Medidor de capacitancia digital. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición

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En la práctica de la radioafición, a menudo se vuelve necesario medir la capacitancia de los capacitores electrolíticos, ya que su capacitancia puede cambiar significativamente con el tiempo. El dispositivo descrito en [1], según el autor, tiene una serie de desventajas: alto consumo de energía, rango estrecho de capacitancias medidas (10 ... 10000 μF), baja precisión en la medición de capacitancias pequeñas.

El medidor propuesto está libre de estas desventajas. Al mismo tiempo, sin cambiar la cantidad de microcircuitos utilizados, fue posible mejorar significativamente la precisión e introducir una serie de funciones de servicio que facilitan el trabajo con el dispositivo. Este dispositivo proporciona medición de capacitancia de capacitores de 0,01 a 10000 microfaradios en cuatro subrangos con límites de medición superiores de 10, 100, 1000 y 10000 microfaradios. Las subbandas se cambian automáticamente. El resultado de la medición se presenta en forma digital en un indicador de cuatro dígitos.

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El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en contar la cantidad de pulsos en un intervalo de tiempo proporcional a la capacitancia del capacitor. El convertidor de "capacidad-tiempo" se realiza en un solo vibrador DD5.3, DD5.4. La duración del pulso generado por un solo vibrador de este tipo está determinada por la fórmula empírica de [2]:

Las resistencias R7 y R8 se eligen de modo que la duración de los pulsos en milisegundos sea numéricamente igual a la capacitancia en microfaradios. El vibrador individual se inicia después de presionar el botón SB1. Para suprimir el rebote de los contactos del botón, está diseñado el controlador DD5.1, DD5.2. Genera un pulso de polaridad negativa, cuya duración corresponde al tiempo de cierre de los contactos, y el frente y caída del pulso están algo retrasados ​​respecto a los momentos de cierre y apertura [1.4]. El inversor DD9 genera una señal de reinicio que coincide en el tiempo con el pulso del formador, lo que asegura que los contadores DD12...DD7 y el disparador DD2 se reinician. El decaimiento de un pulso de polaridad negativa con la ayuda de una cadena diferenciadora C5-R1.3 se convierte en un pulso positivo corto que dispara un solo vibrador. El pulso de salida del vibrador único abre la llave electrónica DDXNUMX, permitiendo el paso de pulsos de conteo desde el generador de frecuencia de referencia.

La parte principal de este generador de frecuencia es un multivibrador en DD1.1, DD1.2 con estabilización de frecuencia de cuarzo [2]. Los chips DD2 ... DD4 forman una línea de divisores de frecuencia por 10. Por lo tanto, las entradas del multiplexor DD6.1 se alimentan con frecuencias de 1 MHz, 100, 10 y 1 kHz. El multiplexor DD6.1 junto con el disparador DD7 y el contador DD8 forman un nodo para la selección automática del límite de medida. Cuando presiona el botón SB1, el circuito de selección de límite automático se restablece aplicando un "8" lógico a la entrada R DD1 a través de la resistencia R4.

El contador DD8 se pone a cero y el multiplexor DD6.1 alimenta la entrada de la llave electrónica DD1.3 con una frecuencia de 1 MHz, que corresponde al límite inferior de medida. En caso de desbordamiento de los contadores DD9...DD12, en la salida de transferencia de DD12, decae un pulso de polaridad positiva, lo que aumenta el estado del contador DD8 en uno y escribe un "7" lógico desde la entrada D al disparador DD0. Este "0" lógico activa el modelador. Mediante el pulso negativo del modelador, los contadores DD9...DD12 se reinician y el disparador DD7 se transfiere al estado lógico "1". Como resultado, la duración del pulso del modelador será igual al tiempo de retardo. En el declive de este pulso, el vibrador único se reinicia. Cambiar el estado de DD8 hará que la frecuencia en la salida de DD6.1 sea igual a 100 kHz, y esto corresponde a un aumento en el límite de medición de 10 veces.

Los microcircuitos DD9...DD12 son contadores de diez días con salida a un indicador de siete segmentos. Como indicadores se utilizaron indicadores luminiscentes al vacío, que tienen un bajo consumo de corriente y mejores características de brillo en comparación con las matrices LED. El multiplexor DD6.2 controla los puntos decimales de los indicadores.

Se recomienda configurar el dispositivo en el siguiente orden

1. La entrada R DD8 se desconecta temporalmente del botón SB1.

2. Conecte un generador de impulsos rectangular con una frecuencia de 2 ... 3 Hz al punto de conexión R50 y R200. No hay requisitos especiales para él, y se puede ensamblar de acuerdo con cualquiera de los esquemas dados en [2, H].

3. Como modelo, conecte un capacitor con una capacidad de 0,5 ... .4 μF. Debe recordarse que la precisión del medidor depende solo de la precisión de la calibración.

4. La resistencia R8 debe lograr la correspondencia más cercana posible entre las lecturas del dispositivo y la capacitancia real del capacitor ejemplar. Después del ajuste, es conveniente bloquear el motor R8 con pintura.

Detalles

En el medidor, se pueden usar microcircuitos de las series K176, K561, K1561 y también 564. Las resistencias son del tipo MLT-0,125. La resistencia R8 es mejor usar un tipo SP5-1 de varias vueltas. Como capacitor de calibración, el autor usó K71-5V 1 μF ± 1%. Cabe señalar que no todas las copias del IC K176LA7 funcionan de manera estable en un oscilador de cuarzo, por lo que no se recomienda utilizar K1LA176 como DD7.

Como indicadores, puede utilizar, además de los indicados en el diagrama, IVZ, IV8. Sin embargo, si se utilizan indicadores de cristal líquido, lo que requerirá una ligera modificación del circuito [3, 4], el dispositivo puede alimentarse con una sola batería Krona de 9 V.

Literatura

1. Kurochkina L. A. Medidor digital para la capacitancia de condensadores de óxido. - Radio, 1988, N8, págs. 50-52.
2. Shelestov IP Radioaficionados: esquemas útiles. Libro. 2.- M.: "Solón", 1998.
3. Biryukov S. A. Dispositivos digitales basados ​​en circuitos integrados CMOS. 2ª ed., revisada. y adicional - M.: Radio y comunicación, 1996.
4. Bystrov Yu. A. et al. Dispositivos optoelectrónicos en la práctica de radioaficionados - M.: Radio y comunicación, 1995

Autor: A. Uvarov; Publicación: cxem.net

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