Измеритель емкости конденсаторов с самокалибровкой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В радиолюбительской практике часто возникает задача измерения емкостей конденсаторов. Промышленные мультиметры с измерением емкости достаточно дороги и не всем доступны. Предлагается конструкция простого измерителя, собранного на трех микросхемах, которая позволяет измерять емкость конденсаторов, а также частоту периодического сигнала и может использоваться в качестве генераторов с цифровым контролем частоты.

Принципиальная электрическая схема измерителя показана на рисунке.

(нажмите для увеличения)

Устройство содержит микроконтроллер DD1 типа РIC16.84А, цифровой жидкокристаллический индикатор от АОН DD2 типа К0-4В2 (или аналогичный) и таймер DA1 NЕ555 (КР1006ВИ1). В основу измерителя емкости положена зависимость выходной частоты RС-генератора на таймере DA1 от величины емкости конденсатора Сx:

fвых≈1/kRCx,

где К - некоторая константа. Поскольку эта зависимость обратно пропорциональна, микроконтроллер вычисляет обратную величину y=1/fвых.

Для повышения точности измерений и простоты настройки используется самокалибровка по заранее выбранным известным номиналам емкостей опорных конденсаторов (С3, С5, С6). Измеритель имеет три диапазона измерения емкостей: 1-й - 10....1000 пФ, 2-й - 470...4700 пФ, 3-й - 4700 пФ...0,47 мкФ. В первом диапазоне для самокалибровки используется опорный конденсатор С5 емкостью 470 пФ, во втором С6 емкостью 2000 пФ, а в третьем - С3 емкостью 15 нФ. Перед установкой в устройство этих конденсаторов их необходимо подобрать по величине номинальной емкости с помощью какого-нибудь измерителя емкости.

Конденсаторы желательно выбирать с минимальными значениями температурных коэффициентов емкости. Для повышения линейности измерителя в таймере использован источник тока на транзисторе VT1, величина тока которого в разных диапазонах задается с помощью резисторов R9R11. Коммутация осуществляется микроконтроллером DD1 переключением портов В0-В7 со входа на выход. Выбор диапазонов измерения и режим работы измерителя осуществляется переключателями S1 и S2, согласно таблице:

Самокалибровка производится периодически, примерно один раз в минуту. На ЖК-индикаторе в этот момент высвечивается значение емкости опорного конденсатора. Во всех трех диапазонах величина емкости индицируется в пикофарадах, а в левом углу индикатора высвечиваются буквы "Р.". В режиме частотомера и генератора эти буквы не высвечиваются. Во время самокалибровки вместо Сх к схеме автоматически подключается один из опорных конденсаторов и измеряется его емкость. При этом вычисляется значение поправочного кода N0, которое сохраняется в оперативном запоминающем устройстве микроконтроллера Nвых=N0Nвх.

Параллельно измеряемому конденсатору Сх включен конденсатор С4 небольшой емкости. Это сделано для выхода на более линейный участок измерений, а величина емкости С4 автоматически вычитается в DD1 из значения измеренной емкости Сх. При измерениях малых емкостей (до 100 пФ) в первом поддиапазоне возможно высвечивание на индикаторе ненулевых показаний при отключении измеряемого конденсатора Сх. Это нескомпенсированное значение емкости (единицы пикофарад) нужно вычитать из измеренного значения СХ.

В режиме автогенератора к источнику тока VT1 подключается переменный резистор R13, регулировкой которого задается частота свободных колебаний fген. Если переключатель S3 при этом выключен, то микропроцессор измеряет частоту генерации. На выходе fген сигнал импульсный. Если нужен сигнал с одинаковыми длительностью импульса и паузы, то выход fген необходимо подать на делитель частоты (например, на микросхеме К561ИЕ10). С выхода "а" можно снимать сигнал пилообразной формы. Если выход "а" подать на вход интегратора на логическом элементе, то можно получить сигнал, близкий по форме к синусоидальному, диапазон частот генератора от десятков герц до 20...30 кГц. Для расширения диапазона в сторону низких частот можно увеличить номинал резистора R13.

Кнопка S4 - с нормально замкнутыми контактами. Она используется для сброса микроконтроллера путем разрыва цепей питания при переключениях с одного диапазона измерений на другой. Кнопку необходимо удерживать в нажатом состоянии несколько секунд. Кварц Q1 - любой на 1 МГц. В устройстве можно использовать таймер МОП типа 7555.

Запрограммировать микроконтроллер можно самостоятельно по методике, описанной в [1]. При измерениях частоты внешних колебаний переключатель S3 необходимо отключать.

Литература:

1. Денисов А. Частотомер на процессоре PIC16.84//Радиохобби. - 2000. - №1. - С.4243.

Автор: А.М. Саволюк

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Микросхемы флеш-памяти типа NOR Microchip SST26WF080B и SST26WF040B 24.01.2015 Ассортимент Microchip Technology пополнился микросхемами флеш-памяти типа NOR, оснащенными последовательным интерфейсом Serial Quad I/O (SQI). В моделях SST26WF080B и SST26WF040B плотностью 4 и 8 Мбит соответственно используется фирменная технология SuperFlash. Новые микросхемы рассчитаны на напряжение питания от 1,65 до 1,95 В. По словам производителя, они имеют минимальное время стирания среди подобных изделий. Сектор или блок стирается за 18 мс, вся микросхема - за 35 мс. Для сравнения: микросхемам других производителей для полного стирания необходимо 5-15 с. Интерфейс SQI, работающий на частоте 104 МГц, обеспечивает высокую пропускную способность при небольшом количестве выводов. Он обеспечивает возможность выполнения программ прямо во флеш-памяти (execute-in-place, XIP), без копирования в оперативную память. Кроме того, интерфейс SQI на уровне набора команд полностью обратно совместим с популярным интерфейсом SPI. Микросхемы имеют очень низкое энергопотребление, что делает их пригодными для устройств с батарейным питанием, включая сотовые телефоны, гарнитуры, навигаторы и слуховые аппараты. Типовой потребляемый ток в режиме чтения при работе на максимальной частоте равен 15 мА, в режиме простоя - 10 мкА, а в режиме сна он может быть снижен до 1,8 мкА. Другим достоинством SST26WF080B и SST26WF040B является надежность. Гарантированное число циклов стирания-записи - 100 000, срок хранения информации - 100 лет. Микросхемы предложены в 8-выводных корпусах WSON (6 x 5 мм), SOIC, USON (2 x 3 мм) и XFBGA (Z-Scale) по цене от $0,57 за SST26WF040B и $0,65 за SST26WF080B в оптовых партиях.

Другие интересные новости:

▪ Самый старый коралл

▪ Бытовая розетка для газа

▪ 32-разрядные микроконтроллеры с рекордно малым энергопотреблением

▪ Испытан космический ядерный реактор

▪ Жидкостная система охлаждения для ноутбуков XMG Oasis Mk2

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Компьютерные устройства. Подборка статей

▪ статья Айседора Дункан. Знаменитые афоризмы

▪ статья Откуда пошло голосование? Подробный ответ

▪ статья Сити-байк. Личный транспорт

▪ статья Модернизация фонарика. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как правильно подключать заземление. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025