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:

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Мини-ПК GMKtec Evo-X5 Pro 09.10.2026

Компания GMKtec представила Evo-X5 Pro, оснащенный топовым процессором AMD Ryzen AI Max+ Pro 495 из семейства Gorgon Halo и впечатляющим объемом оперативной памяти - 192 ГБ LPDDR5X-8533. Главная особенность компьютера - используемый процессор. Ryzen AI Max+ Pro 495 является самой мощной моделью в линейке Ryzen AI Max+ 400, известной под кодовым названием Gorgon Halo. В отличие от серии Ryzen AI 400, или Gorgon Point, где применяется комбинация крупных ядер Zen 5 и компактных Zen 5c, Gorgon Halo полностью отказался от Zen 5c. Все 16 ядер Ryzen AI Max+ Pro 495 относятся к архитектуре Zen 5, благодаря чему процессор способен одновременно обрабатывать до 32 потоков. По своим характеристикам чип предлагает базовую частоту 3,1 ГГц и способен разгоняться до 5,2 ГГц в режиме Boost. Объем кеш-памяти третьего уровня составляет 64 МБ. Фактически Ryzen AI Max+ Pro 495 можно рассматривать как мобильный аналог Ryzen 9 9950X, но с существенно меньшим энергопотреблением. Именно сочетание высокой ...>>

Плоская Вселенная не обязательно бесконечна 08.10.2026

Как устроено пространство Вселенной - один из фундаментальных вопросов современной космологии. На первый взгляд может показаться, что если пространство не имеет заметной кривизны, то оно должно простираться бесконечно во всех направлениях. Однако геометрия и топология пространства - не одно и то же, поэтому плоская Вселенная вовсе не обязана быть бесконечной. Новые результаты американских ученых позволяют увереннее говорить о геометрии космоса, но одновременно показывают, почему вопрос о его истинных размерах остается открытым. Ключом к определению геометрии Вселенной стал космический микроволновый фон (CMB) - излучение, сохранившееся с ранних этапов ее развития. Оно представляет собой своеобразный космический снимок очень молодой Вселенной, а распределение температуры в этом излучении содержит информацию о свойствах пространства, через которое свет распространялся на протяжении миллиардов лет. Анализируя характерные особенности CMB, исследователи могут проверять, соответствует ли н ...>>

Случайная новость из Архива Беспилотные автомобили Volvo 06.08.2013 Компания Volvo, как и многие другие автопроизводители, заинтересована в создании машин, способных ездить без водителя. Ей, конечно, хочется опередить всех, даже Google, поэтому она уже давно разрабатывает соответствующую технологию. На днях она прошла очередную серию полевых испытаний, результатами которых Volvo осталась очень довольна. Официально основной целью создания системы беспилотного управления машиной Volvo называет стремление снизить количество аварий и жертв на дорогах к 2020 году. В принципе, это действительно может быть именно так, поскольку ее автомобили считаются одними из самых безопасных в мире. В состав ее системы автономного управления машинами входит сразу несколько технологий, в том числе и те, что уже давно присутствуют в серийных автомобилях. В частности, разработка Volvo включает функцию обнаружения пешеходов на дорогах и других препятствий - транспортных средств, повреждений дорожного покрытия и так далее. Естественно, соответствующие датчики связаны с тормозной системой. Вместе с этим Volvo обучает свои автомобили парковаться без водителя, ездить в составе колонны (одна машина ведущая и управляется человеком, остальные беспилотные едут строго за ней на определенной скорости). Круиз-контроль, само собой, тоже станет частью этой системы. И к слову о парковке: управлять автомобилем, пытающимся аккуратно припарковаться у обочины, можно будет прямо со смартфона или планшетного компьютера - Volvo разрабатывает соответствующие приложения. При сохранении текущих темпов развития новой технологии Volvo она вполне может стать частью серийно выпускаемых ею автомобилей уже к концу следующего года.

Другие интересные новости:

▪ Созданы растения, живущие в полной темноте

▪ Безвредные бактерии становятся смертельными

▪ Мертвые клетки препятствуют иммунной реакции

▪ О воспалении ожога предупредит светящаяся повязка

▪ Светящиеся отпечатки пальцев

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД). Подборка статей

▪ статья Вертер и Шарлотта. Крылатое выражение

▪ статья Составляли ли когда-нибудь континенты одно целое? Подробный ответ

▪ статья Орех Гиндса. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Шоколад. Простые рецепты и советы

▪ статья Автоматика и телемеханика. Автоматическое ограничение повышения напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026