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:

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 Фотодатчики на квантовых точках превосходят CMOS-сенсоры 23.11.2015 На рынке цифровых фотокамер может произойти революция. Молодая компания InVisage Technologies предложила фотодатчики, по всем параметрам превосходящие традиционные кремниевые CMOS-сенсоры. При этом новый тип датчиков может изготавливаться на том же самом оборудовании, что и датчики CMOS-типа. Важно подчеркнуть, что компания InVisage не просто сообщила о новой разработке. Она подошла к этапу опытных поставок инновационных сенсоров Quantum13 с разрешением 13 Мп. Все заинтересованные производители смартфонов, а по слухам, в их число входит компания Sony, могут получить новинку для проверки ее свойств. В случае положительного результата датчики InVisage могут появиться в составе смартфонов уже в обозримом будущем. Суть разработки InVisage заключается в том, что у ее сенсоров отсутствует традиционный для CMOS-датчиков слой фотодиодов. Вместо массива кремниевых фотодиодов падающий свет в виде заряда фиксируется в тонком слое прозрачной полимерной пленки с вкраплением "квантовых точек" из особенного материала. Сообщается, что это элементы металл-халькогенидного типа из II-VI групп таблицы Менделеева. Тем самым удалось снизить толщину фотодатчиков с 2-3 микрон до 0,5 микрон. Снижение толщины фоточувствительного слоя и, следовательно, расширение углов падения света, позволит также уменьшить толщину оптической системы и сделать камеры смартфонов тоньше. Кроме этого, нелинейный заряд светочувствительного слоя на квантовых точках позволит расширить динамический диапазон датчиков. Также новый тип датчиков в восемь раз быстрее поглощает свет (набирает заряд), чем фотодиоды в CMOS-сенсорах. Ускоренный захват картинки открывает путь к так называемому глобальному затвору, когда изображение при съемке видео снимается сразу со всей матрицы, а не построчно, как сейчас. Все вместе обещает значительно улучшить мобильную съемку фото- и видеоматериалов.

Другие интересные новости:

▪ Бумага против коронавируса

▪ Медицинская маска, в которой можно есть

▪ Складной электромобиль

▪ Разнобой с бензином пора кончать

▪ Насекомые не любят запаха чистого тела

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Расставить точки над i. Крылатое выражение

▪ статья Что такое спирт? Подробный ответ

▪ статья Организация навесной переправы. Советы туристу

▪ статья Свч-делитель для частотомера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Питание радиоаппаратуры от аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026