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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Medidor de capacitância de capacitores com autocalibração. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Na prática do rádio amador, muitas vezes surge a tarefa de medir as capacitâncias dos capacitores. Multímetros industriais com medição de capacitância são muito caros e não estão disponíveis para todos. É proposto o projeto de um medidor simples, montado em três microcircuitos, que permite medir a capacitância de capacitores, bem como a frequência de um sinal periódico, podendo ser utilizado como geradores com controle digital de frequência. O diagrama esquemático do medidor é mostrado na figura.
O dispositivo contém um microcontrolador DD1 tipo PIC16.84A, um indicador digital de cristal líquido da AON DD2 tipo K0-4V2 (ou similar) e um temporizador DA1 NE555 (KR1006VI1). O medidor de capacitância é baseado na dependência da frequência de saída do gerador RC no temporizador DA1 no valor da capacitância do capacitor Cx: fot≈1/kRCx, onde K é uma constante. Como esta dependência é inversamente proporcional, o microcontrolador calcula o recíproco de y=1/fout. Para melhorar a precisão das medições e facilitar o ajuste, a autocalibração é usada de acordo com os valores conhecidos pré-selecionados das capacitâncias dos capacitores de referência (C3, C5, C6). O medidor tem três faixas de medição de capacitância: 1º - 10 .... 1000 pF, 2º - 470 ... 4700 pF, 3º - 4700 pF ... 0,47 μF. Na primeira faixa de autocalibração, é utilizado um capacitor de referência C5 com capacidade de 470 pF, na segunda C6 com capacidade de 2000 pF e na terceira - C3 com capacidade de 15 nF. Antes de instalar esses capacitores no dispositivo, eles devem ser selecionados de acordo com o valor da capacitância nominal usando algum tipo de medidor de capacitância. É desejável escolher capacitores com valores mínimos de coeficientes de temperatura de capacitância. Para aumentar a linearidade do medidor no temporizador, uma fonte de corrente é usada no transistor VT1, cujo valor de corrente em diferentes faixas é definido usando os resistores R9R11. A comutação é realizada pelo microcontrolador DD1, comutando as portas B0-B7 da entrada para a saída. A escolha das faixas de medição e o modo de operação do medidor é realizada pelas chaves S1 e S2, conforme tabela:
A autocalibração é realizada periodicamente, aproximadamente uma vez por minuto. Neste momento, o valor da capacitância do capacitor de referência é exibido no indicador LCD. Em todas as três faixas, o valor da capacitância é exibido em picofarads e as letras "R." são exibidas no canto esquerdo do indicador. No modo de contador de frequência e gerador, essas letras não são exibidas. Durante a autocalibração, ao invés de Cx, um dos capacitores de referência é automaticamente conectado ao circuito e sua capacitância é medida. Neste caso, é calculado o valor do código de correção N0, que está armazenado na memória RAM do microcontrolador Nout=N0Nin. Em paralelo com o capacitor medido Cx, um capacitor C4 de pequena capacidade é conectado. Isso é feito para alcançar uma seção mais linear de medições, e o valor da capacitância C4 é automaticamente subtraído em DD1 do valor da capacitância medida Cx. Ao medir pequenas capacitâncias (até 100 pF) na primeira subfaixa, é possível exibir leituras diferentes de zero no indicador quando o capacitor medido Cx é desligado. Este valor de capacitância não compensada (em unidades de picofarads) deve ser subtraído do valor CX medido. No modo oscilador, um resistor variável R1 é conectado à fonte de corrente VT13, ajustando a frequência de oscilações livres fgen. Se o interruptor S3 estiver desligado, o microprocessador mede a frequência de geração. Na saída fgen, o sinal é pulsado. Se você precisar de um sinal com a mesma duração de pulso e pausa, a saída fgen deve ser aplicada a um divisor de frequência (por exemplo, em um microcircuito K561IE10). Um sinal de dente de serra pode ser obtido da saída "a". Se a saída "a" for aplicada à entrada do integrador em um elemento lógico, você poderá obter um sinal próximo a uma senoidal, a faixa de frequência do gerador é de dezenas de hertz a 20 ... 30 kHz . Para expandir a faixa para baixas frequências, você pode aumentar o valor do resistor R13. Botão S4 - com contatos normalmente fechados. Ele é usado para reinicializar o microcontrolador interrompendo os circuitos de energia ao alternar de uma faixa de medição para outra. O botão deve ser pressionado por alguns segundos. Quartzo Q1 - qualquer um a 1 MHz. O dispositivo pode usar o tipo de temporizador MOS 7555. Você mesmo pode programar o microcontrolador de acordo com o método descrito em [1]. Ao medir a frequência de oscilações externas, a chave S3 deve ser desligada. Literatura:
Autor: A. M. Savoliuk
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