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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA C-probador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición En un taller de radioaficionados, junto a varios instrumentos de medición, el "C-tester" (ST) puede ocupar un lugar modesto, pero bastante legítimo, para medir la capacitancia eléctrica de los condensadores de "microfaradios". A menudo no es necesario medir la capacitancia de tales capacitores. Por lo tanto, junto con ST, se supone que debe usar dispositivos externos: un cronómetro o un reloj con segundero y, en algunos casos, un miliamperímetro de límite múltiple (probador). Con ello se consigue la máxima sencillez, reducidas dimensiones y bajo coste del ST. Ensamblado de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 1, no requiere ajuste, calibración, selección de piezas y proporcionará un error de medición relativo de no más de ± 10 % (excluyendo el error de los dispositivos externos) en el rango de 5 . .. 10000 μF. Tal error de medición para estos capacitores es aceptable en la mayoría de los casos prácticos. Si es necesario, se puede reducir significativamente.
El circuito ST implementa el principio de determinar indirectamente la capacitancia eléctrica de un condensador en función del tiempo de descarga desde el voltaje inicial hasta un cierto voltaje final, que está en una relación fija con el inicial. Con un voltaje inicial igual a E, el voltaje en el capacitor U durante su descarga obedece a la ecuación: U = E e -t/RC, (1) de donde C = t/R * 1/(/nE - /nU), (2) Aceptemos: t = RC. (3) Sustituyendo el valor de t de (3) en la fórmula (1), obtenemos: U = E / e, (4) es decir, si se cumplen las condiciones de la fórmula (4), la capacidad de (3) se determina como sigue: C = t / R. (5) Así, según la fórmula (5), con una tensión inicial igual a E y una tensión final calculada según la fórmula (4), el valor de la capacitancia medida es directamente proporcional al tiempo t. Tomemos la resistencia de la resistencia R igual a 1 MOhm. Entonces la capacitancia del condensador de acuerdo con la fórmula (5) estará determinada por C = t 10 -6 (F) = t (μF), (6) es decir La capacitancia del capacitor C en microfaradios es numéricamente igual a su tiempo de descarga t en segundos. El CT proporciona tres rangos de medición de capacitancia con multiplicadores de décadas x1, x10, x100 y resistencias de descarga con resistencias de 1 MOhm, 100 kOhm, 10 kOhm, respectivamente. Teniendo esto en cuenta, la fórmula (6) se verá así C = tn, (7) donde: C - capacitancia, μF; n - multiplicador de rango (1, 10 o 100). ST está organizado y funciona de la siguiente manera. El condensador medido se conecta a los terminales "Cx" (observar la polaridad de los condensadores polares). El condensador con una de sus salidas a través de una cadena de contactos normalmente cerrados de los botones SB1, SB2, SB3, marcados "x1", "x10" y "x100", la resistencia R4, que limita la corriente de carga del condensador, y el interruptor de alimentación SA1 está conectado a la fuente de alimentación G1. La otra salida del condensador está conectada al cable común a través de los terminales "lut" y "case", cerrados por un puente (el puente no se muestra en la Fig. 1). Cuando se enciende la energía con el interruptor de palanca SA1, el capacitor se carga al voltaje de suministro. Este es el voltaje inicial. El amplificador operacional DA1 está conectado de acuerdo con el circuito comparador de voltaje. Su entrada inversora está conectada al condensador medido, y la entrada no inversora está conectada a un divisor de voltaje R5, R6, en cuyo punto de división se establece un voltaje igual a U = E / e, donde E es la fuente de energía. voltaje, V; e es la base del logaritmo natural (e=2,718). Este es el voltaje final. En el estado inicial, con un condensador completamente cargado, el voltaje en la salida del comparador es bajo, el transistor VT1 está cerrado y el LED HL1 no está encendido. Al mantener presionado cualquiera de los botones (SB1, SB2 o SB3), el capacitor a medir se conecta a la resistencia correspondiente R1, R2 o R3, y comienza su descarga. Cuando el voltaje en el capacitor se vuelve igual al voltaje del divisor R5-R6, el comparador cambia, el voltaje en su salida se establece en aproximadamente 6 V, el transistor VT1 se abre y el LED HL1 se enciende. El tiempo t en segundos se mide desde el momento en que se presiona el botón hasta que se enciende el LED. Ahora puedes soltar el botón. El condensador, a través de la cadena de contactos normalmente cerrados de los botones SB1, SB2, SB3 y la resistencia R4, se cargará nuevamente y el LED se apagará. Al medir la capacidad, la elección de uno u otro botón es arbitraria y está determinada únicamente por la conveniencia del tiempo. La medición se puede iniciar desde cualquier botón, pero no antes de 10 s desde el momento en que se enciende la alimentación o se suelta el botón presionado anteriormente. Este tiempo es necesario para cargar de forma fiable el condensador que se está midiendo. Después de la medición, antes de desconectar el condensador de los terminales “Cx”, apague la alimentación con el interruptor de palanca “ON”. En este caso, el condensador se descargará a través de los contactos cerrados del interruptor de palanca SA1, la resistencia R4 y el puente en los terminales "lyt". Al medir la capacitancia de condensadores de óxido (electrolíticos), a veces es necesario tener en cuenta su corriente de fuga Iut, lo que puede introducir un error significativo en el resultado de la medición (el resultado será inferior al valor real). La situación se puede corregir introduciendo el coeficiente Kut, que depende del lyt del condensador y del rango seleccionado de cambios en n. Cuando se aplica a CT, teniendo en cuenta la corriente de fuga del capacitor, la fórmula (7) se ve así: C = tn Kut, (8) donde: C es la capacitancia del capacitor, μF; Kut - factor de corrección Kut = 1 + (Iut / nE), n - multiplicador de rango (1, 10 o 100); Iut - corriente de fuga, μA; E - voltaje de la fuente de alimentación, V. El voltaje de la fuente de alimentación es de aproximadamente 9 V. Entonces Kut = 1 + (Iut / n9). El coeficiente de Kut es fácil de calcular usando esta fórmula, pero es más fácil usar el gráfico de su dependencia de la corriente de fuga Iyt, que se muestra en la Fig. 2.
La corriente de fuga del condensador se mide con un miliamperímetro conectado a los terminales "Iyt" en lugar de un puente. La conexión del miliamperímetro debe hacerse con la alimentación apagada. Cuando se enciende el interruptor de encendido, la corriente de carga del capacitor en el primer momento puede alcanzar los 20 mA y luego cae a un cierto valor determinado por la fuga del capacitor. En estado estable, la corriente de fuga puede variar desde fracciones de un microamperio hasta 20 mA (para un capacitor roto). Esto debe tenerse en cuenta al configurar el límite de medición de miliamperímetros en el momento del encendido. Al medir la corriente de fuga de los capacitores electrolíticos, deben mantenerse energizados durante algún tiempo (tren) hasta que se establezca el valor actual. Durante este tiempo, el capacitor no solo se carga, sino que también se "forma", cambiando su capacitancia. Los tipos de piezas utilizadas pueden ser cualquiera. Las resistencias R1, R2, R3, R5, R6 deben tener una tolerancia de resistencia de no más de ±5%. El chip K140UD8 se puede reemplazar con un chip K140UD6 o K140UD12 (incluido el pinout). En el panel CT están instalados: interruptor de palanca SA1, botones SB1, SB2, SB3, terminales "Cx", "Iut" y LED HL1. El CT es alimentado por una batería de 9 V, consumiendo una corriente de 6 mA. Si desea reducir el error de medición, debe instalar resistencias R1, R2, R3 con resistencias lo más cercanas posible a los valores especificados en el diagrama. También es necesario seleccionar las resistencias de las resistencias R5 y R6 para que se observe la condición R5 / R6 = 1,72. Puede reducir el error de medición en un 3%. Y puedes hacerlo. Conecte una fuente de tensión constante ajustable a los terminales "Сх+" y "Alojamiento", observando la polaridad, ajuste su salida a una tensión igual a la tensión de la batería medida multiplicada por un factor de 0,368. Por ejemplo, en E = 9,21 V, el voltaje en los terminales "Cx" debe establecerse igual a U = 9,21 * 0,368 = 3,39 (V). No es necesario presionar los botones, los terminales "Cx-" e "Iyt" deben estar libres. ST se enciende. En este caso, si el LED está encendido, una resistencia variable con una resistencia de 6 kOhm se enciende en serie con la resistencia R1 y, al ajustarla, se encuentra el umbral en el que el LED se enciende y se apaga. Si el LED está apagado, los pasos anteriores deben realizarse incluyendo una resistencia variable en serie con la resistencia R5. Se mide la resistencia de la resistencia variable y se agrega una resistencia fija con la misma resistencia. Con este método de selección se compensará el desfase tecnológico de las tensiones de entrada del amplificador operacional DA1, que también es una fuente de error, aunque pequeña. El método de medición del tiempo t determina directamente la precisión de la medición de la capacitancia. Para medir el tiempo, puede usar un cronómetro, una manecilla de segundos de un reloj, un punto intermitente en la pantalla de un reloj digital, o puede, si no necesita mayor precisión, simplemente contar los segundos. Una disminución en la capacitancia medida de un capacitor en relación con su valor nominal puede deberse a un aumento de la corriente de fuga. Si el LED no se apaga cuando se enciende el interruptor de alimentación, el capacitor medido está en cortocircuito o tiene una fuga muy grande. Cuando, después de presionar el botón "x1", el LED se enciende sin demora, el capacitor está abierto o ha perdido su capacidad. En cualquier caso, es posible sacar una conclusión sobre la idoneidad del condensador. El rango de medición de capacitancia dado al principio del artículo es condicional. En principio, no se limita a estas cifras y se puede expandir en ambas direcciones sin cambios en el circuito. Solo se ampliará el rango de medición del tiempo por un instrumento externo. Es posible que el error de medición de capacidades pequeñas aumente debido a la dificultad de medir intervalos de tiempo pequeños. Literatura
Autor: V. Gusarov, Minsk; Publicación: radioradar.net
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