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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de capacitancia de ionistores y capacitores de alta capacitancia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Hay varias formas de medir la capacitancia de los capacitores, pero no todas son adecuadas para medir capacitancias de más de unos pocos cientos de microfaradios. Surgen problemas particularmente grandes cuando se miden ionistores, cuya capacitancia puede alcanzar 10 F o incluso más. Mientras tanto, existe un método relativamente simple y, por cierto, conocido desde hace mucho tiempo que se basa en medir el tiempo de carga de un capacitor desde una fuente de voltaje a través de una resistencia de resistencia conocida. Como sabe, si conecta un capacitor con una capacitancia C a través de una resistencia con una resistencia R a una fuente de voltaje U (Fig. 1), el capacitor comenzará a cargarse y el voltaje a través de él (UС) aumentará exponencialmente: UC = U(1 - mi-t/(CR)), donde e es la base del logaritmo natural (e ≈ 2,718); t - tiempo; RC es la llamada constante de tiempo de un circuito RC, que es independiente del voltaje. En el momento en que t = tRC\uXNUMXd RC, el voltaje a través del capacitor será igual a UC = U(1 - mi-1) ≈ U(1 - 0,367) ≈ 0,633U. Por lo tanto, al medir el intervalo de tiempo desde el comienzo de la carga del capacitor hasta el momento en que el voltaje alcanza el valor de 0,633U, es posible, mediante un cálculo simple, determinar la capacitancia del capacitor medido С = tRC/R. Si la resistencia de la resistencia es "redonda", por ejemplo 10 kOhm, todos los cálculos se pueden hacer fácilmente en la mente. Por ejemplo, para la resistencia indicada, el tiempo de carga del capacitor a 0,633U fue de 46 s, luego la capacitancia del capacitor medido Cх = 46 / 104 = 46 mF = 4600 uF. Así, en este caso, el factor de conversión es K = 100 μF/s. Para una resistencia R = 1 kOhm, el tiempo de medición disminuirá en un factor de 10 y el factor de conversión K = 1000 μF / s.
De acuerdo con este principio, el medidor propuesto funciona. Puede hacerlo en forma de prefijo a una computadora u otro dispositivo electrónico con un cronómetro incorporado, por ejemplo, a un reloj electrónico (electrónico-mecánico) o un teléfono celular. Cabe destacar la relativa facilidad de implementación de este método y la ausencia de la necesidad de calibración utilizando condensadores de referencia (un voltímetro digital es suficiente). Además, el voltaje también puede ser cualquiera (dentro de límites razonables), lo principal es que no cambia durante la medición. Puede llevar varios minutos medir la capacitancia de los supercapacitores, en combinación con un error de medición de varios porcentajes, esto es bastante aceptable para la práctica de radioaficionados. Cabe señalar que el error de medición se ve afectado por las corrientes de fuga y la resistencia en serie (ESR) de los condensadores y condensadores. Por ejemplo, la ESR de algunos tipos de ionistores puede alcanzar los 30 ohmios, y si carga un ionistor de este tipo a través de una resistencia de 100 ohmios, el error de medición puede ser de decenas de por ciento. Por lo tanto, la resistencia de la resistencia a través de la cual se carga el condensador debe ser de al menos 1 kOhm. Se invita a los lectores al accesorio de medición del reloj electrónico-mecánico. El esquema del dispositivo se muestra en la fig. 2. Está alimentado por una batería integrada en el reloj (1,5 V), y el reloj en sí también se puede utilizar para el fin previsto. En el estado inicial, el voltaje de suministro se suministra al microcircuito y el reloj funciona en el modo normal. Cuando se conecta el decodificador, los contactos del zócalo XS1 se abren, el reloj se detiene y se suministra tensión de alimentación al decodificador. Contiene un convertidor de voltaje estabilizado boost en el chip DA1, un comparador en el amplificador operacional DA2, una llave electrónica en el transistor VT1 y un indicador luminoso en el LED HL1.
Después de aplicar el voltaje de suministro al accesorio, el transistor VT1 se cierra y el convertidor de voltaje se desactiva. Para medir la capacitancia de un capacitor o un ionistor, primero se descarga y luego se conecta con respecto a la polaridad a los terminales XS2, XS3 y se presiona brevemente el botón SB1 "Start". El reloj se alimenta con un voltaje de alimentación, y comenzarán a contar el tiempo, al mismo tiempo que el convertidor de voltaje comienza a funcionar, aparece un voltaje de 3,3 V en su salida y el LED HL1 se enciende. Dado que el condensador medido está descargado, el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional DA2 es menor que en el no inversor y la salida será de 2 ... 2,2 V. El transistor VT1 se abrirá y, después de liberar el SB1, el voltaje continuará fluyendo al convertidor de voltaje y al reloj, que continúan contando el tiempo de carga. La elección de la tensión de salida del convertidor (3,3 V) se debe a que en este caso el condensador se cargará a la tensión UC \u3,3d 0,633 2,088 \u2d XNUMX V, por lo tanto, utilizando el archivo adjunto, puede medir la capacitancia de supercondensadores y condensadores con un voltaje nominal de XNUMX V o más. Tan pronto como el capacitor se cargue al voltaje especificado, aparecerá un voltaje cercano a cero en la salida del amplificador operacional DA2, el transistor VT1 se cerrará, el reloj y el convertidor de voltaje se desactivarán y el LED se encenderá. apagar - el proceso de medición se ha completado. Queda por leer el reloj y determinar la capacidad, teniendo en cuenta el factor de conversión establecido por el interruptor SA1. Para facilitar las mediciones, el reloj se ajusta preliminarmente al origen. Para volver a medir el mismo condensador, primero debe descargarlo presionando el botón "Descargar" SB2 durante varias decenas de segundos. Para descargar un ionistor y un condensador de óxido con una capacidad de más de varios miles de microfaradios, esto debe hacerse varias veces. El ajuste comienza con la verificación del rendimiento del convertidor de voltaje y el establecimiento del umbral de conmutación del amplificador operacional. Para hacer esto, los terminales del colector y el emisor del transistor VT1 se cortocircuitan temporalmente con un puente de alambre, los terminales XS2 y XS3 se conectan entre sí y se suministra un voltaje de 1,5 V desde una fuente de alimentación ajustable. Al cambiar la posición del interruptor SA1 y reducir la tensión de alimentación a 1,2 V, la tensión de salida del convertidor no debería cambiar más de un pequeño porcentaje. En la posición del interruptor SA1 "100" se conecta una resistencia variable (preferiblemente multivuelta) con una resistencia de 2 kOhm a los terminales XS3, XS33. Voltaje de salida del convertidor Uп medido con un voltímetro digital con una resolución de al menos tres decimales. Se establece una resistencia variable en los terminales XS2, XS3 voltaje U \u0,633d XNUMX Uп. Luego, al controlar el voltaje en la salida del amplificador operacional, el motor de la resistencia de construcción R5 se coloca en una posición en la que el más mínimo cambio en su posición conduce a la conmutación del amplificador operacional. Por lo tanto, se compensará el error de conmutación debido al voltaje de polarización del amplificador operacional. Después de quitar el puente entre el colector y el emisor del transistor y la resistencia variable, el prefijo está listo para funcionar. La consola utiliza resistencias y condensadores para montaje en superficie. Resistencias fijas RN1-12 y condensador C1 (K10-17v) - tamaño 1206, resistencia recortada - PVZ3A (POZ3A), PVA3A (RVG3A), condensador C2 - tantalio tamaño A o B. Para mejorar la precisión de la medición, las resistencias R3 y R4 deben seleccionarse con una desviación del valor nominal no superior al 0,5%. Puede usar cualquier transistor de baja potencia con un coeficiente de transferencia de corriente base (h21E) no menos de 100. LED: mayor brillo de brillo verde o rojo con un diámetro de carcasa de 3 o 5 mm. El inductor está enrollado en un circuito magnético anular con un diámetro de 6 mm desde el transformador CFL y contiene 6 ... 7 vueltas de cable PEV-2 0,3. Interruptor: pequeño deslizante PD9-1 (SPDT), B3001, B3037, botones: cualquier tamaño pequeño con autorretorno, clips XS2, XS3 - "cocodrilo".
La mayoría de las piezas se colocan en una placa de circuito impreso de fibra de vidrio de un solo lado, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 3, y la disposición de los elementos - en la fig. 4. Los botones se fijan en la cubierta superior de la carcasa, se hacen agujeros para el LED y la corredera del interruptor. Se hacen agujeros para cables en las paredes delantera y trasera de la caja. Relojes: cualquier electrónico-mecánico, en cuyo caso puede instalar un nido. Su refinamiento es mínimo: debe cortar el conductor impreso que proviene de la batería "+" al chip del reloj e instalar el enchufe XS1 (conector para conectar auriculares estéreo). La apariencia del dispositivo se muestra en la fig. 5. Autor: I. Nechaev
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