2 vienkāršas kapacitātes mērītāja ķēdes, kas izskaidrotas - izmantojot IC 555 un IC 74121

Šajā amatā mēs runāsim par pāris vienkāršām, tomēr ļoti parocīgām mazām ķēdēm frekvences mērītāja un kapacitātes mērītāja veidā, izmantojot visuresošo IC 555.

Kā darbojas kondensatori

Kondensatori ir viens no galvenajiem elektroniskajiem komponentiem, kas ietilpst pasīvo komponentu saimē.

Tos plaši izmanto elektroniskajās shēmās, un praktiski nevienu shēmu nevar uzbūvēt, neiesaistot šīs svarīgās daļas.

Kondensatora pamatfunkcija ir bloķēt līdzstrāvu un iziet maiņstrāvu, vai vienkāršiem vārdiem sakot, jebkuram spriegumam, kas pulsē pēc būtības, ļaus iziet cauri kondensatoram, un jebkuru spriegumu, kas nav polarizēts vai līdzstrāvas veidā, bloķēs kondensators, izmantojot uzlādes procesu.

Vēl viena svarīga kondensatoru funkcija ir elektroenerģijas uzkrāšana, uzlādējot un piegādājot to atpakaļ pievienotajai ķēdei, veicot izlādi.

Iepriekš minētie divi kondensatoru galvenās funkcijas tiek izmantoti dažādu izšķirošu darbību īstenošanai elektroniskajās shēmās, kas ļauj iegūt izvadi atbilstoši vajadzīgajām konstrukcijas specifikācijām.

Tomēr atšķirībā rezistori, kondensatori ir grūti izmērīt, izmantojot parastās metodes.

Piemēram, parastajam multitesterim var būt daudz mērīšanas funkciju, piemēram, OHM skaitītājs, voltmetrs, ampērmetrs, diode testeris, hFE testeris utt., Bet, iespējams, vienkārši nav iluzīvu kapacitātes mērīšanas funkcija .

Tiek uzskatīts, ka kapacitātes mērītāja vai induktivitātes mērītāja iezīme ir pieejama tikai augstākās klases multimetros, kas noteikti nav lēti, un ne katrs jauns hobijs varētu būt ieinteresēts to iegādāties.

Šeit aplūkotā shēma ļoti efektīvi risina šos jautājumus un parāda, kā izveidot vienkāršu lētu kapacitātes cum frekvences mērītājs ko jebkurš elektroniskais iesācējs var uzbūvēt mājās un izmantot paredzētajam lietderīgajam lietojumam.

Ķēdes shēma

Kā darbojas frekvence, lai noteiktu kapacitāti

Atsaucoties uz attēlu, IC 555 veido visas konfigurācijas sirdi.

Šī darba zirga daudzpusīgā mikroshēma ir konfigurēta tā standarta režīmā, kas ir monostabilais multivibratora režīms.
Katrs pozitīvais impulsa pīķis, kas tiek izmantots ieejā, kas ir IC tapa Nr. 2, rada stabilu izvadi ar iepriekš noteiktu P1 iestatītu iepriekš noteiktu fiksētu periodu.

Tomēr par katru impulsa pīķa kritumu monostabils atiestata un automātiski iedarbojas ar nākamo ierašanās maksimumu.

Tas ģenerē sava veida vidējo vērtību IC izejā, kas ir tieši proporcionāls pielietotā pulksteņa frekvencei.

Citiem vārdiem sakot, IC 555 izeja, kas sastāv no dažiem rezistoriem un kondensatoriem, integrē impulsu virkni, lai nodrošinātu stabilu vidējo vērtību, kas tieši proporcionāla pielietotajai frekvencei.

Vidējo vērtību var viegli nolasīt vai parādīt pa kustīgu spoles skaitītāju, kas savienots pāri parādītajiem punktiem.

Tātad iepriekšminētais rādījums ļaus tieši nolasīt frekvenci, tāpēc mūsu rīcībā ir glīta izskata frekvences mērītājs.

Kapacitātes mērīšana izmantojot frekvenci

Tagad, aplūkojot nākamo attēlu zemāk, mēs varam skaidri redzēt, ka, pievienojot ārējai frekvences ģeneratoram (IC 555 astable) iepriekšējai shēmai, kļūst iespējams likt skaitītājam interpretēt kondensatora vērtības visos norādītajos punktos, jo šis kondensators tieši ietekmē vai ir proporcionāls pulksteņa ķēdes frekvencei.

Tāpēc neto frekvences vērtība, kas tagad tiek parādīta izejā, atbildīs kondensatora vērtībai, kas savienota iepriekš minētajos punktos.

Tas nozīmē, ka tagad mums ir divi vienā ķēdē, kas var izmērīt kapacitāti, kā arī frekvenci, izmantojot tikai pāris IC un dažas ikdienas elektroniskās detaļas. Ar nelielām izmaiņām ķēdi var viegli izmantot kā tahometru vai kā apgriezienu skaitītāja aprīkojumu.

Detaļu saraksts

• R1 = 4K7
• R3 = VAR MAINĪT 100K POT
• 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 mērītājs,
• D1, D2 = 1N4148

Kapacitātes mērītājs, izmantojot IC 74121

Šī vienkāršā kapacitātes mērītāja shēma nodrošina 14 lineāri kalibrētus kapacitātes mērīšanas diapazonus no 5 pF līdz 15 uF FSD. S1 tiek izmantots kā diapazona slēdzis un darbojas sadarbībā ar S4 (s1 / x10) un S3 (x l) vai S2 (x3). IC 7413 darbojas kā astable oscilators kopā ar R1 un C1 līdz C6, kas darbojas kā frekvenci noteicošie elementi.

Šis posms aktivizē IC 74121 (monostabilu multivibratoru) tā, lai tas ģenerētu asimetrisku kvadrātveida vilni ar atkārtotu frekvences vērtību, kuras vērtību nosaka daļas R1 un C1 līdz C6, un ar darbības ciklu, kā izlemj R2 (vai R3) un Cx .

Šī kvadrātveida viļņu sprieguma tipiskā vērtība mainās lineāri, mainoties darba ciklam, kas savukārt tiek lineāri modificēts, pamatojoties uz Cs vērtību, R2 / R3 vērtību (s10 / x I) un frekvenci (ko nosaka S1 slēdža stāvoklis).

Pēdējā diapazona izvēles slēdži S3j ..- xl) un 52 (x3) būtībā ievieto rezistoru virknē ar skaitītāju. Konfigurācijai ap IC 74121 tapām 10 un tapām 11 un Cx jābūt pēc iespējas īsākām un stingrākām, lai nodrošinātu, ka klaiņojošā kapacitāte šeit ir minimāla un bez svārstībām. P5 un P4 izmanto neatkarīgai nulles kalibrēšanai zemas kapacitātes diapazonos. Visiem augstākiem diapazoniem pietiek ar kalibrēšanu, ko veic Oreset P3. F.s.d. kalibrēšana ir diezgan vienkārša.

Sākumā nelodējiet C6 ķēdē, drīzāk piestipriniet to virs spailēm, kurām nezināmajam kondensatoram ir marķējums Cx. Ievietojiet S1 3. pozīcijā, S4 pozīcijā x1 un S2 aizverot (s3). Tas tiek iestatīts diapazoniem 1500 pF f.s.d. Tagad C6 ir gatavs piemērot kā kalibrēšanas stenda atzīmi. Pēc tam katlu P1 pielāgo, līdz skaitītājs atšifrē 2/3 no f.s.d. Tad S4 varētu pārvietot uz pozīciju 'x 10', S2 turēt atvērtu un S3 aizvērt (x1), salīdzinot ar 5000 pF f.s.d., strādājot ar C6 kā nezināmu kondensatoru. Šīs pilnās iestatīšanas rezultātam vajadzētu nodrošināt 1/5 no fs.d.

No otras puses, jūs varat iegādāties precīzi zināmu kondensatoru sortimentu un izmantot tos Cx punktos, un pēc tam pielāgot dažādus podus kalibrēšanas fiksēšanai uz skaitītāja skalas.

PCB dizains

Vēl viena vienkārša, tomēr precīza kapacitātes mērītāja ķēde

Ja kondensatoram caur rezistoru tiek pievienots pastāvīgs spriegums, kondensatora lādiņš palielinās eksponenciāli. Bet, ja padeve pāri kondensatoram notiek no pastāvīga strāvas avota, kondensatora lādiņš palielinās, kas ir diezgan lineārs.

Šis princips, kurā kondensators tiek uzlādēts lineāri, šeit tiek izmantots zemāk apskatītajā vienkāršajā kapacitātes mērītājā. Tas ir paredzēts kondensatora vērtību mērīšanai, kas ievērojami pārsniedz daudzu līdzīgu analogo skaitītāju diapazonu.

Izmantojot pastāvīgas strāvas padevi, skaitītājs nosaka laiku, kas nepieciešams, lai papildinātu nezināmā kondensatora lādiņu ar zināmu atsauces spriegumu. Skaitītājs nodrošina 5 pilna mēroga diapazonus no 1,10, 100, 1000 un 10 000 µF. 1 µF skalā bez grūtībām varēja izmērīt tik niecīgas kapacitātes vērtības kā 0,01 µF.

Kā tas strādā.

Kā parādīts attēlā, daļas D1, D2, R6, Q1 un viens no rezistoriem pāri R1 līdz R5 nodrošina 5 izvēli pastāvīgai strāvas padevei caur slēdzi S1A.

Kad S2 tiek turēts norādītajā stāvoklī, šī konstante strāva tiek saīsināta līdz zemei ​​caur S2A. Kad S2 tiek ieslēgts alternatīvajā izvēlē, pastāvīgā strāva tiek ievadīta pārbaudāmajā kondensatorā pa BP1 un BP2, kas piesaista kondensatora lādiņu lineārajā režīmā.

Op amp IC1 ir piestiprināts kā salīdzināms ar tā (+) ieejas tapu, kas piestiprināts pie R8, kas nosaka atsauces sprieguma līmeni.

Tiklīdz lineāri pieaugošā pārbaudāmā kondensatora uzlāde sasniedz dažus milivoltus augstāku nekā (-) IC1 ieejas tapa, tā uzreiz pārslēdz salīdzinātāja izeju no +12 voltiem līdz -12 voltiem.

Tas liek salīdzinātāja izejai aktivizēt pastāvīgas strāvas avotu, kas izgatavots, izmantojot detaļas D3, D4, D5, R10, R11 un Q2.

Gadījumā, ja S2A tiek pārslēgts uz zemes, tāpat kā S2B, tas noved pie kondensatora C1 spailes īssavienojuma, pārvēršot potenciālu pāri C1 līdz nullei. Ja S2 ir atvērtā stāvoklī, pastāvīgā strāva, kas iet caur C1, izraisa spriegumu pāri C1, lai palielinātu lineāri.

Kad spriegums pāri pārbaudāmajam kondensatoram izraisa salīdzinātāja pārslēgšanos, rezultātā diode D6 pagriežas pretēji. Šī darbība pārtrauc C1 uzlādi.

Tā kā C1 uzlāde notiek tikai līdz brīdim, kad salīdzinātāja izejas statuss tikai mainās, tas nozīmē, ka tajā attīstītajam spriegumam jābūt tieši proporcionālam nezināmā kondensatora kapacitātes vērtībai.

Lai nodrošinātu, ka C1 neizlādējas, kamēr skaitītājs M1 mēra tā spriegumu, skaitītājam M1 ir iestrādāts augstas pretestības bufera posms, kas izveidots, izmantojot IC2.

Rezistors R13 un skaitītājs M1 ir pamata voltmetra monitors aptuveni 1 V FSD. Vajadzības gadījumā var izmantot tālvadības voltmetru ar nosacījumu, ka tā pilna diapazona diapazons ir mazāks par 8 voltiem. (Ja izmantojat šāda veida ārējo skaitītāju, noteikti iestatiet R8 diapazonā 1 µF, lai precīzi identificēts 1 µF kondensators atbilstu 1 volta rādījumam.)

Kondensators C2 tiek izmantots, lai neitralizētu Q1 pastāvīgās strāvas padeves svārstības, un R9 un R12 tiek izmantoti, lai aizsargātu op amperus, ja barošanas līdzstrāva tiek izslēgta laikā, kad tiek pārbaudīts kondensators un C1, vai pretējā gadījumā viņi varētu sākt izvadīt caur op ampēriem, izraisot bojājumus.

Detaļu saraksts

PCB modeļi

Kā kalibrēt

Pirms barošanas ar kapacitātes mērītāja ķēdi izmantojiet smalku skrūvgriezi, lai skaitītāja M1 adatu precīzi noregulētu nulles līmenī.

Novietojiet precīzi zināmu kondensatoru ap 0,5 un 1,0 µF pie +/- 5%. Tas darbotos kā “kalibrēšanas stenda zīme”.

Pievienojiet šo kondensatoru pāri BP1 un BP2 (BP1 pozitīvā puse). Pielāgojiet diapazona slēdzi S1 pozīcijā “1” (mēraparātam jāatspoguļo 1-µF pilna skala).

Novietojiet S2, lai atvienotu zemējuma vadu no abām ķēdēm (Q1 kolektors un Cl). M1 skaitītājs tagad sāks augstas klases kustību un noregulēsies uz noteiktu rādījumu. Pārslēdzoties S2 atpakaļ, skaitītājam jānokrīt uz leju pie nulles volta atzīmes. Vēlreiz nomainiet S2 un apstipriniet skaitītāja augstāku rādījumu.

Varat arī pāriet uz S2 un precīzi noregulēt R8, līdz atrodat skaitītāju, kas parāda precīzu 5% kondensatora kalibrēšanas vērtību. Iepriekš minētais tikai viens kalibrēšanas iestatījums būs pilnīgi pietiekams atlikušajiem diapazoniem.