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無線電子工学および電気工学の百科事典 コンデンサの静電容量を測定するためのマルチメータへの取り付け
アタッチメント (図 1) の動作はよく知られた原理に基づいています。まず、コンデンサ Cx が安定した電圧 U に充電され、次に電流計を介して放電されます。 このような充放電サイクルが周波数 E で実行される場合、メーターを流れる平均電流 I は I = UFCX になります。 この式では、マイクロアンペア、ボルト、ヘルツ、マイクロファラッドの寸法を使用すると便利です。
説明されているプレフィックスには、2000 および 20000 pF、0,2、2、および 20 マイクロファラッドの 832 つの測定限界があります。 電流計は M-200 マルチメータで、5 mV の制限を持つ DC ミリボルト計のモードで動作し、付属品に取り付けられたシャントによって補足されます。 テストされるコンデンサの再充電周波数は、最初の測定限界で 500 kHz、次の 50 つで 3 Hz、最後の測定限界で 30 Hz になるように選択されます。 コンデンサが充電される電圧が 300 V の場合、測定可能な最大静電容量に対応し、上記の式に従って計算されるメーターを流れる電流は、最初の 3 つの制限で XNUMX μA、次の XNUMX つの制限で XNUMX μA になります。最後はXNUMXmA。 プレフィックス（図2）は、マルチメータのXNUMXつのソケット、入力「VΩmA」および「COM」（共通）、およびpn-pトランジスタのエミッタを接続するための「E PNP」ソケットに接続されています。トランジスタのパラメータを測定するとき。
テストされたコンデンサの再充電周波数を決定するジェネレータは、1.1 つの反転素子 (シュミット トリガ DD2) と、コンデンサ Cx を電源のプラスと電流計に交互に接続するスイッチ (CMOS) 上に組み込まれています。 DD1マイクロ回路のスイッチ。 公開鍵の抵抗を減らすために、超小型回路の両方のチャネルが並列に接続されます。 マイクロ回路の入力 13 がローレベルの場合、その結論 3 と 0 はそれぞれ出力 XO と Y3 に接続され、テストされたコンデンサ Cx は 1 V の電圧に充電されます。正極性パルスがこの入力に到着すると、これらの結果が出力 X1 および Y6 に接続されると、コンデンサ Cx はシャント R9 ～ RXNUMX の XNUMX つを介して放電されます。 セットトップ ボックスに電力を供給するために、電圧約 3 V の内部マルチメータ スタビライザが使用され、「E PNP」および「COM」ソケットから取り外されました。 ただし、2 V の電源電圧で DD561 として使用される K1KP3 チップのキーは、「デジタル」レベル、つまり電源電圧と共通ワイヤに近いレベルの信号のみを適切に通過させます。 スイッチング電圧が電源電圧の半分近くで滑らかに変化すると、スイッチ トランジスタの抵抗が急速に増加し、コンデンサ Cx を再充電する時間がなくなります。 供給電圧を高めるために、DA1 チップ上のセットトップ ボックスとコンデンサ C1 ～ C4 にコンバータが導入され、共通線に対して -3 V の電圧を生成します。 このようなコンバータの動作は、「Radio」、2001 年、第 12 号、p.44 に掲載された著者の記事「スイッチド キャパシタの電圧コンバータ」に記載されています。 コンバータの出力電圧はマルチメータスタビライザの出力電圧に加算され、DD45 および DD1 マイクロ回路に電力を供給するために使用されます。 スイッチセクションSA1によって切り替えられる抵抗R3〜R1.1は、コンデンサC5とともに発電機の周波数を決定します。 キーの出力静電容量、テスト対象のコンデンサと並列に接続された回路の実装静電容量、マルチメータの入力静電容量により、メータの測定値は約 40 pF 増加します。 このような読み取り値のシフトを排除するために、抵抗 R4 および R5 が導入されており、どちらを選択するかによって読み取り値の誤差を補正できます。 プレフィックスは、厚さ3 mmの片面フォイルグラスファイバーからプリント基板（図1）上に組み立てられます。
抵抗 MLT、S2-23、KIM (R5)、コンデンサ K50-16 (C3、C4)、輸入アナログ K50-35 (C1)、KM-6 (C2)、K73-9 (電圧 100 V 用) (C5)に使われていた。 サイズが適切な他の抵抗とコンデンサを使用できますが、C5 コンデンサは金属フィルム (K73 シリーズ) または紙でなければなりません。セラミック コンデンサの取り付けは低温安定性のため受け入れられません。 スイッチ SA1 - PR2-5P2N、PG2-2-6P2N、PG2-9-6P2N、P2G-3-5P2N、P2G-3-6P2N、PGZ-5P2N、または必要な位置数と方向に対応するその他の小型スイッチ。 K561 シリーズのチップは同様の KR1561 シリーズと互換性があり、KR1168EP1 チップは輸入されたアナログ ICL7660 または ICL7660A と置き換えることができます。 セットトップ ボックスとマルチメータ ソケットの接続を簡素化するために、直径 4 mm の 0,8 本の分割ピンがプラグ (「VΩmA」および「COM」回路) のナットと真鍮のピンでボードに固定されています。直径XNUMXmmのはんだ付け（「E PNP」回路）。 スイッチは厚さ1mmの真鍮製のブラケットに取り付けられています。 ブラケットは、COM ピン ナットとナット付き M2,5 ネジを使用して基板に固定されており、基板には対応する穴が設けられています。 テスト対象のコンデンサを接続するには、直径 2 mm のピン用の 1PM コネクタから XNUMX つのソケットを基板にはんだ付けします。 ワニ口クリップを垂直に半田付けしたピンを差し込むことで、さまざまなサイズの測定コンデンサを接続できます。 ボードはガラス繊維ホイルからはんだ付けされたケーシングで覆われ、ボードの隅ではんだ付けによって固定されます。 ケーシングフォイルは共通のワイヤに接続されており、スクリーンとして機能します。 異なるタイプのマルチメーターを備えたセットトップボックスを操作するためのボードを製造する場合、コンタクトピンの位置を明確にする必要があります。 チューニングを容易にするために、各選択抵抗に対して基板上に 6 つのシートがあります。 比較的低抵抗のシャント抵抗 R9 ～ R1 は 5 つの並列接続で構成され、高抵抗のシャント抵抗 RXNUMX ～ RXNUMX は XNUMX つの直列接続で構成されます。 アタッチメントは以下の順序で設定してください。 まず、抵抗器とスイッチ付きブラケットを除くすべての要素をボードに取り付けます。 図でマークされたボードの穴に。 3の「SA1.1へ」と「SA1.2へ」の刻印があり、左側（図3によると）には抵抗器R3の出力と下部R9（共通線）が硬質銅片に沿ってはんだ付けされています。ワイヤーの長さは約40mmです。 端子 5 DD2 と共通ワイヤ (ワイヤ セグメントの対応するペアへ) の間に、公称値 680 オーム、許容差少なくとも ± 10% の抵抗器がはんだ付けされています。 1 ... 2 マイクロファラッドの容量のコンデンサがソケット X1、X1,5 に含まれており、DD9 マイクロ回路の端子 10 と 1 の間に (対応するセグメントにも)、抵抗 1,5 MΩ の定抵抗器がはんだ付けされています。可変の470 kΩのシリーズ。 この調整ステップでは、コンデンサの静電容量の精度は重要ではありません。 マルチメータのスイッチを「200 mV」の位置に設定し、ピンが付いたアタッチメントをマルチメータの対応するソケットに挿入します。 共通線 (COM) を基準にして、DD14 チップのピン 7 と 1 の電圧を電圧計で測定します。それぞれ +3 V と -3 V であるはずです。 彼らは、Cxと並列に接続されたオシロスコープを使用するか、Cxが存在しない場合はそこにピエゾエミッタを接続することによって、50 Hz程度の周波数の発生が存在することを確信しています。 マルチメータの読み取り値はコンデンサの静電容量にほぼ対応する必要がありますが、特定の制限内でランダムに変化する可能性があります。 可変抵抗器のシャフトをスムーズに回転させることにより、マルチメータの読み取り値の安定性が最大限に高まります (読み取り値の変動は測定値の 0,5% 以内が許容されます)。 この場合、ジェネレータの周波数は 50 Hz である必要があります。オシロスコープまたは周波数計で確認することをお勧めします。 この周波数 (およびその倍数) の入力電圧リップルは、マルチメータの A/D コンバータによって十分に抑制されますが、この周波数から逸脱すると、前述の読み取り値の混沌とした変化として現れます。 定抵抗器と可変抵抗器の合計抵抗値を測定し、同じ抵抗値の定数を選択します。 これが難しい場合は、わずかに低い抵抗値の抵抗器を使用し、それに直列の変数をオンにすることができます。 測定値に変化がなくなるまで調整を繰り返し、可変抵抗器のみの抵抗値を測定します。 変数を同じ抵抗の定数に置き換えます。ここでは高い精度は必要ありません。 Cx コンデンサを 1,5 ～ 1,9 uF の正確に既知の静電容量に置き換えることにより、抵抗 R8 を選択することでマルチメータ ディスプレイ上で対応する読み取り値が得られます。 便宜上、少し大きな抵抗値の抵抗器を使用し、それに並列に 22 kΩ の変数を接続することができます。 可変抵抗器の入力部の抵抗値を測定し、適切な定数を選択します。 さらに、発電機の周波数を変更せずに、約１０マイクロファラッドの既知の容量のコンデンサを使用する場合、抵抗器Ｒ９は同様に選択される。 選択した抵抗 R8 をはんだ付けし、ソケットに容量 0,15 ～ 0,19 μF の基準コンデンサを組み込むと、抵抗 R2 が選択されます。 この場合、発電機の周波数は約 500 Hz にする必要があります。 このような発電機周波数と基準コンデンサを保持した後、抵抗器 R7 が選択されます。 セットトップ ボックスの読み取り値は約 40 pF 過大評価されることに注意してください。したがって、たとえば、0,015 uF のリファレンス コンデンサは 1504 の読み取り値に対応する必要があります。抵抗 R5 を選択して読み取り値のシフトを除去します。 次に、R6 と同じ抵抗値の抵抗 R7 を選択します。 容量 1500 ～ 1900 pF の基準コンデンサをソケットに挿入した後、抵抗 R3 を選択し、測定値のシフトを排除するために抵抗 R4 を選択します。 デジタル周波数計がある場合は、最初に抵抗 R50、R500、R5000 をそれぞれ選択することで発生器の周波数を 1、2、3 Hz に設定し、次に上記の静電容量の基準コンデンサを使用して抵抗 R6 ～ R9 を選択できます。 選択した抵抗は基板にはんだ付けされ、スイッチはブラケットに取り付けられ、その出力は基板に接続されます。 抵抗器を慎重に選択すると、最初の 2 つの限界での測定精度は 20% 以下になり、10 μF の限界では直線性が 20 μF まで維持され、8 μF の静電容量では測定値が過小評価されます。約XNUMX％減少しました。 KR1168EP1 または ICL7660 マイクロ回路がない場合は、マルチメータのバッテリーから -3 V 電圧安定器を介してセットトップ ボックスの -6 V 回路に電力を供給することをお勧めします。これは、任意の KR1168EN6 または 79L06 マイクロ回路として使用できます。プレフィックスとサフィックス (図 4)。 これを行うには、マルチメーターケースに小型ソケットを取り付け、バッテリーのマイナス端子に接続します。 DA2チップの出力「入力」には、マルチメータの追加ソケットに含まれるプラグ付きのフレキシブル導体を提供する必要があります。
このプレフィックスは、周波数 50、500、および 5000 Hz、振幅 3 V のパルス発生器として使用でき、テストされたコンデンサを接続するための端子からそれらを削除します。 このような発電機の出力抵抗は、SA1.2セクションに含まれる抵抗R6〜R9の抵抗以上であることに注意してください。 DD4 の 7 ピンと 1 ピンからパルスが除去されると、その振幅は 6 V になり、出力抵抗は減少します。 著者: S. ビリュコフ
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