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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de capacitancia de condensadores con autocalibración. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición En la práctica de la radioafición, a menudo surge la tarea de medir las capacidades de los condensadores. Los multímetros industriales que miden capacitancia son bastante caros y no están disponibles para todos. Se propone el diseño de un medidor simple ensamblado en tres microcircuitos, que permite medir la capacitancia de los capacitores, así como la frecuencia de una señal periódica y puede usarse como osciladores con control de frecuencia digital. El diagrama esquemático del medidor se muestra en la figura.
El dispositivo contiene un microcontrolador DD1 tipo PIC16.84A, un indicador digital de cristal líquido de AON DD2 tipo K0-4B2 (o similar) y un temporizador DA1 NE555 (KR1006VI1). El medidor de capacitancia se basa en la dependencia de la frecuencia de salida del generador RC en el temporizador DA1 del valor de capacitancia del capacitor Cx: fout≈1/kRCx, donde K es una constante. Como esta dependencia es inversamente proporcional, el microcontrolador calcula el valor inverso y=1/fout. Para aumentar la precisión de las mediciones y la facilidad de configuración, se utiliza la autocalibración basada en valores conocidos preseleccionados de las capacitancias de los condensadores de referencia (C3, C5, C6). El medidor tiene tres rangos de medición de capacitancia: 1º - 10...1000 pF, 2º - 470...4700 pF, 3º - 4700 pF...0,47 µF. En el primer rango, se utiliza un condensador de referencia C5 con una capacidad de 470 pF para la autocalibración, en el segundo rango C6 con una capacidad de 2000 pF y en el tercero, C3 con una capacidad de 15 nF. Antes de instalar estos condensadores en el dispositivo, se deben seleccionar según su capacitancia nominal utilizando algún tipo de medidor de capacitancia. Es aconsejable seleccionar condensadores con valores mínimos de coeficientes de temperatura de capacitancia. Para aumentar la linealidad del medidor, el temporizador utiliza una fuente de corriente en el transistor VT1, cuyo valor actual en diferentes rangos se establece mediante resistencias R9R11. La conmutación la realiza el microcontrolador DD1 cambiando los puertos B0-B7 de entrada a salida. La selección de rangos de medición y modo de funcionamiento del medidor se realiza mediante los interruptores S1 y S2, según la tabla:
La autocalibración se realiza periódicamente, aproximadamente una vez por minuto. En este momento, el indicador LCD muestra el valor de capacitancia del capacitor de referencia. En los tres rangos, el valor de capacitancia se indica en picofaradios y las letras "P" se muestran en la esquina izquierda del indicador. En modo frecuencímetro y generador, estas letras no se muestran. Durante la autocalibración, en lugar de Cx, uno de los condensadores de referencia se conecta automáticamente al circuito y se mide su capacitancia. En este caso, se calcula el valor del código de corrección N0, que se almacena en la memoria de acceso aleatorio del microcontrolador Nout=N0Nin. Un pequeño condensador C4 está conectado en paralelo al condensador medido Cx. Esto se hace para alcanzar una sección de medición más lineal, y el valor de la capacitancia C4 se resta automáticamente en DD1 del valor de la capacitancia medida Cx. Al medir capacitancias pequeñas (hasta 100 pF) en el primer subrango, pueden aparecer lecturas distintas de cero en el indicador cuando el capacitor Cx medido está desconectado. Este valor de capacitancia no compensado (unidades de picofaradios) debe restarse del valor CX medido. En el modo de autooscilador, se conecta una resistencia variable R1 a la fuente de corriente VT13, mediante el ajuste de la cual se establece la frecuencia de oscilaciones libres fgen. Si el interruptor S3 está apagado, el microprocesador mide la frecuencia de generación. La salida fgen es una señal de pulso. Si necesita una señal con la misma duración de pulso y pausa, entonces la salida fgen debe alimentarse a un divisor de frecuencia (por ejemplo, en un microcircuito K561IE10). Desde la salida “a” puede eliminar una señal de diente de sierra. Si se aplica la salida "a" a la entrada de un integrador en un elemento lógico, entonces se puede obtener una señal de forma similar a una sinusoidal, el rango de frecuencia del generador es de decenas de hercios a 20...30 kHz. Para ampliar el rango hacia bajas frecuencias, puede aumentar el valor de la resistencia R13. Botón S4 - con contactos normalmente cerrados. Se utiliza para restablecer el microcontrolador rompiendo los circuitos de potencia al cambiar de un rango de medición a otro. El botón debe mantenerse presionado durante varios segundos. Cuarzo Q1: cualquiera a 1 MHz. El dispositivo puede utilizar un temporizador MOS tipo 7555. Puede programar el microcontrolador usted mismo utilizando el método descrito en [1]. Al medir la frecuencia de oscilaciones externas, el interruptor S3 debe estar apagado. Literatura:
Autor: A. M. Sabolyuk
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