Medidor de capacitância digital. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Na prática do rádio amador, muitas vezes é necessário medir a capacitância dos capacitores eletrolíticos, pois sua capacitância pode mudar significativamente com o tempo. O dispositivo descrito em [1], segundo o autor, apresenta várias desvantagens - alto consumo de energia, faixa estreita de capacitâncias medidas (10 ... 10000 μF), baixa precisão na medição de pequenas capacitâncias.

O medidor proposto está livre dessas desvantagens. Ao mesmo tempo, deixando inalterado o número de microcircuitos utilizados, foi possível melhorar significativamente a precisão e introduzir várias funções de serviço que facilitam o trabalho com o aparelho. Este dispositivo fornece medição de capacitância de capacitores de 0,01 a 10000 microfarads em quatro subfaixas com limites de medição superiores de 10, 100, 1000 e 10000 microfarads. As subbandas são comutadas automaticamente. O resultado da medição é apresentado em formato digital em um indicador de quatro dígitos.

(clique para ampliar)

O princípio de operação do dispositivo é baseado na contagem do número de pulsos em um intervalo de tempo proporcional à capacitância do capacitor. O conversor "capacidade-tempo" é feito em um único vibrador DD5.3, DD5.4. A duração do pulso gerado por um único vibrador é determinada pela fórmula empírica de [2]:

Os resistores R7 e R8 são escolhidos de forma que a duração dos pulsos em milissegundos seja numericamente igual à capacitância em microfarads. O vibrador único é iniciado após pressionar o botão SB1. Para suprimir o salto dos contatos do botão, o driver DD5.1, DD5.2 foi projetado. Gera um pulso de polaridade negativa, cuja duração corresponde ao tempo de fechamento dos contatos, sendo que a frente e a queda do pulso são um pouco atrasadas em relação aos momentos de fechamento e abertura [1.4]. O inversor DD9 gera um sinal de reset que coincide no tempo com o pulso do shaper, o que garante que os contadores DD12...DD7 e o gatilho DD2 sejam zerados. O decaimento de um pulso de polaridade negativa com a ajuda de uma cadeia de diferenciação C5-R1.3 é convertido em um curto pulso positivo que aciona um único vibrador. O pulso da saída do único vibrador abre a chave eletrônica DDXNUMX, permitindo a passagem dos pulsos contadores do gerador de frequência de referência.

A parte principal deste gerador de frequência é um multivibrador em DD1.1, DD1.2 com estabilização de frequência de quartzo [2]. Os chips DD2 ... DD4 formam uma linha de divisores de frequência por 10. Assim, as entradas do multiplexador DD6.1 são alimentadas com frequências de 1 MHz, 100, 10 e 1 kHz. O multiplexador DD6.1 juntamente com o gatilho DD7 e o contador DD8 formam um nó para seleção automática do limite de medição. Ao pressionar o botão SB1, o circuito de seleção de limite automático é redefinido aplicando uma lógica "8" à entrada R DD1 através do resistor R4.

O contador DD8 é zerado, e o multiplexador DD6.1 alimenta a entrada da chave eletrônica DD1.3 com frequência de 1 MHz, que corresponde ao menor limite de medição. Em caso de estouro dos contadores DD9...DD12, na saída de transferência de DD12, um pulso de polaridade positiva decai, o que aumenta o estado do contador DD8 em um e escreve um "7" lógico da entrada D para o gatilho DD0. Este "0" lógico aciona o shaper. Pelo pulso negativo do shaper, os contadores DD9...DD12 são zerados e o gatilho DD7 é transferido para o estado lógico "1". Como resultado, a duração do pulso do modelador será igual ao tempo de atraso. No declínio deste pulso, o único vibrador é reiniciado. Alterar o estado de DD8 fará com que a frequência na saída de DD6.1 seja igual a 100 kHz, o que corresponde a um aumento do limite de medição em 10 vezes.

Os microcircuitos DD9...DD12 são contadores de dez dias com saída para um indicador de sete segmentos. Como indicadores foram utilizados indicadores luminescentes a vácuo, que apresentam baixo consumo de corrente e melhores características de brilho em relação às matrizes de LED. O multiplexador DD6.2 controla os pontos decimais dos indicadores.

Recomenda-se configurar o dispositivo na seguinte ordem

1. Entrada R DD8 desconectada temporariamente do botão SB1.

2. Conecte um gerador de pulso retangular com frequência de 2 ... 3 Hz ao ponto de conexão R50 e R200. Não há requisitos especiais para ele e pode ser montado de acordo com qualquer um dos esquemas fornecidos em [2, H].

3. Como modelo, conecte um capacitor com capacidade de 0,5 ... 4 μF. Deve ser lembrado que a precisão do medidor depende apenas da precisão da calibração.

4. O resistor R8 deve atingir a correspondência mais próxima possível entre as leituras do dispositivo e a capacitância real do capacitor exemplar. Após o ajuste, é desejável bloquear o motor R8 com tinta.

Detalhes

No medidor, podem ser utilizados microcircuitos das séries K176, K561, K1561 e também 564. Os resistores são do tipo MLT-0,125. O resistor R8 é melhor usar um tipo multivoltas SP5-1. Como capacitor de calibração, o autor usou K71-5V 1 μF ± 1%. Deve-se notar que nem todas as cópias do IC K176LA7 funcionam de forma estável em um oscilador de quartzo, portanto, não é recomendado usar o K1LA176 como DD7.

Como indicadores, você pode usar, além dos indicados no diagrama, IVZ, IV8. Se, no entanto, forem utilizados indicadores de cristal líquido, o que exigirá um leve refinamento do circuito [3, 4], o dispositivo poderá ser alimentado por uma única bateria de 9 V do tipo Krona.

Literatura

1. Kurochkina L. A. Medidor digital para a capacitância de capacitores de óxido. - Rádio, 1988, N8, pp. 50-52.
2. Amadores de rádio Shelestov IP: esquemas úteis. Livro. 2. - M.: "Solon", 1998.
3. Biryukov S. A. Dispositivos digitais baseados em circuitos integrados CMOS. 2ª ed., revista. e adicional - M.: Rádio e comunicação, 1996.
4. Bystrov Yu. A. et al. Dispositivos optoeletrônicos na prática de rádio amador - M.: Rádio e comunicação, 1995

Autor: A. Uvarov; Publicação: cxem.net

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