Cet article fournit un schéma élémentaire d'un capacimètre sur un microcircuit logique. Une telle solution de circuit classique et élémentaire peut être reproduite rapidement et facilement. Par conséquent, cet article sera utile à un amateur débutant, qui prévoyait d'assembler un capacimètre à condensateur élémentaire.
Le fonctionnement du circuit du capacimètre:
Figure 1 - Circuit du capacimètre La liste des éléments du compteur de capacité:
R1- R4 - 47 kOhm
R5 - 1,1 kOhm
C3 - 1500 pF
C4 - 12000 pF
C5 –0,1 uF
C rev. - le condensateur dont vous souhaitez mesurer la capacité
SA1 - interrupteur
DA1 - K155LA3 ou SN7400
VD1-VD2– KD509 ou équivalent 1N903A
PA1 - Tête indicatrice pointeur (courant total 1 mA, résistance de trame 240 Ohms)
XS1- XS2 - Connecteurs Crocodile
Cette version du capacimètre à condensateur a quatre plages qui peuvent être sélectionnées avec le commutateur SA1. Par exemple, en position «1», vous pouvez mesurer des condensateurs d'une capacité de 50 pF, en position «2» - jusqu'à 500 pF, en position «3» - jusqu'à 5000 pF, en position «4» - jusqu'à 0,05 μF.
Les éléments de la puce DA1 fournissent un courant suffisant pour charger le condensateur mesuré (mesure C). Il est particulièrement important pour la précision de la mesure, de sélectionner correctement les diodes VD1-VD2, elles doivent avoir les mêmes caractéristiques (les plus similaires).
Réglage du circuit du capacimètre:
La mise en place d'un tel circuit est assez simple, vous devez connecter Cmes. avec des caractéristiques connues (avec une capacité connue). Sélectionnez la plage de mesure requise avec le commutateur SA1 et tournez le bouton de la résistance d'accord jusqu'à ce que vous atteigniez la lecture souhaitée sur la tête de l'indicateur PA1 (je recommande de l'étalonner en fonction de vos lectures, cela peut être fait en démontant la tête de l'indicateur et en collant une nouvelle échelle avec de nouvelles inscriptions)
Il y a près de deux ans, j'ai acheté un compteur de capacité numérique, j'ai pris, pourrait-on dire, la première chose que j'ai rencontrée. J'étais tellement fatigué de l'incapacité du multimètre mastech MY62 à mesurer la capacité de condensateurs de plus de 20 microfarads, et il n'a pas correctement mesuré moins de 100 picofarads. Le SM-7115A aimait deux facteurs:
- Mesure toute la plage demandée
- Compact et confortable
Payé 750 roubles. Sincèrement cru qu'il ne valait pas l'argent, et le prix a été "augmenté" en raison du manque total de produits compétitifs. Producteur national - bien sûr la Chine. Il avait peur de «tricher», plus que cela, il en était sûr - mais en vain.
Le capacimètre et ses fils étaient emballés dans du polyéthylène, chacun dans sa propre coque et enfermés dans une boîte de carton épais, l'espace libre était rempli de mousse. Également dans la boîte était une instruction en anglais. Dimensions hors tout de l'appareil 135 x 72 x 36 mm, poids 180 grammes. La couleur du corps est noire, le panneau avant avec un lilas chatoyant. Il a un indicateur à cristaux liquides, neuf plages de mesure, deux positions de mise hors tension, un régulateur de réglage du zéro, 15 cm, des fils de couleurs différentes (rouge - noir), qui connectent le condensateur mesuré à l'appareil, se terminent par des pinces crocodiles et les prises sur le corps de l'appareil , pour leur connexion, sont marqués avec une désignation de couleur de la polarité correspondante, il est également possible de mesurer sans eux (ce qui augmente la précision), pour lesquels il existe deux douilles oblongues signées avec condensateur mesurée ferraille. Une pile de 9 volts est utilisée, il y a une fonction d'indication automatique de sa décharge. Indicateur à cristaux liquides à trois chiffres +1 décimale, la plage de mesure du fabricant est de 0,1 pF à 20000 μF, avec possibilité de réglage sur la plage de mesure de 0 à 200 pF, pour régler zéro, à +/- 20 pF, le temps d'une mesure 2-3 secondes.
Le tableau des erreurs tolérées pendant les mesures, individuellement par plages. Soumis par le fabricant.
Sur la moitié arrière du boîtier, il y a un support intégré. Il permet de placer le compteur de manière plus compacte sur le lieu de travail et modifie pour mieux la vue d'ensemble de l'indicateur à cristaux liquides.
Le compartiment à piles est rendu complètement autonome, pour changer la pile il suffit de faire glisser son couvercle sur le côté. Commodité de la catégorie des discrets quand elle l'est.
Pour retirer le couvercle arrière du boîtier, il suffit de dévisser une vis autotaraudeuse. Le composant le plus massif de la carte de circuit imprimé est un fusible de 500 mA.
L'appareil de mesure est basé sur la méthode de la double intégration. Il est assemblé sur des compteurs logiques HEF4518BT - 2 pièces., Clé HEF4066BT, compteur décimal avec décodeur HCF4017 et transistors smd: J6 - 4 pièces., M6 - 2 pièces.
En dévissant six autres vis, vous pouvez voir l'autre côté de la carte de circuit imprimé. La résistance variable utilisée pour régler sur «0» se tient de façon à pouvoir être facilement remplacée si nécessaire. Sur la gauche se trouvent les contacts pour connecter le condensateur mesuré, ceux ci-dessus pour une connexion directe (sans fils).
L'appareil n'est pas réglé immédiatement sur le point de référence zéro, mais la lecture affichée est valable. Avec des fils déconnectés, c'est beaucoup plus facile à faire.
Pour démontrer clairement la différence de précision de mesure pour différentes méthodes de mesure (avec et sans fils), j'ai pris de petits condensateurs avec marquage d'usine - 8,2 pF
Revue vidéo de l'appareil
Sans fils avec fils
N ° 1 8 pF 7,3 pF
N ° 2 7,6 pF 8,3 pF
N ° 3 8,1 pF 9,3 pF
Tout est clair, sans aucun fil, les mesures seront plus précises, bien que l'écart soit pratiquement à 1 pF près. J'ai également mesuré à plusieurs reprises les condensateurs sur les cartes - les lectures pour mesurer celles qui sont utilisables sont tout à fait adéquates selon la valeur nominale indiquée sur elles. Si ce n'est pas un très gros problème, on peut dire que la qualité de mesure de l'appareil est assez élevée.
Les inconvénients de l'appareil
- la mise à zéro n'est pas effectuée immédiatement
- au niveau des pétales de contact, pour la mesure sans fils, il n'y a pas d'élasticité, après avoir été desserrés, ils ne reviennent pas à leur position d'origine,
- le compteur n'est pas équipé d'un réservoir d'étalonnage.
Conclusions
En général, je suis satisfait de l'appareil. Il mesure bien, il est compact (tient facilement dans une poche), donc sur le marché de la radio je prends non pas ce qu'ils donnent, mais ce dont j'ai besoin. Je prévois, le moment venu, de finaliser: remplacer le potentiomètre et les contacts de mesure directs. Vous pouvez rechercher son schéma, ou quelque chose de similaire, dans la section. Il a dit "tout est comme ça" et vous décidez vous-même si vous souhaitez reconstituer le laboratoire à domicile avec un tel instrument. Publié par Babay.
Dans cet article, nous donnerons les instructions les plus complètes qui vous permettront de fabriquer un compteur à condensateur de vos propres mains, sans l'aide d'artisans qualifiés.
Malheureusement, l'équipement ne tombe pas rarement en panne. La raison la plus fréquente en est une - l'apparition d'un condensateur électrolytique. Tous les jambons connaissent le soi-disant «séchage», qui apparaît en raison d'une violation de l'étanchéité du corps de l'appareil. La réactance augmente en raison d'une diminution de la capacité nominale.
De plus, pendant le fonctionnement, des réactions électrochimiques commencent à se produire, elles détruisent les articulations des conclusions. En conséquence, les contacts sont rompus, formant une résistance de contact, qui est calculée, parfois en dizaines d'Ohm. La même chose se produira lorsqu'une résistance est connectée au condensateur de travail. La présence de cette même résistance en série affectera négativement le fonctionnement du dispositif électronique, le fonctionnement complet des condensateurs sera déformé dans le circuit.
En raison de la forte influence de la résistance dans la plage de trois à cinq ohms, les alimentations à découpage deviennent inutilisables, car des transistors et des microcircuits coûteux y brûlent. Si les pièces ont été vérifiées lors de l'assemblage de l'appareil et qu'aucune erreur n'a été commise lors de l'installation, il n'y aura aucun problème avec son réglage.
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Schéma, principe de fonctionnement, appareil
Ce circuit est utilisé avec un amplificateur opérationnel. L'appareil que nous allons faire de nos propres mains nous permettra de mesurer la capacité des condensateurs dans la plage de quelques picofarads à un microfarad.
Traitons le schéma donné:
- Sous-bandes. L'unité a 6 "sous-gammes", leurs hautes frontières sont 10, 100; 1000 pF, ainsi que 0,01, 0,1 et 1 microfarads. La capacité est mesurée selon la grille de mesure du micro-ampèremètre.
- Rendez-vous. La base de l'appareil mesure le courant alternatif, il passe à travers le condensateur, qui doit être étudié.
- Sur l'amplificateur DA 1 se trouve un générateur d'impulsions. Les oscillations de leur répétition obéissent à la capacité des condensateurs C 1 -C 6, ainsi qu'à la position de l'interrupteur à bascule de la résistance «d'accord» R 5. La fréquence sera variable de 100 Hz à 200 kHz. La résistance de trimmer R 1 détermine le modèle d'oscillation proportionnelle à la sortie du générateur.
- Les diodes indiquées sur le schéma, telles que D 3 et D 6, résistances (ajustées) R 7-R 11, micro-ampèremètre RA 1, constituent le compteur AC lui-même. À l'intérieur du micro-ampèremètre, la résistance ne doit pas dépasser 3 kOhm, de sorte que l'erreur de mesure ne dépasse pas dix pour cent dans une plage allant jusqu'à 10 pF.
- Les résistances d'ajustement R 7 - R 11 sont connectées à d'autres sous-bandes en parallèle avec R A 1. La sous-bande de mesure souhaitée est définie à l'aide du commutateur à bascule S A 1. Une catégorie de contacts commute les condensateurs (réglage de fréquence) C 1 et C 6 dans le générateur, le second commute les résistances dans l'indicateur.
- Pour recevoir de l'énergie, l'appareil a besoin d'une source stabilisée bipolaire (tension de 8 à 15 V). Au niveau du condensateur de réglage de fréquence, les valeurs nominales peuvent varier de 20%, mais elles doivent elles-mêmes avoir une stabilité temporelle et thermique élevée.
Bien sûr, pour une personne ordinaire qui ne comprend pas la physique, tout cela peut sembler compliqué, mais vous devez comprendre que pour fabriquer un condensateur avec vos propres mains, vous devez avoir certaines connaissances et compétences. Ensuite, parlons de la configuration de l'appareil.
Configuration de l'instrument
Pour effectuer la configuration correcte, suivez les instructions:
- Tout d'abord, la symétrie des oscillations est obtenue en utilisant la résistance R 1. Le «curseur» de la résistance R 5 est au milieu.
- L'étape suivante consiste à connecter un condensateur de référence de 10 pF aux bornes marquées avec cx. À l'aide de la résistance R 5, réorganisez la flèche du microampèremètre à l'échelle de capacité correspondante du condensateur de référence.
- Ensuite, la forme de l'oscillation à la sortie du générateur est vérifiée. L'étalonnage est effectué sur toutes les sous-bandes, les résistances R 7 et R 11 sont utilisées ici.
Le mécanisme de l'appareil peut être différent. Les paramètres de dimension dépendent du type de microampèremètre. Il n'y a pas de fonctionnalités particulières lorsque vous travaillez avec l'appareil.
Création de différents modèles de compteurs
Modèle de la série AVR
Vous pouvez faire un tel compteur à partir d'un transistor variable. Voici l'instruction:
- Nous sélectionnons le contacteur;
- Nous mesurons la tension de sortie;
- la résistance négative dans le capacimètre ne dépasse pas 45 Ohms;
- Si la conductivité est de 40 microns, la surcharge sera de 4 ampères;
- Pour augmenter la précision de la mesure, vous devez utiliser des comparateurs;
- Il existe également une opinion selon laquelle il vaut mieux utiliser uniquement des filtres ouverts, car le bruit impulsif en cas de congestion élevée n'est pas terrible pour eux;
- Il est également recommandé d'utiliser des stabilisateurs de pôles, mais seuls les comparateurs de grille ne conviennent pas pour modifier l'appareil;
Avant d'allumer le condensateur, vous devez mesurer la résistance, qui devrait être d'environ 40 ohms pour les appareils bien conçus. Mais l'indicateur peut différer, selon la fréquence de modification.
Vous pouvez en savoir plus sur la fabrication d'un compteur à condensateur de vos propres mains dans la vidéo ci-dessous.
Instructions vidéo
Compteur ESR à faire soi-même. Il existe une large liste de pannes d'équipement, dont la cause est simplement électrolytique. Le principal facteur de défaillance des condensateurs électrolytiques est le «dessèchement» familier à tous les jambons, qui se produit en raison d'une mauvaise étanchéité du boîtier. Dans ce cas, sa réactivité capacitive ou, en d'autres termes, augmente en raison d'une diminution de sa capacité nominale.
De plus, au cours des travaux, il subit des réactions électrochimiques qui corrodent les points de connexion des bornes avec les plaques. Le contact s'aggrave, en conséquence, une «résistance de contact» se forme, atteignant parfois plusieurs dizaines d'ohms. C'est également le cas si une résistance est connectée en série à un condensateur utilisable, et en plus, cette résistance est placée à l'intérieur. Cette résistance est également appelée "résistance série équivalente" ou ESR.
L'existence d'une résistance série affecte négativement le fonctionnement des appareils électroniques, faussant le fonctionnement des condensateurs dans le circuit. Une influence extrêmement forte est exercée par une ESR accrue (de l'ordre de 3 ... 5 Ohms) sur les performances, conduisant à la combustion de microcircuits et de transistors coûteux.
Le tableau ci-dessous montre l'ESR moyen (en milliomm) pour les nouveaux condensateurs de différentes capacités en fonction de la tension pour laquelle ils sont conçus.
Ce n'est un secret pour personne que la réactance diminue avec l'augmentation de la fréquence. Par exemple, à une fréquence de 100 kHz et une capacité de 10 μF, la composante capacitive ne dépassera pas 0,2 ohms. En mesurant la chute de la tension alternative à une fréquence de 100 kHz et plus, on peut supposer qu'avec une erreur de l'ordre de 10 ... 20%, le résultat de la mesure sera la résistance active du condensateur. Par conséquent, il n'est pas du tout difficile à assembler.
Description du compteur ESR pour condensateurs
Un générateur d'impulsions d'une fréquence de 120 kHz est monté sur les éléments logiques DD1.1 et DD1.2. La fréquence du générateur est déterminée par le circuit RC sur les éléments R1 et C1.
Pour approbation, l'élément DD1.3 a été introduit. Pour augmenter la puissance des impulsions du générateur, les éléments DD1.4 ... DD1.6 sont introduits dans le circuit. Ensuite, le signal passe à travers un diviseur de tension sur les résistances R2 et R3 et entre dans le condensateur Cx étudié. L'unité de mesure de tension alternative contient des diodes VD1 et VD2 et un multimètre, comme un voltmètre, par exemple M838. Le multimètre doit être mis en mode de mesure de tension continue. Le réglage du compteur ESR s'effectue en modifiant la valeur de R2.
La puce DD1 - K561LN2 peut être remplacée par K1561LN2. Les diodes Germanium VD1 et VD2, il est possible d'utiliser D9, GD507, D18.
Les composants radio du compteur ESR sont situés sur lesquels vous pouvez vous fabriquer. Structurellement, l'appareil est fabriqué dans un boîtier avec une batterie. La sonde X1 est réalisée sous la forme d'un poinçon et est fixée au corps de l'appareil, la sonde X2 est un fil de 10 cm maximum de longueur au bout duquel une aiguille. La vérification des condensateurs est possible directement sur la carte, il n'est pas nécessaire de les souder, ce qui facilite grandement la recherche d'un condensateur défectueux lors de la réparation.
Configuration de l'appareil
1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 et 80 Ohms.
Une résistance de 1 ohm doit être connectée aux sondes X1 et X2 et tourner R2 pour garantir que le multimètre est de 1 mV. Ensuite, au lieu de 1 Ohm, connectez la résistance suivante (5 Ohm) et enregistrez le multimètre sans changer R2. Faites de même avec les résistances restantes. À la suite de cela, un tableau de valeurs sera obtenu par lequel il sera possible de déterminer la réactance.
En utilisant ce capacimètre, vous pouvez facilement mesurer n'importe quelle capacité des unités pF à des centaines de microfarads. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer la capacité. Ce projet utilise la méthode d'intégration.
Le principal avantage de l'utilisation de cette méthode est que la mesure est basée sur la mesure du temps, qui peut être effectuée avec précision sur le MC. Cette méthode est très appropriée pour un capacimètre maison, en plus, elle est facilement mise en œuvre sur un microcontrôleur.
Le principe de fonctionnement du capacimètre
Les phénomènes qui se produisent lorsque l'état du circuit change sont appelés transitoires. C'est l'un des concepts fondamentaux des circuits numériques. Lorsque la clé de la figure 1 est ouverte, le condensateur se charge à travers la résistance R et la tension aux bornes de celle-ci change comme indiqué sur la figure 1b. Le rapport déterminant la tension aux bornes du condensateur a la forme:
Les valeurs sont exprimées en unités SI, t secondes, R ohms, C farads. Le temps pendant lequel la tension aux bornes du condensateur atteint la valeur de V C1 est approximativement exprimé par la formule suivante:
De cette formule, il résulte que le temps t1 est proportionnel à la capacité du condensateur. Par conséquent, la capacité peut être calculée à partir du temps de charge du condensateur.
Schéma
Pour mesurer le temps de charge, un comparateur et une minuterie du microcontrôleur, et une puce logique numérique suffisent. Il est tout à fait raisonnable d'utiliser le microcontrôleur AT90S2313 (l'analogue moderne est ATtiny2313). La sortie du comparateur est utilisée comme déclencheur T C1. La tension de seuil est fixée par un diviseur de résistance. Le temps de charge est indépendant de la tension d'alimentation. Le temps de charge est déterminé par la formule 2, par conséquent, il ne dépend pas de la tension d'alimentation car le rapport dans la formule VC 1 / E est déterminé uniquement par le coefficient de diviseur. Bien sûr, pendant la mesure, la tension d'alimentation doit être constante.La formule 2 exprime le temps de charge du condensateur à partir de 0 volt. Cependant, avec une tension proche de zéro, il est difficile de travailler pour les raisons suivantes:
- La tension ne tombe pas à 0 volt. Il faut du temps pour décharger complètement le condensateur. Cela entraînera des temps de mesure plus longs.
- Il faut du temps entre le démarrage charger et démarrer la minuterie. Cela entraînera une erreur de mesure. Pour AVR, ce n'est pas critique car cela ne prend qu'un battement.
- Fuite de courant à l'entrée analogique. Selon la fiche technique de l'AVR, la fuite de courant augmente lorsque la tension d'entrée est proche de zéro volt.
Pour éviter ces difficultés, deux tensions de seuil VC 1 (0,17 Vcc) et VC 2 (0,5 Vcc) ont été utilisées. La surface de la carte de circuit imprimé doit être propre pour minimiser les courants de fuite. La tension d'alimentation du microcontrôleur requise est fournie par un convertisseur CC-CC alimenté par une batterie de 1,5 VAA. Au lieu d'un convertisseur DC-DC, il est conseillé d'utiliser 9 V batterie et convertisseur 78 L05, de préférenceaussine pas éteindreBodsinon vous pourriez avoir des problèmes avec Eeprom.
Calibration
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Pour calibrer la plage inférieure: Utilisation du bouton SW1. Ensuite, connectez la broche n ° 1 et la broche n ° 3 sur le connecteur P1, insérez un condensateur 1nF et appuyez sur SW1.
Pour calibrer la plage supérieure: Fermez les broches # 4 et # 6 du connecteur P1, insérez un condensateur 100nF et appuyez sur SW1.
L'inscription "E4" lorsqu'elle est activée signifie que la valeur d'étalonnage n'a pas été trouvée dans l'EEPROM.
Utiliser
Détection automatique de plage
La charge commence par une résistance de 3,3M. Si la tension aux bornes du condensateur n'atteint pas 0,5 Vcc en moins de 130 mS (\u003e 57nF), le condensateur est déchargé et rechargé, mais à travers une résistance de 3,3 kΩ. Si la tension aux bornes du condensateur n'atteint pas 0,5 Vcc pendant 1 seconde (\u003e 440µF), l'inscription "E2". Lorsque le temps est mesuré, la capacité est calculée et affichée. Le dernier segment affiche la plage de mesure (pF, nF, µF).
Pince
Comme pince, vous pouvez utiliser une partie d'une prise. Lors de la mesure de petites capacités (unités picofarad), l'utilisation de fils longs n'est pas souhaitable.
