На кривой не объедешь кого-либо. Крылатое выражение

▪ статья Где и когда действовал самопроизвольный природный ядерный реактор? Подробный ответ

▪ статья Вулкан Фудзияма. Чудо природы

▪ статья Светомузыкальная установка Светлана. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Четыре карты меняются. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026