C-тестер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В радиолюбительской мастерской, рядом с различными измерительными приборами, может занять хоть и скромное, но вполне законное место "С-тестер" (СТ) для измерения электрической емкости "микрофарадных" конденсаторов. Измерять емкость таких конденсаторов приходится нечасто. Поэтому совместно с СТ предполагается использование внешних приборов: секундомера или часов с секундной стрелкой и, в некоторых случаях, многопредельного миллиамперметра (тестера). Этим достигается предельная простота, малые габариты и низкая стоимость СТ. Собранный по схеме, приведенной на рис.1, он не потребует настройки, градуировки, подбора деталей и обеспечит относительную погрешность измерения не более ±10% (без учета погрешности внешних приборов) в диапазоне 5...10000 мкФ. Такая погрешность измерения для указанных конденсаторов допустима в большинстве практических случаев. При необходимости она может быть существенно уменьшена.

Рис.1. Принципиальная схема С-тестера

В схеме СТ осуществлен принцип косвенного определения электрической емкости конденсатора по времени его разрядки от начального напряжения до некоторого конечного, находящегося в фиксированном отношении к начальному. При начальном напряжении, равном Е, напряжение на конденсаторе U при его разрядке подчиняется уравнению: U = E e ^{-t / RC}, (1) откуда C = t/R * 1/(/nE - /nU), (2)

Примем: t = RC. (3)

Подставляя значение t из (3) в формулу (1), получим: U = E / e, (4) то есть при соблюдении условия формулы (4) емкость из (3) определяется так: C = t / R. (5)

Таким образом, согласно формуле (5), при начальном напряжении, равном Е, и конечном напряжении, рассчитанном согласно формуле (4), значение измеряемой емкости прямо пропорционально времени t. Примем сопротивление резистора R равным 1 МОм. Тогда емкость конденсатора в соответствии с формулой (5) будет определяться C = t 10 ^-6 (Ф) = t (мкФ), (6) т.е. емкость конденсатора С в микрофарадах численно равна времени его разрядки t в секундах. В СТ предусмотрены три диапазона измерения емкости с декадными множителями х1, х10, х100 и разрядные резисторы с сопротивлениями 1 МОм, 100 кОм, 10 кОм соответственно. С учетом этого формула (6) будет выглядеть C = t n, (7) где: С - емкость, мкФ; n - множитель диапазона (1, 10 или 100).

СТ устроен и работает следующим образом. К клеммам "Сх" подключается измеряемый конденсатор (с соблюдением полярности для полярных конденсаторов). Конденсатор одним своим выводом через цепочку нормально замкнутых контактов кнопок SB1, SB2, SB3, маркированных "х1", "х10", и "х100", резистор R4, ограничивающий ток зарядки конденсатора, и выключатель питания SA1 подключен к источнику питания G1. Другой вывод конденсатора подключен к общему проводу через клеммы "lут" и "корпус", замкнутые перемычкой (на рис.1 перемычка не показана). При включении питания тумблером SA1 конденсатор заряжается до напряжения питания. Это - начальное напряжение.

Операционный усилитель DA1 включен по схеме компаратора напряжения. Его инвертирующий вход подключен к измеряемому конденсатору, а неинвертирующий - к делителю напряжения R5, R6, в точке деления которого устанавливается напряжение, равное U = E / e, где Е - напряжение источника питания, В; е - основание натурального логарифма (е=2,718). Это - конечное напряжение. В исходном состоянии, при полностью заряженном конденсаторе, напряжение на выходе компаратора низкое, транзистор VT1 закрыт, и светодиод HL1 не горит. При нажатии и удерживании любой из кнопок (SB1, SB2 или SB3) измеряемый конденсатор подключается к соответствующему резистору R1, R2 или R3, и начинается его разрядка. Когда напряжение на конденсаторе станет равным напряжению делителя R5-R6, компаратор переключается, напряжение на его выходе устанавливается около 6 В, транзистор VT1 открывается, и загорается светодиод HL1. Время t в секундах измеряется от момента нажатия кнопки до момента загорания светодиода. Теперь можно отпустить кнопку. Конденсатор через цепочку нормально замкнутых контактов кнопок SB1, SB2, SB3 и резистор R4 снова зарядится, и светодиод погаснет.

При измерении емкости выбор той или иной кнопки произволен и определяется только удобством отсчета времени. Измерение можно начинать с любой кнопки, но не ранее чем через 10 с от момента включения питания или отпускания ранее нажатой кнопки. Это время нужно для надежной зарядки измеряемого конденсатора. После измерения, прежде чем отключить конденсатор от клемм "Сх", следует отключить питание тумблером "ВКЛ". При этом конденсатор разрядится через замкнувшиеся контакты тумблера SA1, резистор R4 и перемычку на клеммах "lyт". При измерении емкости оксидных (электролитических) конденсаторов иногда приходится учитывать их ток утечки Iут, который может внести существенную ошибку в результат измерения (результат будет ниже истинного значения). Исправить положение позволит введение коэффициента Кут, зависящего от lyт конденсатора и выбранного диапазона изменения n. В применении к СТ с учетом тока утечки конденсатора формула (7) выглядит так: С = t n Кут, (8) где: С - емкость конденсатора, мкФ; Кут - коэффициент поправки Кут = 1 + (Iут / nE), n - множитель диапазона (1, 10 или 100); Iут - ток утечки, мкА; Е - напряжение источника питания, В.

Напряжение источника питания примерно равно 9 В. Тогда Кут = 1 + (Iут / n9).

Коэффициент Кут несложно подсчитать по этой формуле, но проще воспользоваться графиком его зависимости от тока утечки Iyт, приведенным на рис.2.

Рис.2.

Ток утечки конденсатора измеряется миллиамперметром, подключенным к клеммам "Iyт" вместо перемычки. Подключение миллиамперметра следует производить при выключенном питании. При включении тумблера питания ток зарядки конденсатора в первый момент может достигать 20 мА, а затем падает до некоторой величины, определяемой величиной утечки конденсатора. В установившемся режиме величина тока утечки может находиться в пределах от долей микроампера до 20 мА (у пробитого конденсатора). Это нужно учитывать при установке предела измерения миллиамперметра в момент включения питания. При измерении тока утечки электролитических конденсаторов следует некоторое время выдержать их под напряжением (потренировать), пока значение тока установится. За это время конденсатор не только заряжается, но и "формуется", изменяя свою емкость.

Типы применяемых деталей могут быть любыми. Резисторы R1, R2, R3, R5, R6 должны иметь допуск по сопротивлению не более ±5%. Микросхему К140УД8 можно заменить микросхемой К140УД6 или К140УД12 (с учетом цоколевки). На панели СТ устанавливаются: тумблер SA1, кнопки SB1, SB2, SB3, клеммы "Сх", "Iут" и светодиод HL1. Питается СТ от батареи напряжением 9 В, потребляя ток 6 мА.

При желании уменьшить погрешность измерения следует установить резисторы R1, R2, R3 с сопротивлениями, максимально совпадающими со значениями, указанными на схеме. Нужно также подобрать сопротивления резисторов R5 и R6 так, чтобы соблюдалось условие R5/R6=1,72.

Это может уменьшить погрешность измерения на 3%. А можно поступить так. К клеммам "Сх+" и "Корпус" подключить с соблюдением полярности регулируемый источник постоянного напряжения, установить на его выходе напряжение, равное измеренному напряжению батареи питания, умноженному на коэффициент 0,368. Например, при Е=9,21 В напряжение на клеммах "Сх" нужно установить равным U=9,21*0,368=3,39 (В). Кнопки нажимать не нужно, клеммы "Сх-"и "Iyт" должны быть свободны. Включается СТ. При этом, если светодиод горит, последовательно с резистором R6 включается переменный резистор сопротивлением 1 кОм, и его регулировкой находится порог, при котором зажигается и гаснет светодиод. Если светодиод не горит, то приведенные выше действия нужно проделать, включив переменный резистор последовательно с резистором R5. Сопротивление переменного резистора измеряется, и добавляется постоянный резистор с таким же сопротивлением. При таком способе подбора будет компенсировано технологическое смещение входных напряжений операционного усилителя DA1, которое также является источником ошибки, правда, небольшой.

Способ измерения времени t прямо определяет точность измерения емкости. Для измерения времени можно воспользоваться секундомером, секундной стрелкой часов, мигающей точкой на табло цифровых часов, а можно, если не нужна большая точность, просто считать секунды.

Уменьшение измеренной емкости конденсатора по отношению к его номиналу может быть следствием увеличенного тока утечки. Если при включении тумблера питания светодиод не гаснет, в измеряемом конденсаторе либо замыкание, либо очень велика утечка. Когда после нажатия кнопки "х1" светодиод зажигается без задержки, в конденсаторе либо обрыв, либо он потерял емкость. В любом случае имеется возможность сделать вывод о пригодности конденсатора.

Приведенный в начале статьи диапазон измерения емкости указан условно. Принципиально он не ограничен этими цифрами и может быть расширен в обе стороны без каких-либо изменений в схеме. Расширится только диапазон измерения времени внешним прибором. Возможно, увеличится погрешность измерения малых емкостей за счет трудности измерения малых промежутков времени.

Литература

1. Ф.Е. Евдокимов. Теоретические основы электротехники. 5-е изд. - М.: Высш. школа, 1981.

Автор: В.Гусаров, г.Минск; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Samsung прокладывает путь в полупроводниковый бизнес 27.06.2006 Корейский конгломерат, бренд которого хорошо известен по телевизионной технике и сотовым телефонам, а позднее и по микросхемам памяти, собирается стать лидером рынка производства полупроводников. В течении последующих шести лет компания потратит 33 миллиарда долларов на капитальное строительство и оборудование для шести новых производств пластин 300 мм. Компания продолжит действовать как изготовитель оборудования по собственным технологиям. Вместе с этим начнется освоение коммерческого производства полупроводников, предполагающего современнейшие технологические процессы и высокий уровень сервиса для клиентов.

Другие интересные новости:

▪ Превращение света в материю

▪ Эпоха активного солнца

▪ Процессор IBM Telum

▪ Самый мощный в мире рентгеновский лазер

▪ Полет со скоростью 68 тысяч терабитометров в секунду

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Пьер Тейяр де Шарден. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как появилась балалайка? Подробный ответ

▪ статья Глоговина. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Настройка металлоискателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Преобразователь с удвоением напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026