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:

Получение влаги из воздуха без затрат энергии 15.06.2025

Вода - один из важнейших ресурсов на планете, и поиск новых способов ее получения особенно актуален в условиях глобального изменения климата и растущей засухи. Традиционные методы сбора воды из воздуха часто требуют затрат энергии или высокой влажности, что ограничивает их эффективность и применение. Однако группа американских инженеров сделала значительный прорыв, разработав материал, способный извлекать воду из атмосферы без использования дополнительной энергии. Команда исследователей из Пенсильванского университета совместно с учеными из Технического университета Мюнхена представила новый класс наноматериалов, которые используют явление капиллярной конденсации. Этот процесс заключается в том, что водяной пар превращается в жидкость внутри крошечных пор материала, даже при невысокой влажности воздуха. Такое сочетание гидрофильных и гидрофобных элементов внутри наноструктуры позволяет собирать воду там, где традиционные методы оказываются бессильны. В ходе экспериментов ученые и ...>>

Динамическое изменение свойства света 15.06.2025

Современная наука стремится выйти за пределы традиционной электроники, используя свет для передачи и обработки информации. Управление свойствами света открывает новые горизонты в создании оптических компьютеров и устройств следующего поколения. Одним из ключевых направлений является возможность динамически изменять параметры света, такие как его поляризация и хиральность - способность электромагнитной волны вращаться по-разному. Недавнее открытие ученых из Университета Юты стало важным шагом в этом направлении. Исследователи представили инновационную программируемую гетероструктуру - сложный многослойный материал, в котором объединены выровненные углеродные нанотрубки и материалы с изменением фазы, например, германий-сурма-теллур (GST). Такое сочетание позволяет управлять поляризацией света не статично, как это было ранее, а динамично, с возможностью перепрограммирования. Ведущий автор проекта, Вейл Гао, сравнил предыдущие материалы с резными камнями - красивыми, но неподвижными, то ...>>

Холодные душ излечивает от стресса 14.06.2025

Стресс сегодня стал одной из самых распространенных проблем современного общества, и поиск эффективных способов его снижения является важной задачей для науки и медицины. Несмотря на разнообразие методик, не все из них доступны или удобны в повседневной жизни. Однако ученые все чаще обращают внимание на простые и доступные методы, которые могут помочь справиться с психологическим напряжением и улучшить общее самочувствие. Одним из таких способов, доказавшим свою эффективность, является холодный душ. Холодный душ - это простой, доступный и научно обоснованный способ улучшить не только психическое, но и физическое здоровье. Он стимулирует организм, помогает справиться со стрессом, повышает концентрацию и укрепляет силу воли. Несмотря на дискомфорт, который может возникать вначале, регулярное принятие холодных душей способно стать надежным инструментом для улучшения качества жизни. Американские исследователи под руководством Анны Мейер провели серию исследований, которые подтвердили ...>>

Случайная новость из Архива Малогабаритная радиостанция MOTOROLA FV500AA 30.01.2006 Малогабаритная радиостанция FV500AA от MOTOROLA позволяет вести двусторонние переговоры на дистанциях до 14 км. Выходная мощность 1 Вт, имеется 22 канала, 121 приватный код. Для питания радиостанции нужны 3 батареи типоразмера АА. Размеры радиостанции 17x6x3 см, вес без батареи 110 гр.

Другие интересные новости:

▪ Печатная схема из-под курочки

▪ Зародыш из стволовых клеток

▪ Компакт-диск с ноготь

▪ Электропроводящий гель поможет создать гибких роботов

▪ Добыча полезных ресурсов на Луне

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Да, были люди в наше время. Крылатое выражение

▪ статья Какая группа распалась, воссоединилась в другом проекте и вернула бывшее название? Подробный ответ

▪ статья Колокольчик репчатый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронные пускорегулирующие аппараты. Основные направления развития. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Малайские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025