3 ciparu LED kapacitātes skaitītāja ķēde

Šis projekts ir vēl viena testa iekārta, kas var būt ļoti ērta jebkuram elektroniskajam hobijam, un šīs vienības veidošana var sagādāt daudz prieka.

Kondensatora mērītājs ir ļoti noderīga testa iekārta, jo tā ļauj lietotājam pārbaudīt vēlamo kondensatoru un apstiprināt tā uzticamību.

Parastajiem vai standarta digitālajiem skaitītājiem lielākoties nav kapacitātes mērītāja ērtības, un tāpēc elektroniskajam entuziastam ir jābūt atkarīgam no dārgiem skaitītājiem, lai iegūtu šo iespēju.

Šajā ķēdē, kas aplūkota nākamajā rakstā, izskaidrots uzlabots, tomēr lēts trīsciparu LED kapacitātes mērītājs, kas nodrošina pietiekami precīzu mērījumu virkni kondensatoru, kurus parasti izmanto visās mūsdienu elektroniskajās shēmās.

Kapacitātes diapazoni

Piedāvātais kapacitātes mērītāja ķēdes dizains nodrošina trīsciparu LED displeju, un tas mēra vērtības ar pieciem diapazoniem, kā norādīts zemāk:

Diapazons # 1 = 0 līdz 9,99 nF
Diapazons # 2 = 0 līdz 99,9 nF
Diapazons # 3 = 0 līdz 999nF
Diapazons # 4 = 0 līdz 9,99µF
Diapazons # 5 = 0 līdz 99,99µF

Iepriekš minētie diapazoni ietver lielāko daļu standarta vērtību, tomēr konstrukcija nespēj noteikt ārkārtīgi zemas dažu picofaradu vai augstas vērtības elektrolītisko kondensatoru vērtības.

Praktiski šis ierobežojums, iespējams, nerada pārāk lielas bažas, jo mūsdienās elektroniskajās ķēdēs reti izmanto ļoti mazvērtīgus kondensatorus, savukārt lielos kondensatorus varētu pārbaudīt, izmantojot pāris sērijveidā savienotus kondensatorus, kā tas tiks detalizēti aprakstīts vēlāk šādos punktos.

Kā tas strādā

Ir iestrādāts pārplūdes brīdinājuma gaismas diode, lai novērstu nepareizus rādījumus, ja tiek izvēlēts neatbilstošs diapazons. Ierīci darbina caur 9 voltu akumulatoru, un tāpēc tā ir pilnīgi pārnēsājama.

2. attēlā parādīta pulksteņa oscilatora, zemas Hz oscilatora, loģiskā kontroliera un monostabila multivibratora LED kapacitātes skaitītāja ķēdes pakāpju shēma.

Skaitītāja / draivera un pārplūdes ķēdes posmi ir parādīti nākamajā attēlā iepriekš.

Aplūkojot 2. attēlu, IC5 ir 5 voltu fiksēta sprieguma regulators, kas nodrošina labi regulētu 5 voltu izeju no 9 voltu akumulatora avota. Darbībai šī ķēde izmanto šo regulēto 5 voltu jaudu.

Akumulatoram vajadzētu būt ar augstu mAh vērtējumu, jo pašreizējais ķēdes patēriņš ir diezgan liels - aptuveni 85 mA. Pašreizējais patēriņš varētu pārsniegt 100 mA, ja displejam tiek izgaismota lielākā daļa 3 displeja ciparu.

Zemfrekvences oscilators ir uzbūvēts ap IC2a ​​un IC2b, kas ir CMOS NOR vārti. Neskatoties uz to, šajā konkrētajā ķēdē šie IC ir savienoti kā pamata invertori un tiek izmantoti, izmantojot parasto CMOS astable setup.

Ievērojiet, ka oscilatora pakāpes darba frekvence ir daudz lielāka salīdzinājumā ar frekvenci, ar kādu tiek nodrošināti rādījumi, jo šim oscilatoram ir jāražo 10 izejas cikli, lai varētu pabeigt vienu lasīšanas ciklu.

IC3 un IC4a ir konfigurēti kā vadības loģikas posms. IC3, kas ir CMOS 4017 dekoders / skaitītājs, ietver 10 izejas (“0” līdz “9”). Katra no šīm izejām pēc kārtas ir augsta katram atsevišķam ievades pulksteņa ciklam. Šajā konkrētajā dizaina izvadē “0” nodrošina skaitītāju atiestatīšanas pulksteni.

Izeja '1' pēc tam kļūst augsta un pārslēdz monostabi, kas rada vārtu impulsu pulksteņa / skaitītāja ķēdei. Izejas '2' līdz '8' nav savienotas, un laika intervāls, kurā visas šīs 2 izejas pagriežas augstu, ļauj nedaudz laika, lai vārtu impulss varētu pabeigt un ļautu skaitīšanai pāriet.

Izeja '9' piegādā loģisko signālu, kas fiksē jauno rādījumu pa LED displeju, tomēr šai loģikai jābūt negatīvai. Tas tiek panākts ar IC4a, kas apgriež signālu no izejas 9 tā, lai tas pārvērstos par atbilstošu impulsu.

Monostabilais multivibrators ir standarta CMOS versija, kurā tiek izmantoti divi 2 NOR ieejas vārti (IC4b un IC4c). Neskatoties uz vienkāršu monostabilu dizainu, tas piedāvā funkcijas, kas padara to perfekti pašreizējās lietojumprogrammas cienīgu.

Šī ir neatkārtojama forma, un tā rezultātā tiek iegūts izejas impulss, kas ir mazāks par sprūda impulsu, kas ģenerēts no IC3. Šī funkcija faktiski ir kritiska, jo, ja tiek izmantots atkārtoti aktivizējams tips, vismazāk displeja rādījums varētu būt diezgan augsts.

Piedāvātā dizaina paškapacitāte ir diezgan minimāla, kas ir būtiski, jo ievērojama vietējās kapacitātes pakāpe var traucēt ķēdes lineāro atribūtu, kā rezultātā displeja rādījums ir milzīgs.

Lietojot, prototipa displeju varēja redzēt ar “000” rādījumu visos 5 diapazonos, ja testēšanas slotos nav pievienots kondensators.

Rezistori no R5 līdz R9 darbojas kā diapazona izvēles rezistori. Samazinot laika pretestību desmitgades posmos, konkrētajam lasījumam nepieciešamā laika kapacitāte palielinās desmitgades soli.

Ja mēs uzskatām, ka diapazona rezistori ir novērtēti ar pielaidi vismaz 1%, var sagaidīt, ka šī iestatīšana nodrošinās uzticamus rādījumus. Tas nozīmē, ka var nebūt nepieciešams katru diapazonu kalibrēt atsevišķi.

R1 un S1a ir savienoti, lai palaistu decimāldaļskaitļu segmentu pareizajā LED displejā, izņemot 3. diapazonu (999nF), kurā decimāldaļskaitļa norāde nav nepieciešama. Pulksteņa oscilators faktiski ir parasta 555 astabila konfigurācija.

Pot RV1 tiek izmantots kā pulksteņa frekvences kontrolieris šī LED kapacitātes mērītāja kalibrēšanai. Monostabila izeja tiek izmantota, lai kontrolētu IC 1 tapu 4, un pulksteņa oscilators tiks aktivizēts tikai tad, kad būs pieejams vārtu periods. Šī funkcija novērš pieprasījumu pēc neatkarīgiem signāla vārtiem.

Tagad, pārbaudot 3. attēlu, mēs atklājam, ka skaitītāja ķēde tiek vadīta, izmantojot 3 CMOS 4011 IC. Tos faktiski neatpazīst no ideālās CMOS loģikas saimes, tomēr tie ir ārkārtīgi elastīgi elementi, kurus ir vērts bieži lietot.

Tie faktiski ir konfigurēti kā augšup / lejup skaitītāji ar atsevišķām pulksteņa ieejām un pārnēsāšanas / aizņemšanās izejām. Kā var saprast, potenciāls izmantot leju skaitītāja režīmā šeit ir bezjēdzīgs, tāpēc lejup pulksteņa ievade ir piesaistīta negatīvajai padeves līnijai.

Trīs skaitītāji ir savienoti secīgi, lai atļautu parastu 3 ciparu displeju. Šeit IC9 ir savienots, lai ģenerētu vismazāk nozīmīgo ciparu, un IC7 iespēj visnozīmīgāko ciparu. 4011 ietver desmitgades skaitītāju, septiņu segmentu dekodētāju un fiksatora / displeja draivera posmus.

Katrs IC varētu šī iemesla dēļ aizstāt tipisku 3 mikroshēmu TTL stila skaitītāja / draivera / aizbīdņa opciju. Izejām ir pietiekami daudz jaudas, lai tieši apgaismotu jebkuru piemērotu kopējo katoda septiņu segmentu LED displeju.

Neskatoties uz 5 voltu zemsprieguma padevi, katru LED displeja segmentu ieteicams vadīt caur strāvas ierobežojošo rezistoru, lai visas caurbitances mērītāja vienības strāvas patēriņu varētu noturēt zem pieņemamā līmeņa.

IC7 “pārnēsāšanas” izeja tiek lietota IC6 pulksteņa ieejai, tas ir, divkāršs D tipa dalījums ar diviem flip / flop. Tomēr šajā konkrētajā ķēdē tiek realizēta tikai viena IC daļa. IC6 izeja pārslēgs stāvokli tikai tad, ja ir pārslodze. Tas nozīmē, ka, ja pārslodze ir ievērojami augsta, IC7 radīs daudzus izejas ciklus.

Tieša LED indikatora LED1 barošana caur IC6 varētu būt diezgan nepiemērota, jo šī izeja var būt īslaicīga, un LED, iespējams, spēj radīt tikai pāris īsus apgaismojumus, kurus var viegli nepamanīt.

Lai izvairītos no šīs situācijas, IC7 izeju izmanto, lai vadītu bistable pamata iestatīšanas / atiestatīšanas ķēdi, kas izveidota, pieslēdzot pāris parasti tukšus IC2 vārtus, un pēc tam aizbīdnis pārslēdz LED indikatoru LED1. Abus IC6 un aizbīdni atiestata IC3, lai pārplūdes ķēde sāktos no nulles ikreiz, kad tiek ieviests jauns testa rādījums.

Kā veidot

Šīs trīsciparu kapacitātes mērītāja ķēdes uzbūve ir tikai pareiza visu detaļu montāža zem norādītā PCB izkārtojuma.

Atcerieties, ka IC ir visi CMOS tipi un tāpēc jutīgi pret statisko elektrību no jūsu puses. Lai izvairītos no bojājumiem, ko rada statiskā elektrība, ieteicams izmantot IC kontaktligzdas. Turiet IC uz ķermeņa un iespiediet kontaktligzdās, procesā nepieskaroties tapām.

Kalibrēšana

Pirms sākat kalkulēt šo pabeigto trīsciparu LED kapacitātes mērītāja ķēdi, var būt svarīgi izmantot kondensatoru ar stingru pielaidi un lielumu, kas nodrošina aptuveni 50 līdz 100% no visa skaitītāja skalas diapazona.

Iedomāsimies, ka C6 ir iestrādāts vienībā un tiek izmantots skaitītāja kalibrēšanai. Tagad pielāgojiet ierīci diapazonam Nr. 1 (9,99 nF pilna skala) un ievietojiet tiešu saiti pāri SK2 un SK4.

Pēc tam ļoti uzmanīgi noregulējiet RV1, lai displejā vizualizētu atbilstošo 4,7 nF rādījumu. Kad tas ir izdarīts, jūs varat atrast ierīci, kurā kondensatoru diapazonā parādīti attiecīgi pareizi rādījumi.

Tomēr, lūdzu, neparedziet, ka rādījumi ir precīzi precīzi. Trīsciparu kapacitātes mērītājs pats par sevi ir diezgan precīzs, lai gan, kā jau tika apspriests iepriekš, tas noteikti tiks pievienots nelielām neatbilstībām.

Kāpēc tiek izmantoti 3 LED displeji

Daudziem kondensatoriem parasti ir diezgan lielas pielaides, lai gan dažās šķirnēs precizitātes līmenis var būt lielāks par 10%. Praktiski runājot, 3. LED displeja cipara ieviešana var nebūt pamatota ar paredzamo precizitāti, tomēr tas ir izdevīgi, jo tas efektīvi paplašina mazāko kapacitāti, ko ierīce spēj nolasīt visu desmit gadu laikā.

Veco kondensatoru pārbaude

Gadījumā, ja ar šo aprīkojumu tiek pārbaudīts vecs kondensators, iespējams, redzat, ka digitālais rādījums displejā pakāpeniski pieaug. Tas ne vienmēr nozīmē bojātu kondensatoru, drīzāk tas var būt vienkārši mūsu pirkstu siltuma rezultāts, kas kondensatora vērtību nedaudz palielina. Ievietojot kondensatoru SKI un SK2 slotos, pārliecinieties, ka kondensatoru turat pie tā korpusa, nevis vadiem.

Pārmērīgi augstas vērtības kondensatoru pārbaude

Augstas vērtības kondensatorus, kas neietilpst šī LED kapacitātes mērītāja darbības diapazonā, varētu pārbaudīt, sērijveidā savienojot augstas vērtības kondensatoru ar zemākas vērtības kondensatoru un pēc tam pārbaudot abu vienību kopējo sērijas kapacitāti.

Pieņemsim, ka mēs vēlamies pārbaudīt kondensatoru, uz kura ir iespiesta 470 µF vērtība. To var īstenot, pievienojot to virknē ar 100µF kondensatoru. Pēc tam kondensatora 470 µF vērtību varēja pārbaudīt, izmantojot šādu formulu:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82,5 µF

82,5 µF apstiprinās, ka 470 µF ir labi ar savu vērtību. Bet pieņemsim, ja skaitītājs rāda kādu citu rādījumu, piemēram, 80 µF, tas nozīmētu, ka 470 µF nav kārtībā, jo tā faktiskā vērtība būtu:

(X x 100) / (X + 100) = 80
100X / X + 100 = 80
100X = 80X + 8000
100X - 80X = 8000
X = 400 µF

Rezultāts norāda, ka pārbaudītā 470µF kondensatora veselība var nebūt ļoti laba

Divas papildu kontaktligzdas (SK3 un SK4) un kondensators C6 ir redzami diagrammā. SK3 nolūks ir atvieglot testa elementu izlādi, pieskaroties pāri SK1 un SK3, pirms tos iesprauž SKI un SK2 mērīšanai.

Tas attiecas tikai uz tiem kondensatoriem, kuriem var būt tendence uzkrāt atlikušo lādiņu, kad tie tiek izņemti no ķēdes tieši pirms testa. Augstas vērtības un augstsprieguma kondensatori ir tie, kas var būt jutīgi pret šo problēmu.

Tomēr nopietnos apstākļos kondensatorus, pirms tos izņemt no ķēdes, var būt nepieciešams uzmanīgi izlādēt caur iztukšošanas rezistoru. SK3 iekļaušanas iemesls ir ļaut testējamo kondensatoru izlādēt, savienojot tos pāri SK1 un SK3, pirms tos pārbauda mērījumos SKI un SK2.

C6 ir ērts, gatavs lietošanai, parauga kondensators ātrai kalibrēšanai. Gadījumā, ja testējamais kondensators uzrāda kļūdainu rādījumu, varētu būt svarīgi pārslēgties uz 1. diapazonu un novietot džempera saiti pāri SK2 uz SK4, lai C6 tiktu savienots kā testa kondensators. Pēc tam, iespējams, vēlēsities pārbaudīt, vai displejos ir norādīta likumīga 47 nF vērtība.

Tomēr ir jāsaprot viena lieta: skaitītājs pats par sevi ir diezgan precīzs dažu% plus / mīnus robežās, izņemot kondensatora vērtības, kas gandrīz identiskas kalibrēšanas vērtībai. Papildu jautājums ir tas, ka kondensatora rādījumi var būt atkarīgi no temperatūras un dažiem ārējiem parametriem. Gadījumā, ja kapacitātes rādījums uzrāda nelielu kļūdu, kas pārsniedz tā pielaides vērtību, tas, visticamāk, norāda, ka daļa ir pilnīgi kārtībā un nekādā ziņā nav bojāta.

Detaļu saraksts