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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Anexo ao multímetro para medir a capacitância de capacitores
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição A operação do decodificador (Fig. 1) é baseada em um princípio bem conhecido - primeiro, o capacitor Cx é carregado até uma tensão estável U e depois descarregado através de um medidor de corrente. Se tais ciclos de carga-descarga forem realizados com frequência E, a corrente média I através do medidor será I = UFCX. É conveniente usar as seguintes dimensões nesta fórmula: microamperes, volts, hertz, microfarads.
O anexo descrito possui cinco limites de medição - 2000 e 20000 pF, 0,2, 2 e 20 µF. O medidor de corrente é o multímetro M-832, operando em modo milivoltímetro DC com limite de 200 mV, complementado por shunts instalados no acessório. As frequências de recarga do capacitor em teste são escolhidas como 5 kHz no primeiro limite de medição, 500 Hz nos próximos dois e 50 Hz no último. A uma tensão na qual o capacitor é carregado igual a 3 V, a corrente através do medidor correspondente à capacitância máxima medida e calculada usando a fórmula acima é 30 μA nos dois primeiros limites, 300 μA nos próximos dois e 3 mA nos dois primeiros limites. o último. O acessório (Fig. 2) é conectado a três soquetes do multímetro - às suas entradas “VΩmA” e “COM” (Comum), bem como ao soquete “E PNP” para conexão do emissor de estrutura pn-p transistor ao medir parâmetros do transistor.
O gerador que determina a frequência de recarga do capacitor em teste é montado em um elemento inversor - um gatilho Schmitt DD1.1, e a chave que conecta alternadamente o capacitor Cx ao positivo da fonte de alimentação e ao medidor de corrente está no Chaves CMOS do chip DD2. Para reduzir a resistência das chaves públicas, ambos os canais do microcircuito são conectados em paralelo. Quando o nível na entrada 1 do microcircuito é baixo, seus pinos 13 e 3 são conectados às saídas XO e Y0, respectivamente, e o capacitor Cx em teste é carregado com uma tensão de 3 V. Quando um pulso de polaridade positiva é recebido nesta entrada, esses pinos são conectados às saídas X1 e Y1, o capacitor Cx é descarregado através de uma das derivações R6 - R9. Para alimentar o decodificador, é utilizado um estabilizador multímetro interno com tensão em torno de 3 V. Ele é retirado de seus soquetes “E PNP” e “COM”. Porém, as chaves do chip K2KP561 usadas como DD1 na tensão de alimentação de 3 V passam bem os sinais apenas com níveis “digitais”, ou seja, próximos à tensão de alimentação e ao fio comum. Com uma tensão de comutação que muda suavemente perto da metade da tensão de alimentação, a resistência dos transistores chave aumenta rapidamente e o capacitor Cx não tem tempo para recarregar. Para aumentar a tensão de alimentação, um conversor baseado no microcircuito DA1 e nos capacitores C1 - C4 é introduzido no decodificador, gerando uma tensão de -3 V em relação ao fio comum. A operação de tal conversor é descrita no artigo do autor “Voltage Converters on Switched Capacitors”, publicado em “Radio”, 2001, nº 12, p. 44, 45. A tensão de saída do conversor é somada à tensão de saída do estabilizador do multímetro e é usada para alimentar os microcircuitos DD1 e DD2. Os resistores R1 - R3, comutados pela seção de chave SA1.1, juntamente com o capacitor C5 determinam a frequência do gerador. A capacitância de saída dos interruptores, a capacitância de montagem do circuito conectado em paralelo ao capacitor que está sendo testado e a capacitância de entrada do multímetro aumentam as leituras do medidor em aproximadamente 40 pF. Para eliminar tal mudança nas leituras, foram introduzidos os resistores R4 e R5, cuja seleção pode compensar o erro de leitura. O acessório é montado em uma placa de circuito impresso (Fig. 3) de folha de fibra de vidro unilateral com 1 mm de espessura.
Os resistores utilizados foram MLT, S2-23, KIM (R5), capacitores K50-16 (C3, C4), analógico importado K50-35 (C1), KM-6 (C2), K73-9 para tensão de 100 V ( C5). Você pode usar quaisquer outros resistores e capacitores de tamanho adequado, mas o capacitor C5 deve ser de filme metálico (série K73) ou papel; a instalação de capacitores cerâmicos é inaceitável devido à sua estabilidade em baixas temperaturas. Switch SA1 - PR2-5P2N, PG2-2-6P2N, PG2-9-6P2N, P2G-3-5P2N, P2G-3-6P2N, PGZ-5P2N ou qualquer outro de tamanho pequeno para o número necessário de posições e direções. Os microcircuitos da série K561 são substituíveis por similares da série KR1561, e o microcircuito KR1168EP1 pode ser substituído por seu análogo importado ICL7660 ou ICL7660A. Para simplificar a conexão do decodificador aos soquetes do multímetro, dois pinos bipartidos com diâmetro de 4 mm dos plugues são fixados na placa com porcas (circuitos “VΩmA” e “COM”) e um pino de latão com um diâmetro de 0,8 mm é soldado (circuito “E PNP”). O interruptor é montado em um suporte de latão com 1 mm de espessura. O suporte é fixado à placa com uma porca de pino COM e um parafuso M2,5 com porca, para o qual é fornecido um orifício correspondente na placa. Para conectar o capacitor testado, dois soquetes do conector 2RM são soldados na placa para pinos com diâmetro de 1 mm. Você pode inserir esses pinos com pinças jacaré soldadas perpendicularmente neles, o que permitirá conectar capacitores medidos de vários tamanhos. A placa é coberta por um invólucro, soldada em folha de fibra de vidro e fixada à placa nos cantos por soldagem. A película do invólucro é conectada a um fio comum e atua como uma tela. Ao fazer uma placa para operação de um decodificador com outro tipo de multímetro, deve-se esclarecer a localização dos pinos de contato. Para facilitar a configuração, existem dois assentos na placa para cada resistor selecionável. Os resistores shunt de resistência relativamente baixa R6 - R9 são compostos de dois conectados em paralelo, e os resistores shunt de alta resistência R1 - R5 são feitos de dois conectados em série. Configure o console na seguinte ordem. Primeiramente, todos os elementos são instalados na placa, exceto resistores e um suporte com chave. Nos furos da placa marcados na Fig. 3 com as inscrições “para SA1.1” e “para SA1.2”, e um pedaço de fio de cobre duro com aproximadamente 3 mm de comprimento é soldado nos terminais esquerdo (conforme Fig. 3) do resistor R9 e R40 inferior (fio comum) destinado à instalação. Entre o pino 5 do DD2 e o fio comum (ao par correspondente de segmentos de fio), é soldado um resistor com valor nominal de 680 Ohms e tolerância não inferior a ±10%. Um capacitor com capacidade de 1...2 μF é conectado aos soquetes X1, X1,5, e um resistor constante com resistência de 9 MOhm é soldado em série com um resistor variável de 10 kOhm entre os pinos 1 e 1,5 do microcircuito DD470 (também para os segmentos correspondentes). Para esta etapa de sintonia, a precisão da capacitância do capacitor não é importante. Coloque a chave do multímetro na posição “200 mV” e insira os pinos de fixação nos soquetes correspondentes do multímetro. Usando qualquer voltímetro, meça a tensão nos pinos 14 e 7 do microcircuito DD1 em relação ao fio comum (COM) - deve ser +3 e -3 V, respectivamente. Eles verificam a presença de geração com frequência em torno de 50 Hz por meio de um osciloscópio conectado em paralelo com Cx, ou, na sua ausência, conectando ali qualquer emissor piezoelétrico. As leituras do multímetro devem corresponder aproximadamente à capacitância do capacitor, mas podem variar caoticamente dentro de certos limites. Ao girar suavemente o eixo do resistor variável, a estabilidade máxima das leituras do multímetro é alcançada (flutuações nas leituras dentro de 0,5% do valor medido são aceitáveis). A frequência do gerador deve ser igual a 50 Hz - é aconselhável verificar com osciloscópio ou frequencímetro. As ondulações da tensão de entrada com esta frequência (e seus múltiplos) são bem suprimidas pelo conversor analógico-digital do multímetro e, quando se desviam dele, manifestam-se na mudança caótica nas leituras mencionada acima. Meça a resistência total dos resistores constantes e variáveis e selecione uma constante com a mesma resistência. Se isso for difícil de fazer, você pode pegar um resistor de resistência um pouco menor e conectar um alternado em série com ele. Repita o ajuste com base na ausência de alterações nas leituras e meça a resistência apenas do resistor variável. Substitua a variável por uma constante com a mesma resistência - aqui não é mais necessária alta precisão. Tendo instalado um capacitor com capacitância precisamente conhecida de 1,5 ... 1,9 μF no lugar de Cx, eles obtêm as leituras correspondentes no display do multímetro selecionando o resistor R8. Por conveniência, você pode pegar um resistor de resistência um pouco maior e conectar uma variável de 22 kOhm em paralelo a ele. Tendo medido a resistência da parte introduzida do resistor variável, selecione a constante correspondente. Além disso, sem alterar a frequência do gerador e usando um capacitor de capacidade conhecida de cerca de 10 μF, o resistor R9 é selecionado da mesma maneira. Depois de soldar o resistor R8 selecionado e conectar um capacitor de referência com capacidade de 0,15...0,19 μF aos soquetes, selecione o resistor R2. Neste caso, a frequência do gerador deve ser em torno de 500 Hz. Mantendo a mesma frequência do gerador e do capacitor de referência, selecione o resistor R7. Deve-se ter em mente que as leituras do decodificador serão superestimadas em cerca de 40 pF, portanto, digamos, um capacitor de referência de 0,015 μF deve corresponder às leituras de 1504. A mudança nas leituras é removida selecionando o resistor R5 . Em seguida, selecione o resistor R6 com a mesma resistência de R7. Depois de inserir um capacitor de referência com capacidade de 1500...1900 pF nos soquetes, selecione o resistor R3 e, para eliminar uma mudança nas leituras, selecione o resistor R4. Se você tiver um medidor de frequência digital, você pode primeiro definir as frequências do gerador para 50, 500, 5000 Hz selecionando os resistores R1, R2 e R3, respectivamente, e então selecionar os resistores R6 - R9 usando capacitores de referência da capacitância acima. Os resistores selecionados são soldados na placa, a chave é instalada no suporte e seus terminais são conectados à placa. Com uma seleção cuidadosa de resistores, a precisão da medição nos primeiros quatro limites não será pior que 2%, no limite de 20 µF a linearidade é mantida até 10 µF e com uma capacitância de 20 µF as leituras serão subestimadas em aproximadamente 8%. Na ausência do microcircuito KR1168EP1 ou ICL7660, é aconselhável alimentar o circuito de -3 V do decodificador da bateria do multímetro através de um estabilizador de tensão de -6 V, que pode ser usado como microcircuito KR1168EN6 ou 79L06 com qualquer prefixos e sufixos (Fig. 4). Para isso, instale um pequeno soquete no corpo do multímetro, conectando-o ao terminal negativo da bateria. O pino “Entrada” do microcircuito DA2 deve ser equipado com um condutor flexível com plugue, que é conectado na tomada adicional do multímetro.
O acessório pode ser utilizado como gerador de pulsos com frequências de 50, 500 e 5000 Hz e amplitude de 3 V, retirando-os dos terminais destinados à conexão do capacitor em teste. Deve ser lembrado que a resistência de saída de tal gerador não é inferior à resistência do resistor R1.2 - R6 conectado pela seção SA9. Se os pulsos forem removidos dos pinos 4 e 7 do DD1, sua amplitude será de 6 V e a resistência de saída diminuirá. Autor: S. Biryukov
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