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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de capacitancia y EPS de capacitores - accesorio al multímetro. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Hoy en día, casi todos los radioaficionados tienen un multímetro digital, pero no todos los modelos tienen una función para medir la capacitancia de los condensadores. Tanto en la reparación de radios como en la evaluación de la idoneidad de los condensadores reutilizados, la medición de la capacitancia y la resistencia en serie equivalente (ESR) de los condensadores "sospechosos" es muy útil. Los criterios principales en el desarrollo del medidor fueron la simplicidad del circuito, el bajo costo y la disponibilidad de elementos, la facilidad de ajuste y las pequeñas dimensiones. Podemos decir que se trata de una "construcción de fin de semana" que se puede montar en unas pocas horas. El funcionamiento de este dispositivo al medir capacitancia se basa en el principio de cargar un capacitor de capacidad desconocida a un voltaje determinado a través de una resistencia de resistencia conocida.La duración de este proceso es directamente proporcional a la capacitancia del capacitor. El principio de medir EPS es el siguiente, un capacitor descargado se conecta a una fuente de voltaje a través de una resistencia de resistencia conocida. luego, a intervalos cortos, el microcontrolador mide el voltaje en el capacitor cargado dos veces y calcula su ESR. Con una disminución en la capacitancia, aumenta el error de medición de la ESR. Por lo tanto, esta medida está deshabilitada por software cuando la capacitancia del capacitor es menor a 2 uF. Principales características técnicas
El circuito del medidor se muestra en la fig. 1 La base del dispositivo es un microcontrolador PIC 12F683 (DD1) Opera a una frecuencia de reloj de 4 MHz desde un oscilador RC interno. Después de encender, el microcontrolador ingresa al modo de medición de capacitancia, y luego la configuración de los puertos de entrada / salida es la siguiente: GP0 y GP4 funcionan como salidas y controlan la carga del capacitor a través de las resistencias R1 y R3, respectivamente; GP1: entrada inversora del comparador integrado en el microcontrolador, mientras que su entrada no inversora está conectada a una fuente de voltaje de referencia interna, que determina el umbral de voltaje, hasta el cual se calcula el tiempo de carga del capacitor; GP3: entrada de señal del botón SB1 para cambiar al modo de medición EPS; GP5: salida de control de indicación de subrango de capacitancia y, finalmente, SSR1: salida de la señal SHI, cuyo voltaje promedio es proporcional al parámetro medido. El valor calculado del período de la señal SHI es 4096 μs. Las puntas de prueba de un multímetro digital encendido en el modo de medición de voltaje de CC en el límite de 2 mV están conectadas a los conectores de salida Х2000 y ХЗ.
Los subrangos de la capacitancia medida se indican mediante los LED verdes HL1, HL2 y rojos HL3, HL4. Cuando se mide una capacitancia inferior a 1 μF, así como cuando se mide la ESR, los LED están apagados. Si la capacitancia es superior a 1 μF, pero inferior a 10 μF, solo se encienden los LED rojos. Si la capacitancia es mayor que YumkF, pero menor a 100 microfaradios, todos se queman. Si la capacitancia es mayor a 100 uF, pero menor a 1000 uF, solo se encienden los LED verdes Finalmente, si la capacitancia es mayor a 1000 uF, pero no mayor a 10000 uF, los LED rojo y verde parpadean En este subrango, el valor máximo en la pantalla del multímetro es "1000" en el resto - "999" Si la capacitancia medida es superior a 10000 uF, los LED permanecen en un estado de parpadeo alternativo y la pantalla del multímetro muestra el valor de umbral, que se describe a continuación. El condensador medido se descarga a través de las resistencias R1 y R2, mientras que el puerto GP1 también cambia al modo de salida. El tiempo total entre ciclos de carga/descarga en el último subrango de medición alcanza los 10 s, en otros subrangos es menor. Cuando se presiona el botón SB1, el dispositivo cambia al modo de medición de ESR durante 5 s, luego regresa al modo de medición de capacitancia. En el modo de medición de ESR, la configuración de los puertos de E / S del microcontrolador es la siguiente: GP0 y GP1 controlan sincrónicamente la carga del capacitor a través de las resistencias R1 y R2; GP4: entrada del convertidor analógico a digital incorporado; GP5 y CCP1 realizan las mismas funciones que en el modo de medición de capacitancia. Durante la medición de EPS, los LED no se encienden, la indicación se muestra en décimas de ohmio con una resolución de 0,2 ohmios. Esto se debe al hecho de que la resolución del ADC incorporado del microcontrolador es de aproximadamente 5 mV, y la corriente de carga del capacitor en este modo es de 25 mA.Si la ESR medida del capacitor excede los 50 ohmios, entonces el multímetro mostrará un valor de umbral. El medidor se alimenta con una batería de 9 V, tamaño 6F22, que se conecta al conector X1. El voltaje de la batería se suministra al chip estabilizador 78L05 (DA1) con un voltaje de salida de 5 V. Los condensadores C1 y C2 aseguran la estabilidad de su funcionamiento. Si es posible, en lugar del microcircuito 78L05, es mejor usar el LP2950CZ-5.0; esto reducirá el consumo de corriente a 1,5 mA en modo de reposo y a 7,5 mA en modo de medición. Los diodos VD1 y VD2 y un diodo zener VD3 se utilizan para proteger las líneas de entrada/salida del microcontrolador contra fallas cuando se conecta un capacitor cargado. Al elegir un diodo zener VD3, se debe tener en cuenta que a un voltaje de 5 V, una corriente de más de 0,5 mA no debe fluir a través de él. Por ejemplo, puede aplicar BZX55C5V6. Diodos VD1 y VD2: cualquier impulso de silicio, por ejemplo, de la serie KD521, KD522. Pero se eligieron los diodos 1N4148 debido a la mayor corriente directa pulsada máxima permisible.El diodo VD4 se puede reemplazar por un puente si se excluye la polaridad incorrecta de la conexión de la batería al conector X1. Debido a la simplicidad del dispositivo, no se desarrolló una placa de circuito impreso para él, sino que se ensambló en una placa de prueba con dimensiones de 26x40 mm. El microcontrolador está instalado en el panel. Al programar, el permiso de reinicio del microcontrolador debe estar deshabilitado; no debe haber una marca de verificación en el cuadro "Habilitar MCLR", ya que este pin se usa como entrada de señal. LED HL1-HL4: cualquier color diferente de brillo con un brillo notable a una corriente de 5 ... 6 mA, la copia del autor usó DFL-3014RC y DFL-3014LGC con un diámetro de 3 mm. Una condición necesaria es que una cadena de cuatro LED conectados en serie no debe brillar cuando se conecta a una fuente de 5 V, por lo que se utilizan cuatro LED, aunque solo se necesitan dos para la indicación. Si el brillo del brillo de los LED de diferentes colores difiere notablemente, se iguala mediante la selección de las resistencias R8 y R9.
Conector X1: bloque de terminales de una batería 6F22. Los enchufes X2 y X2 para conectar el multímetro se toman del conector de alimentación de la placa base de la computadora (Fig. 2). El zócalo positivo X1 no tiene características especiales. El enchufe negativo HZ, combinado con el interruptor de alimentación SA3, es un diseño de fabricación propia que se muestra en la fig. 3. Se retira una de las dos tiras de contacto elásticas, se instala una almohadilla aislante de fibra de vidrio con un lado cuadrado de 4 ... 0,5 mm. Se fija un alambre de resorte doblado con un diámetro de 0,6 ... 1 mm, que actúa como un interruptor de alimentación SA3. Cuando la sonda negativa del multímetro se inserta en el zócalo X1, toca el cable de resorte, como resultado de lo cual se cierra el circuito del cable de alimentación negativo del medidor. Por supuesto, al repetir el diseño, puede usar cualquier interruptor de alimentación industrial en miniatura SA2 y un enchufe negativo, como XXNUMX.
Resistencia trimmer R7 - SPZ-19a o miniatura similar. La resistencia R3 determina la corriente de carga para el rango de capacitancias medidas hasta 15 μF, es mejor tomarla con una tolerancia del 1% o tomarla con un ohmímetro digital. La resistencia R1, que determina la corriente de carga para capacidades de más de 15 uF, se puede seleccionar de un valor nominal de 1 kOhm 5%, su resistencia calculada es de 980 Ohm, pero es bastante aceptable poner 1 kOhm 1% sin selección, ya que tal capacidad es típica de los condensadores de óxido, y para ellos la precisión de medir su capacitancia del 5% es bastante suficiente. La calibración del instrumento se puede hacer de dos maneras. La primera forma es conectar uno o más capacitores con una capacitancia total de más de 10000 uF al medidor y configurar el valor de umbral "7" en la pantalla del multímetro usando la resistencia de corte R1023. También puede conectar un circuito de una resistencia de 62 ... 100 ohmios y un capacitor de 50 ... 1000 uF a la entrada del medidor, presione el botón SB1 y, de manera similar, configure el mismo valor de umbral en la pantalla. Dado que el medidor permanece en este modo durante solo 5 segundos, es posible que esta operación deba repetirse varias veces. El error de calibración puede ser de alrededor del 3% en el peor de los casos, ya que consiste en los errores del generador interno y las diferencias en las resistencias de las resistencias R1-R3 de los valores calculados. La segunda forma es conectar un capacitor cerámico o de película con una capacitancia conocida dentro de 4,7 ... 9 μF al medidor y establecer el valor de su capacitancia en la pantalla del multímetro usando la resistencia de corte R7. Primero es necesario medir la capacitancia de este capacitor con un dispositivo ejemplar con una precisión de no menos del 1%. Al calibrar con este método, el valor del umbral puede diferir ligeramente de "1023". La elección del método de calibración no es fundamental: la dispersión de las lecturas de varias instancias del dispositivo calibrado de diferentes maneras no superó el 3 %. Por supuesto, solo se debe conectar al medidor un capacitor predescargado. Al medir la capacitancia de los capacitores de óxido, se debe observar la polaridad de la conexión. Tocar las pinzas de medición con las manos distorsionará las lecturas. Los programas de microcontrolador se pueden descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/02/van.zip. Autor: Yu.Vanyushin
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