マイクロファラドメーター。スキーム、説明

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マイクロファラドメーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この比較的単純なデバイスは、コンデンサの健全性を評価するために設計されています。静電容量は、定期的に再充電されるコンデンサの静電容量に反比例するリップル電圧の値によって間接的に測定されます。著者は測定範囲を拡大する可能性について言及した。

提案されたデバイスを使用すると、電源内の回路基板に直接取り付けられた、つまりはんだ付けせずに、5 ～ 10000 μF の範囲の酸化物コンデンサの静電容量を、アマチュア無線の目的で許容できる誤差で測定できます。静電容量測定の動作範囲は、次の XNUMX つのサブ範囲に分割されます。

"x1"-5 ... 100 uF;
"x10" -50...1000 uF;
「x100」 - 500 ... 10000 uF。

このデバイスの動作原理は、テスト対象のコンデンサ Cx のリップル電圧を測定することに基づいています。リップル電圧は、コンデンサが電源から周期的に充電され、抵抗器に放電されるときに発生します。このコンデンサの静電容量が大きいほど、リップル電圧は低くなります。一方、充電頻度が低下すると、リップル電圧が増加します。これらの依存関係のおかげで、かなり広範囲のパラメータ値でコンデンサの静電容量を決定することが可能になります。この測定手法によるコンデンサの短絡は無限大の静電容量に相当し、コンデンサ内部の破損は静電容量ゼロ (Cx = 0) に相当することに注意してください。

デバイスの概略図を図に示します。

マイクロファラドメーター

DD1 チップには方形パルス発生器が含まれています。スイッチ SA1 を使用して接続されたトリマー抵抗器 R1 ～ R3 は、発生器のパルス周波数をそれぞれ 1000,100、10、1 Hz に設定します。発生器からのパルスはトランジスタ VT5 のベースに到着します。トランジスタ VT9,1 は、電源の負荷回路 (抵抗器 R1 と測定コンデンサの静電容量 Cx) の電子スイッチとして機能します。コンデンサが存在しない場合、正極性のパルスがこの抵抗器で生成されます。抵抗値が小さくなるように選択されているため (1,5 オーム)、トランジスタ VTXNUMX には約 XNUMX V の電源電圧を印加するだけで十分です。

これらのパルスは、ダイオード VD1、VD2 によって整流された後、微小電流計 PA1 の針をたわませます。コンデンサ Cx がない場合、可変抵抗器 R6 を使用して微小電流計の針を右端の目盛りに設定します。この場合、これは静電容量 Cx (逆スケール) のゼロ値に対応します。コンデンサ C3 は、パルス発生器が 10 Hz の周波数で動作するときに針のジッターを除去します。抵抗 R4 は、被測定コンデンサに短絡がある場合にコレクタ電流 VT1 を制限します。

知られているように、K561 シリーズの CMOS ロジックチップの電源電圧範囲は 3 ～ 15V と非常に広いため、DD1 チップに電力を供給するために不安定な電圧コンバータが使用されます。若干の変更を加えたスキームは [1] から借用したものです。これは、異なる構造のトランジスタを使用した非対称マルチバイブレータです。彼の研究については [2] で詳しく説明されています。このコンバータは、最大 0,8 V の非常に低い電源電圧でも動作し続けます。

マルチバイブレータの負荷はトランス T1 です。マルチバイブレータによって生成されたパルスは、二次巻線に電圧を誘導し、整流および平滑化された後、超小型回路に電力を供給するために使用されます。この電圧は約 4 V で、デバイスの通常の動作には十分です。

K561LA7マイクロ回路は、別のもの、たとえばK561LE5、ダイオードVD1-VD3、D2、D18シリーズのゲルマニウムダイオードと置き換えることができます。トランジスタ VT1 (複合) を、許容電圧 Uke max ≤ 60 V の別のトランジスタ、または 315 つの別個のトランジスタ (KT817B と KT2A など) に置き換えることができます。トランジスタ VT3 と VT40 を交換することは重要ではありません。MP42 ～ MP37 や MP38、MP1,5 など、適切な構造の低電力ゲルマニウムトランジスタを使用することが可能です。電源は 343 V ガルバニ電池 (タイプ XNUMX) です。

スイッチ SA1 - たとえば、PD21-1 または同様の小型スイッチ、スイッチ SA2 - 任意の小型スイッチ。微小電流計の針の合計偏向電流は 50 ～ 200 µA です。

最小サイズとして輸入酸化物コンデンサを使用した設計ですが、国産のK50-35も使用可能です。

T1 トランスには、外径 2000 ～ 10 mm の M20NM フェライト製リングが適しています。一次巻線には PEL または PELSHO 40 ワイヤが 0,12 回巻かれ、二次巻線には同じワイヤが 100 回巻かれます。

デバイスは適切な寸法のハウジングに取り付けられます。フロントパネルには、微小電流計、リミットスイッチSA1、電源スイッチSA2、可変抵抗器R6（「セット0」）、接続線接続用ソケットが設置されています。

デバイスの性能をチェックする場合は、電圧コンバータから始めることをお勧めします。電源をデバイスに接続した後、コンバータの整流器出力の電圧は約 4 ～ 4,5 V になるはずです。生成が発生しない場合は、いずれかの巻線の端子を交換する必要があります。ガルバニ電池からデバイスが消費する合計電流は 50 mA を超えません。

デバイスのセットアップは、発生器のサブレンジの適切な周波数の設定と微小電流計の校正で構成されます。 DD10 チップのピン 1 に接続し、周波数メーターを使用してジェネレーターを調整することをお勧めします。トリマー抵抗器 R1 ～ R3 は、発生器の周波数を 1000、100、および 10 Hz に設定します。 1 ポジションスイッチ SA0,5 を使用する場合、発生器に別のトリミング抵抗を追加してパルス周波数を 10 kHz に設定することにより、別の静電容量測定限界 - 10 ～ XNUMX μF を得ることができます。

最も労力がかかる作業は、マイクロアンメータのスケールの校正です。静電容量測定の限界は 10 の倍数であるため、XNUMX つの一般的なスケールで十分です。デバイスは標準コンデンサを使用して最初のサブレンジで校正され、その静電容量は静電容量計を使用して選択されます (XNUMX つまたは XNUMX つのコンデンサの並列接続も許容されます)。

十分に正確な基準コンデンサがない場合、または静電容量を選択するデバイスがない場合は、K53 シリーズ (K53-1、K53-6A など) のタンタル酸化物半導体コンデンサを校正に使用できます。著者によれば、このようなコンデンサの容量は、製造年の古いコピーであっても、時間の経過とともにより安定します。スケールを値 0 でデジタル化するだけで十分です。 5; 10; 20; 30; 50; 100、最初の行には無限大記号 (oo) が付いています。右側の行にはゼロがマークされます (Cx = 0)。発生器の周波数多重度が適切であれば、残りのサブレンジのスケール校正精度は非常に満足のいくものになります。

メーターの使用方法は、同様のデバイスを使用する方法と何ら変わりません。酸化物コンデンサは、電源が供給されていないデバイスでチェックする必要がありますが、接続の極性を観察する必要はありません。もちろん、回路基板に取り付ける前にコンデンサをチェックすることもできます。古い酸化物コンデンサをテストする前に、数ボルトの分極電圧下に保持してモールドすることをお勧めします。

実際には、酸化物コンデンサの静電容量をワニス仕上げのプリント基板上で直接チェックする必要があるため、尖った鋼の先端を備えたプローブを作成することをお勧めします。国内産業で生産されたコレットペンシルはこれに適しています。芯の代わりに直径 2 mm までの鋼線を使用し、10 mm の余裕をもって全長に渡ってオートペンシルに挿入します。

文学

Shustov M.実用回路。 - M.: Alteks-A、2002 年、p。 79.
LomakinL.光インパルスの生成元。 -ラジオ、1974年、第4号、p。 44。

著者：A.Safosin、Mytishchi、モスクワ地域

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