2 egyszerű kapacitásmérő áramkör magyarázata - IC 555 és IC 74121 használatával

Ebben a bejegyzésben néhány egyszerű, de mégis nagyon praktikus kis áramkörről fogunk beszélni frekvenciamérő és kapacitásmérő formájában, a mindenütt jelenlévő IC 555 használatával.

Hogyan működnek a kondenzátorok

A kondenzátorok az egyik fő passzív alkatrészcsaládba tartozó elektronikus alkatrész.

Ezeket széles körben használják elektronikus áramkörökben, és gyakorlatilag egyetlen áramkört sem lehet felépíteni e fontos részek bevonása nélkül.

A kondenzátor alapvető funkciója az egyenáram blokkolása és az AC átvezetése, vagy egyszerű szavakkal, a természetben lüktető bármely feszültség áthaladhat a kondenzátoron, és minden nem polarizált vagy egyenáramú feszültséget egy kondenzátor a töltés folyamatán keresztül.

A kondenzátorok másik fontos funkciója az áram tárolása töltés útján, és a kisütés folyamán visszajuttatja azt egy csatlakoztatott áramkörhöz.

A fenti kettő a kondenzátorok fő funkciói felhasználják különféle döntő műveletek végrehajtására elektronikus áramkörökben, amelyek lehetővé teszik a kimenetek megszerzését a tervezés előírásainak megfelelően.

Azonban ellentétben ellenállások, kondenzátorok nehéz hétköznapi módszerekkel mérni.

Például egy közönséges többtesztes készüléknek számos mérési funkciója lehet, például OHM-mérő, voltmérő, ampermérő, dióda-teszter, hFE-tesztelő stb., De lehet, hogy nem rendelkezik illúzióval kapacitásmérő jellemző .

A kapacitásmérő vagy az induktivitásmérő jellemzői csak a csúcskategóriás multiméterekben érhetők el, amelyek biztosan nem olcsók, és nem minden új hobbistának érdekelheti a beszerzése.

Az itt tárgyalt áramkör nagyon hatékonyan kezeli ezeket a kérdéseket, és megmutatja, hogyan lehet egy egyszerű, olcsó kapacitási cumot felépíteni frekvenciamérő amelyet bármely elektronikus kezdő otthon felépíthet és felhasználhatja a tervezett hasznos alkalmazáshoz.

Kördiagramm

Hogyan működik a frekvencia a kapacitás kimutatásához

Az ábrára hivatkozva az IC 555 alkotja a teljes konfiguráció szívét.

Ez a munka ló sokoldalú chip a legszokásosabb módban van konfigurálva, amely a monostabil multivibrátor mód.
A bemeneten alkalmazott impulzus minden pozitív csúcsa, amely az IC 2. tűje, stabil kimenetet hoz létre, előre meghatározott fix periódussal, amelyet a P1 előre beállított.

A pulzus csúcsának minden esése esetén azonban a monostabil nullázódik és automatikusan elindul a következő érkező csúccsal.

Ez egyfajta átlagos értéket generál az IC kimenetén, amely közvetlenül arányos az alkalmazott óra frekvenciájával.

Más szavakkal, az IC 555 kimenete, amely néhány ellenállásból és kondenzátorból áll, integrálja az impulzusok sorozatát, hogy stabil átlagértéket nyújtson, amely közvetlenül arányos az alkalmazott frekvenciával.

Az átlagos érték könnyen leolvasható vagy megjeleníthető a mozgó tekercsmérőn keresztül, amely a bemutatott pontok között van összekötve.

Tehát a fenti leolvasás a frekvencia közvetlen leolvasását teszi lehetővé, így rendelkezésünkre áll egy szép megjelenésű frekvenciamérő.

A frekvencia használata a kapacitás méréséhez

Most a következő ábra alapján egyértelműen láthatjuk, hogy ha egy külső frekvenciagenerátort (IC 555 astable) adunk az előző áramkörhöz, lehetővé válik a mérő számára a kondenzátor értékeinek értelmezése a megadott pontokon, mert ez a kondenzátor közvetlenül befolyásolja vagy arányos az óraáramkör frekvenciájával.

Ezért a kimeneten most bemutatott nettó frekvenciaérték meg fog egyezni a fent tárgyalt pontokon összekapcsolt kondenzátor értékével.

Ez azt jelenti, hogy most kettő van egy áramkörben, amely képes mérni a kapacitást, valamint a frekvenciát, csak néhány IC-vel és néhány alkalmi elektronikus alkatrésszel. Kevés módosítással az áramkör fordulatszámmérőként vagy fordulatszám-számláló berendezésként könnyen használható.

Alkatrész lista

• R1 = 4K7
• R3 = VÁLTOZHATÓ 100K CSERÉP
• R4 = 3K3,
• R5 = 10K,
• R6 = 1K,
• R7 1K,
• R8 = 10K,
• R9, R10 = 100K,
• C1 = 1uF / 25V,
• C2, C3, C6 = 100n,
• C4 = 33uF / 25V,
• T1 = BC547
• IC1, IC2 = 555,
• M1 = 1 V FSD mérő,
• D1, D2 = 1N4148

Kapacitásmérő az IC 74121 alkalmazásával

Ez az egyszerű kapacitásmérő áramkör 14 lineárisan kalibrált kapacitásmérési tartományt biztosít, 5 pF és 15 uF FSD között. Az S1 hatótávolság-kapcsolóként működik, és együttműködik az S4-kel (s1 / x10) és az S3-val (x l) vagy az S2-vel (x3). Az IC 7413 úgy működik, mint egy megmunkálható oszcillátor, R1 és C1 – C6 együtt, amelyek úgy működnek, mint a frekvencia-meghatározó elemek.

Ez a szakasz aktiválja az IC 74121-et (monostabil multivibrátor), hogy aszimmetrikus négyzethullámot generáljon, visszatérő frekvenciájú whse értékkel, amelyet az R1 és C1 – C6 részek határoznak meg, és az R2 (vagy R3) és Cx döntése szerint .

Ennek a négyzethullámú feszültségnek a tipikus értéke lineárisan változik a munkaciklus változásával, amely viszont lineárisan módosul a Cs értéke, az R2 / R3 (s10 / x I) értéke és a frekvencia alapján (amelyet a S1 kapcsoló helyzet).

Az S3j ..- xl) és az 52 (x3) végső tartományválasztó kapcsolók alapvetően sorba illesztenek egy ellenállást a mérővel. Az IC 74121 10 és 11 érintkezője, valamint a Cx számára a kialakításnak a lehető legrövidebbnek és merevebbnek kell lennie annak biztosítása érdekében, hogy a kóbor kapacitás itt minimális legyen és ingadozás nélkül legyen. P5 és P4 független nulla kalibráláshoz alkalmazzák az alacsony kapacitású tartományokhoz. Minden magasabb tartományban a P3 oreset által végzett kalibrálás éppen elegendő. F.s.d. a kalibrálás meglehetősen egyszerű.

Kezdetben ne forrassza a C6-ot az áramkörbe, inkább csatlakoztassa az ismeretlen kondenzátor Cx jelzésű kapcsaira. Helyezze az S1-et a 3. pozícióba, az S4-et az x1-es helyzetbe, az S2-t pedig zárt állapotba (s3). Ez beállítja az 1500 pF f.s.d tartományokat. Most a C6 készen áll kalibrációs benchmark értékként történő alkalmazásra. Ezután a P1 edényt addig változtatjuk, amíg a mérő meg nem fejti a f.s.d 2/3-át. Ezután S4 áthelyezhető „x 10” helyzetbe, S2 nyitva tartva és S3 zárva (x1), ez 5000 pF f.s.d.-hez hasonlítható, miközben C6-tal mint ismeretlen kondenzátorral dolgozik. A teljes beállítás eredményének meg kell adnia az fs.d 1/5-ét.

Másrészt beszerezhet egy sor pontosan ismert kondenzátort, felhasználhatja ezeket a Cx pontokon, majd beállíthatja a különféle edényeket a kalibrációk megfelelő rögzítéséhez a mérőtárcsán.

NYÁK tervezés

Egy másik egyszerű, mégis pontos kapacitásmérő áramkör

Ha egy állandó feszültséget egy kondenzátorra vezetnek egy ellenálláson keresztül, akkor a kondenzátor töltése exponenciális módon növekszik. De ha a kondenzátoron keresztüli táp állandó áramforrásból származik, akkor a kondenzátor töltése nagyjából lineáris növekedést mutat.

Ezt az elvet, amelyben a kondenzátort lineárisan töltik fel, itt alkalmazzuk az alább tárgyalt egyszerű kapacitásmérőben. Úgy tervezték, hogy a kondenzátor értékeit jóval meghaladja a sok hasonló analóg mérő tartományát.

Állandó áramú tápellátás segítségével a mérő megállapítja azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy az ismeretlen kondenzátor töltését valamilyen ismert referenciafeszültséggel egészítse ki. A mérő 5 teljes skálán 1,10, 100, 1000 és 10 000 µF tartományt biztosít. Az 1 µF skálán nehézség nélkül meg lehetett mérni a 0,01 µF kapacitású kapacitást.

Hogyan működik.

Amint az az ábrán látható, a D1, D2, R6, Q1 alkatrészek és az R1-R5 keresztmetszetű ellenállások egyike 5 lehetőséget biztosít az állandó áramellátáshoz az S1A kapcsolón keresztül.

Ha S2 a jelzett helyzetben van, akkor ez az állandó áram az S2A-n keresztül testzárlatos. Amikor az S2-t alternatív kiválasztásnál kapcsolják, az állandó áramot a vizsgált kondenzátorba vezetik a BP1 és a BP2-n keresztül, amely lineáris módban kényszeríti a kondenzátor töltését.

Az IC erősítő az IC erősítőhöz hasonlóan van csatlakoztatva (+) bemeneti tűjével az R8-hoz rögzítve, amely rögzíti a referenciafeszültség szintjét.

Amint a vizsgált kondenzátor lineárisan növekvő töltése néhány millivolttal magasabb, mint az IC1 (-) bemeneti tűje, azonnal kapcsolja az összehasonlító kimenetet +12 voltról -12 voltra.

Ez az összehasonlító kimenetének hatására a D3, D4, D5, R10, R11 és Q2 alkatrészek felhasználásával készített állandó áramú forrást aktiválja.

Abban az esetben, ha az S2A földre van kapcsolva, ugyanúgy, mint az S2B, ez a C1 kondenzátor kapcsainak rövidzárlatát eredményezi, és a potenciált a C1 felett nullára fordítja. Ha S2 nyitott állapotban van, a C1-n keresztül áthaladó állandó áramerősség a C1-es feszültséget lineáris módon megnöveli.

Amikor a tesztelt kondenzátoron átmenő feszültség miatt az összehasonlító kapcsoló változik, a D6 dióda fordított torzítással jár. Ez a művelet megakadályozza a C1 további töltését.

Mivel a C1 töltése csak addig történik, amíg az összehasonlító kimeneti állapota éppen át nem változik, azt jelenti, hogy a rajta kialakult feszültségnek egyenesen arányosnak kell lennie az ismeretlen kondenzátor kapacitási értékével.

Annak biztosítására, hogy a C1 ne merüljön ki, miközben az M1 mérő méri a feszültségét, az M2 mérőhöz nagy impedanciájú puffer fokozatot építenek be, amelyet az IC2 segítségével hoztak létre.

Az R13 ellenállás és az M1 mérő körülbelül 1 V FSD alapfeszültség-monitort jelent. Szükség esetén távfeszültségmérőt is lehet alkalmazni, feltéve, hogy annak teljes skálája 8 volt alatti tartományban van. (Abban az esetben, ha ilyen külső mérőt épít be, győződjön meg arról, hogy az R8 értéket az 1 µF tartományba állítja be, hogy egy pontosan azonosított 1 µF kondenzátor 1 volt értéknek feleljen meg.)

A C2 kondenzátort a Q1 állandó áramellátás oszcillációjának ellensúlyozására használják, és R9 és R12 szolgálják az op erősítők védelmét abban az esetben, ha a DC tápellátása kikapcsol, amikor a tesztelt kondenzátor és a C1 töltődik, vagy különben megkezdhetik az op erősítőkön keresztüli ürítést, ami kárhoz vezethet.

Alkatrész lista

NYÁK-tervek

Hogyan kalibráljuk

A kapacitásmérő áramkör áramellátása előtt finom csavarhúzóval állítsa a mérő M1 tűjét pontosan a nulla szintre.

Helyezzen egy pontosan ismert kondenzátort 0,5 és 1,0 µF körül +/- 5% -ra. Ez „kalibrációs benchmarkként” működne.

Csatlakoztassa ezt a kondenzátort a BP1 és a BP2 végére (a BP1 pozitív oldala). Állítsa az S1 tartománykapcsolót '1' helyzetbe (a mérőnek 1-µF teljes skálát kell mutatnia).

Helyezze az S2 pozíciót a földvezeték leválasztásához a két áramkörtől (Q1 kollektor és Cl). Az M1-es mérő most egy előkelő mozgást indít, és egy adott leolvasásra áll be. Az S2 visszakapcsolásának azt kell eredményeznie, hogy a mérő lefelé essen a nulla volt jelnél. Még egyszer változtassa meg az S2 értéket, és erősítse meg a mérő előolvasását.

Alternatív megoldásként ugorjon az S2-re és finomhangolja az R8-at, amíg meg nem találja a mérőt, amely a kondenzátor kalibrálásának 5% -ának pontos értékét mutatja. A fenti csak egy kalibrációs beállítás elégséges lesz a fennmaradó tartományokhoz.