Устройство измерения емкостей конденсаторов с прямым отсчетом по миллиамперметру

September 22, 2011 by admin Комментировать »

Очень часто в радиолюбительской практике приходится измерять емкости конденсаторов различных типов, применяя так называемые фарадометры конденсаторного типа, которые характеризуются широким диапазоном измеряемых емкостей, малой погрешностью и равномерной шкалой. В основу принципа их действия положено измерение среднего значения тока заряда или разряда измеряемого конденсатора, периодически перезаряжаемого напряжением с заданной частотой. Для получения наиболее точных результатов измерений необходимо, чтобы за один период импульсного напряжения конденсатор успевал полностью зарядиться и разрядиться. Это обеспечивается при прямоугольной форме входных импульсов, правильном выборе частоты следования этих импульсов и определенной скважности.

На рис. 1.8 приведена принципиальная электрическая схема устройства — фарадометра, позволяющего измерять емкости различных типов конденсаторов от 10 пФ до 0,1 мкФ в растянутых диапазонах на четырех шкалах ИП — 100, 1000, 10 000 и 100 000 пФ. Определение измеряемой емкости конденсатора производится непосредственно по шкале микроамперметра PAL

Электропитание данного устройства осуществляется от автономного источника напряжением 9 В. В качестве источника питания можно использовать аккумулятор GBI типа 7Д-0,115-VI.1 или батарею типа «Крона». Можно применить также СИП, работающий от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, принципиальная схема которого будет рассмотрена во второй главе справочника. Это устройство характеризуется высокими электрическими параметрами, малой погрешностью измерений и небольшой величиной потребляемого тока во время

Рис. 1.8. Схема устройства для измерения емкостей конденсаторов с прямым отсчетом по миллиамперметру.

проведения измерений. Максимальная величина потребляемого тока не превышает 7 мА.

Заряд измеряемого конденсатора Си производится прямоугольными импульсами напряжения, создаваемого несимметричным мультивибратором, который собран на транзисторах VT1 и VT2 различной структуры. Мультивибратор генерирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения с необходимой скважностью. В устройстве предусмотрено изменение частоты следования импульсов. Скачкообразное изменение частоты повторения импульсов осуществляется контактной группой переключателя S/./, включающей в цепь ПОС один из конденсаторов С/—С4\ плавное изменение частоты осуществляется переменным резистором R3. Этот же переключатель S1 служит для перехода с одного поддиапазона измерений на другой.

Прямоугольные импульсы напряжения, выделяемые на резисторе R4, через контакты 3 и 2 переключателя S3 и выпрямительный диод VD1 заряжают один из образцовых конденсаторов С5С8 или измеряемый конденсатор Си, который подключен к соединителям XI и Х2 при замкнутых контактах переключателя S3. В промежутках между импульсами один из указанных конденсаторов (в зависимости от предела измерения) разряжается через резисторы R4, R5 и микроамперметр РА1. Конденсаторы С5—С8 предназначены для калибровки прибора и должны быть подобраны с отклонением от номинала не более чем ±1%, например К31П-4.

В устройстве измерения емкости применяются следующие комплектующие ЭРЭ: транзисторы vt1 типа П416, vt2 — КТ315Б; выпрямительный диод vd1 типа Д9Б; конденсаторы С/ типа К31П-4-68 пФ db 0,5%, с2 — К31П-4-680 пФ, сз — К31П-4-6800 пФ, с4 — К31П-4- 0,082 мкФ, с5 — К31П-4-100 пФ, с6 — К31П-4-1000 пФ, с7 — К31П- 4-0,01 мкФ, с8 — К31П-4-0,1 мкФ ± 0,5%, с9 — К31П-4-0.01 мкФ; резисторы r1 типа МЛТ-0,25-430 Ом, r2 — МЛТ-0,25-360 кОм, r3 — СПО-0,5-470 кОм, r4 — МЛТ-0,25-200 Ом, r5 — МЛТ-0,25-220 Ом; переключатели si типа ПГК-5П4Н, s2 — П1Т-1-1, s3 — МТ1-1-1; ИП ра1 типа М1692; электрические соединители xi, х2 типа КМЗ-1 приборные.

При изготовлении устройства можно применить малогабаритные резисторы типа УЛМ-0,125 или УЛИ-0,25; конденсаторы типов КСО-1, КСО-2, КСО-3, СГМ-3, КБГ-И; переключатель S1 галетного типа на четыре положения и два направления. Габариты устройства и его конструкция определяются в основном размерами ИП РА1 и галетного переключателя S1. Можно рекомендовать изготовить данное устройство в виде прямоугольни ка с минимально возможной высотой.

Измерительная шкала устройства имеет линейную ха рактеристику, поэтому шкала прибора используется поч ти без переоформления. Шкала микроамперметра, име ющая, например, оцифрованные отметки 0, 10, 20 30… 100 мкА, верна на любом пределе измерения емкост* конденсаторов. Изменяется только цена деления этоу шкалы. В зависимости от поддиапазона измерения пока зания микроамперметра надо умножить на коэффициент 1, 10, 102, 103. Если шкала микроамперметра имеет, на пример, всего 50 делений, то показания микроампермет ра, в зависимости от указанных пределов измерения, надс умножить на 2; 2X10; 2ХЮ2; 2ХЮ3.

Регулировка и настройка устройства, если оно собрано без ошибок и из заведомо качественных ЭРЭ, каких-либо затруднений не вызывает. Устойчивая работа ГИ напряжения прямоугольной формы проверяется по показаниям микроамперметра, которые должны изменяться при вращении ручки управления переменным резистором R3 на любом из четырех поддиапазонов.

Проверка устройства осуществляется следующим об разом. Установив переключатель S1 в положение 1 (пре дел до 100 пФ), переменным резистором R3 добиваются отклонения стрелки микроамперметра на последнюю отметку шкалы. Если это не удается, движок резистора R3 устанавливают в среднее положение и подбирают такую величину конденсатора С/, чтобы стрелка микроамперметра отклонилась на последнюю отметку шкалы прибора. Более точно эту операцию выполняют с помощью резистора R3. Затем переключатель S1 переводят в положение 2 (предел измерения до 1000 пФ) и, не изменяя величины резистора R3, подбирают такую емкость конденсатора, чтобы стрелка микроамперметра находилась снова на последней отметке шкалы прибора. Аналогично уточняют значение емкости конденсаторов СЗ и С4 в пс ложениях переключателя S1, соответствующих третьему и четвертому поддиапазонам (пределам).

Измеряются емкости проверяемых конденсаторов следующим образом. Подключив к гнездам XI и Х2 измеряемый конденсатор Си, переключателем S1 выбирают нужный предел измерений, а переключателем S2 вклю чают питание. Затем резистором R3 стрелку микроам перметра устанавливают на последнюю отметку шкалы и, включив контакты переключателя 3 и /, отсчитывают величину измеряемой емкости по шкале микроамперметра, учитывая цену деления шкалы.

Если при замыкании контактов 3 и 1 переключателя S3 стрелка микроамперметра уходит за пределы шкалы, то переключатель S1 переводят на более высокий предел измерения. Если же стрелка устанавливается в самом начале шкалы, то переключатель S1 переводят на более низкий уровень измерения.

Техническая характеристика

устройства для измерения емкостей конденсаторов с прямым отсчетом по миллиамперметру

Номинальное напряжение питания, В …….. 9

Пределы изменения напряжения электропитания, обеспечивающие устойчивую эксплуатацию

прибора, В …………………………………….. 7,5—10

Напряжение питающей сети внешнего

стабилизированного ИП, В…………………. 220

Пределы измерения емкостей конденсаторов, пФ:

положение / переключателя sj ………………….. 0—100

положение 2 переключателя S/ ………………….. 100—1000

положение 3 переключателя st ………………… 1000—10 000

положение 4 переключателя s1 ………………… 10 000—100 000

Ток, потребляемый прибором при измерении емкости конденсаторов на диапазонах, мА:

0—100 пФ ……………………………………………… 7

ЮО—1000 пФ ………………………………………… 6

1000—10 000 пФ …………………………………….. 5

10 000—100 000 пФ…………………………………. 4

Точность измерения (погрешность) емкости

конденсаторов, %, не более ……………….  5

Время готовности устройства к работе, мс …. 0,1

Срок службы устройства, ч, не менее……… 1000

Помехозащищенность устройства при воздействии внешнего электромагнитного поля, дБ,

не менее………………………………………… 120

Кпд, %, не менее ……………………………….. 96

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты