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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Microfaradómetro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Este dispositivo relativamente simple está diseñado para evaluar el estado de los condensadores. La capacitancia se mide indirectamente por el valor del voltaje de ondulación, que es inversamente proporcional a la capacitancia del capacitor recargado periódicamente. El autor señaló la posibilidad de ampliar el rango de medición. El dispositivo propuesto permite medir, con un error aceptable para radioaficionados, la capacitancia de condensadores de óxido en el rango de 5...10000 μF, instalados directamente en la placa de circuito, en fuentes de alimentación, es decir, sin soldarlos. El rango operativo de medición de capacitancia se divide en tres subrangos:
El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en medir la tensión de ondulación en el condensador Cx probado, que se produce cuando se carga cíclicamente desde una fuente de alimentación y se descarga en una resistencia. Cuanto mayor sea la capacitancia de este condensador, menor será el voltaje de ondulación. Por otro lado, a medida que disminuye la frecuencia de recarga, aumenta el voltaje de ondulación. Gracias a estas dependencias, es posible determinar la capacitancia del condensador en una gama bastante amplia de valores de parámetros. Cabe señalar que un cortocircuito en el condensador con esta técnica de medición corresponde a una capacitancia infinitamente grande, y una rotura dentro del capacitor equivale a una capacitancia cero (Cx = 0). El diagrama esquemático del dispositivo se muestra en la figura.
El chip DD1 contiene un generador de impulsos rectangular. Las resistencias recortadoras R1-R1 conectadas mediante el interruptor SA3 establecen la frecuencia de pulso del generador en 1000,100, 10, 1 Hz, respectivamente. Los pulsos del generador llegan a la base del transistor VT5, que actúa como un interruptor electrónico en el circuito de carga (resistencia R9,1 y capacitancia Cx del condensador medido) de la fuente de energía. En ausencia de un condensador, se generan pulsos de polaridad positiva en esta resistencia. Dado que su resistencia se elige pequeña (1 ohmios), basta con aplicar una tensión de alimentación de aproximadamente 1,5 V al transistor VTXNUMX. Estos pulsos, después de la rectificación por los diodos VD1, VD2, provocan que la aguja del microamperímetro PA1 se desvíe. En ausencia del condensador Cx, se utiliza la resistencia variable R6 para colocar la aguja del microamperímetro en la división más a la derecha, que en este caso corresponde al valor cero de la capacitancia Cx (escala inversa). El condensador C3 elimina la fluctuación de la aguja cuando el generador de impulsos funciona a una frecuencia de 10 Hz. La resistencia R4 limita la corriente del colector VT1 cuando hay un cortocircuito en el condensador medido. Como saben, el rango de voltaje de suministro para los chips lógicos CMOS de la serie K561 es bastante amplio: 3...15 V, por lo que se utiliza un convertidor de voltaje no estabilizado para alimentar el chip DD1. Su esquema con modificaciones menores está tomado de [1]. Se trata de un multivibrador asimétrico que utiliza transistores de diferentes estructuras; su trabajo se describe en detalle en [2]. Este convertidor permanece operativo con una tensión de alimentación muy baja, hasta 0,8 V. La carga del multivibrador es el transformador T1. Los pulsos generados por el multivibrador inducen un voltaje en el devanado secundario que, después de la rectificación y alisado, se utiliza para alimentar el microcircuito. Este voltaje es de aproximadamente 4 V, suficiente para el funcionamiento normal del dispositivo. El microcircuito K561LA7 se puede reemplazar por otro, por ejemplo, K561LE5, diodos VD1-VD3, con diodos de germanio de las series D2, D18. Es posible sustituir el transistor VT1 (compuesto) por otro con una tensión permitida Uke máx ≤ 60 V o por dos transistores separados (por ejemplo, KT315B y KT817A). Reemplazar los transistores VT2 y VT3 no es crítico, es posible utilizar transistores de germanio de baja potencia de la estructura adecuada, por ejemplo, MP40-MP42 y MP37, MP38. La fuente de alimentación es una celda galvánica de 1,5 V (tipo 343). Cambie SA1, por ejemplo, PD21-1 o uno en miniatura similar, cambie SA2, cualquiera de tamaño pequeño. La corriente de desviación total de la aguja del microamperímetro es de 50...200 µA. El diseño utiliza condensadores de óxido importados como los más pequeños, pero también se pueden utilizar K50-35 domésticos. Para el transformador T1, es adecuado un anillo de ferrita M2000NM con un diámetro exterior de 10-20 mm. El devanado primario contiene 40 vueltas de cable PEL o PELSHO 0,12, el devanado secundario contiene 100 vueltas del mismo cable. El dispositivo está montado en una carcasa de dimensiones adecuadas. En el panel frontal están instalados un microamperímetro, un interruptor de límite SA1, un interruptor de encendido SA2, una resistencia variable R6 ("Conjunto 0") y enchufes para conectar los cables de conexión. Al comprobar el rendimiento de un dispositivo, es recomendable comenzar con un convertidor de voltaje. Después de conectar la fuente de alimentación al dispositivo, la salida del rectificador del convertidor debe tener un voltaje de aproximadamente 4...4,5 V. Si no se produce generación, se deben intercambiar los terminales de cualquiera de los devanados. La corriente total consumida por el dispositivo desde la celda galvánica no supera los 50 mA. La configuración del dispositivo consiste en configurar las frecuencias adecuadas de los subrangos del generador y calibrar el microamperímetro. Es recomendable sintonizar el generador mediante un frecuencímetro, conectándolo al pin 10 del chip DD1. Las resistencias recortadoras R1-R3 configuran el generador a frecuencias de 1000, 100 y 10 Hz. Si utiliza el interruptor de cuatro posiciones SA1, puede obtener otro límite de medición de capacitancia: 0,5...10 μF agregando otra resistencia de ajuste al generador para establecer la frecuencia de pulso en 10 kHz. La operación que requiere más mano de obra es calibrar la escala del microamperímetro. Dado que los límites de medición de capacitancia son múltiplos de 10, una escala común es suficiente. El dispositivo se calibra en el primer subrango utilizando capacitores estándar, cuya capacitancia se selecciona (también es aceptable la conexión en paralelo de dos o tres capacitores) usando un medidor de capacitancia. Si no hay condensadores de referencia suficientemente precisos o no hay un dispositivo para seleccionar capacitancia, entonces se pueden usar condensadores semiconductores de óxido de tantalio de la serie K53 (K53-1, K53-6A, etc.) para la calibración. La capacidad de estos condensadores, según el autor, es más estable en el tiempo, incluso en ejemplares de un año de fabricación más antiguo. Basta con digitalizar la báscula con los valores 0; 5; 10; 20; treinta; 30; 50, y la primera línea está marcada con un signo de infinito (oo). La línea derecha estará marcada con cero (Cx = 100). Con la multiplicidad de frecuencia adecuada del generador, la precisión de la calibración de la escala para los subrangos restantes es bastante satisfactoria. La práctica de utilizar el medidor no difiere del método de trabajar con dispositivos similares. Los condensadores de óxido deben verificarse en dispositivos desenergizados, no es necesario observar la polaridad de la conexión. Por supuesto, puedes comprobar los condensadores antes de instalarlos en la placa de circuito. Es aconsejable moldear los condensadores de óxido viejos antes de realizar la prueba manteniéndolos bajo una tensión de polarización de varios voltios. Dado que en la práctica es necesario comprobar la capacitancia de los condensadores de óxido directamente sobre placas de circuito impreso barnizadas, es aconsejable fabricar sondas con puntas puntiagudas de acero. Para ello son muy adecuados los lápices de pinza producidos por la industria nacional. En lugar de una mina, utilice un trozo de alambre de acero con un diámetro de hasta 2 mm, que se inserta en el lápiz automático en toda su longitud con un margen de 10 mm. Literatura
Autor: A.Safosin, Mytishchi, región de Moscú
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