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。スキーム、説明

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コンデンサーの静電容量を測定するためのマルチメーターアタッチメント。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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雑誌「Radio」に静電容量計について説明した記事[1, 2]が掲載されました。著者によると、最も成功したデバイスは記事 [1] に記載されています。これを使用すると、基板からコンデンサをはんだを除去することなくコンデンサの静電容量を測定できるため、電子デバイスの修理と調整が大幅にスピードアップし、簡素化されます。それに基づいて、提案されたデバイスが開発されました。開発中に、安価で広く入手可能なコンポーネントを使用し、調整とセットアップが簡単で、週 XNUMX 日、XNUMX 日 XNUMX 時間バッテリで自律的に動作できるマルチメータまたは電圧計のアタッチメントを組み立てるという課題が設定されました。

プロトタイプ [1] とは異なり、セットトップボックスには安定化された昇圧電圧コンバータ、バッテリー放電制御ユニット、および自動シャットダウンが含まれています。セットトップボックスはマイクロパワーオペアンプを使用しています。プロトタイプ [1] をセットアップして校正するには、適切なコンデンサを選択する必要があります。抵抗を調整すると、セットトップボックスのセットアップと校正がはるかに簡単かつ便利になります。

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
図。 1

米。 2（クリックで拡大）

提案されたセットトップボックスの図を図に示します。 1 つの Ni-Cd または Ni-MH バッテリーで構成される GB8 バッテリーによって電力が供給されます。バッテリは、出力電圧 12 ～ 1 V の外部電源から充電されます。電界効果トランジスタ VT2 が充電電流を安定させ、その値は抵抗 R2,5 を選択することによって設定されます。電圧 2,9 ～ 4 V へのバッテリ放電の制御は、トランジスタ VT5 および VT6 のトリガーによって実行されます。セットトップボックスの電源を切り、バッテリーの過放電を防ぎます。回路 R5VD3C4 は、「充電」位置に示されているスイッチ SA1 によってセットトップボックスの電源がオンになったときに、トランジスタ VTXNUMX を開くように設計されています。

昇圧電圧コンバータには、トランジスタ VT2 および VT3、変圧器 T1、コンデンサ C1、抵抗 R1 および R3 のブロッキングジェネレーター、および正極 (VD3C4) と負極 (VD4C5) の電圧整流器が含まれています。コンバータの動作周波数は約 100 kHz、入力電圧 1,8 ～ 5 V で動作し、出力電圧は ±(7±0,5) V で安定します。

主な技術的特徴

静電容量測定限界、uF 最小 ....... 0,001
最大……10000
制限値のパーセンテージとしての測定誤差。10 µF 以下の静電容量ではそれ以上なし....5
10 µF を超える静電容量の場合....10
供給電圧、V
最小.......2,5
最大.......5
消費電流、mA、それ以上....13
全体寸法、mm ....... 65x75x35
バッテリーを含む重量、g......200

提案されたコンソールの動作原理はプロトタイプと同じです。三角パルス発生器は、オペアンプ DA 1.1、DA2.2、DA2.4 を使用して組み立てられます。オペアンプ DA1.1 はコンパレータとして機能し、その出力から方形信号がオペアンプ DA2.2 の積分器の入力に供給され、方形電圧パルスが三角電圧パルスに変換されます。発電機の周波数は RC 回路 (R23C8 - 1 kHz、R24C9 - 100 Hz、R25C10 - 10 Hz、R26C11 - 1 Hz) によって決定され、マルチプレクサ DD1 によって切り替えられます。これらの回路の抵抗は調整され、必要な生成周波数を設定します。ジェネレーターのフィードバック回路には、自励発振モードを提供するオペアンプ DA2.4 をベースとしたインバーターがあります。オペアンプDA2.3にはボルテージフォロワが組み込まれています。その出力から、振幅 50 mV の三角電圧がテスト対象のコンデンサ C* に供給されます。ダイオード VD21 および VD22 は保護用です。微分器はオペアンプ DA3 に組み込まれています。抵抗 R42 は、テスト対象のコンデンサが破損した場合に電流を制限します。

スイッチ SA2 を使用して、マルチプレクサ DD6 および DD17 はダイオード VD1 ～ VD2 を通じて制御されます。スイッチ SA1 の位置 5 ～ 2 では、DD1 マルチプレクサの X5 ～ X2 のチャネルが切り替えられ、1 nf ～ 10 μF の範囲の測定が提供されます。また、DD1 マルチプレクサはチャネル X1 をオープンにし、これにより発生器が特定の周波数で動作することを保証します。 1kHzの。 SA6 の 8 から 2 の位置では、DD2 マルチプレクサの X4 から X1 までのチャネルが切り替わります。これにより、100、10000、および 100 Hz の周波数で 10 から 1 μF の静電容量値が測定されますが、DD2 マルチプレクサは開いたままになります。チャンネルX5。

オペアンプ DA3 の出力から、測定された静電容量 Cx に比例する振幅を持つパルスが、オペアンプ DA6 の制御ユニットを備えた電界効果トランジスタ VT1.2 に組み込まれた同期検出器に供給されます。コンデンサ C7 から、オペアンプ DA2.1 のデカップリングボルテージフォロワを介して、同じく C* に比例する電圧が電圧計またはマルチメータに供給されます。電圧計またはマルチメータは、少なくとも 1 V の電圧測定モードでなければなりません。コンデンサ 07 の電圧は少なくとも 100 μF である必要があります。そうでない場合、測定限界が 10000 μF で発電機周波数が 1 Hz では、電圧計の読み取り値が不安定になります。

1 nF および 0,01 μF の制限では、テスト対象のコンデンサをシャント回路から切り離すことをお勧めします。

[1] でプロトタイプに関して定式化された静電容量測定の精度への影響に関する結論は、セットトップボックスにも当てはまります。

セットトップボックスのオペアンプが 1 kHz 以下の周波数の信号を処理することを考慮して、1401 つのマイクロ消費オペアンプを含む 1463UDZ マイクロ回路が使用されました。 4UD140 または 12 個のシングル 1UD10 と交換できます。発電機の出力における振動の振幅がすべての周波数 (100、1000、11、および 18 Hz) で同じであるという事実に注意する必要があります。それ以外の場合は、抵抗 R0,2 と RXNUMX の抵抗を減らし、それらを流れる電流が XNUMX mA を超えないように制御します。

セットトップボックスは、許容偏差が ±19% の SPZ-10 調整抵抗を使用します。固定抵抗 - C2-33、許容偏差は ±5%。酸化物コンデンサ - K53-18。コンデンサC9-C11 - K73-17または他の金属フィルム、コンデンサC8 - KM5aまたはKM56、TKEはMPOまたはPZZより悪くありません。表面実装要素（抵抗器 R1-12、R1-16、コンデンサ K53-68、K10-50、または輸入された類似品）を使用することが可能です。

トランス T1 は、4NM フェライト製の標準サイズ W4x2000 の磁気コアに、直径 2 mm の PEV-0,15 ワイヤが巻かれています。巻線 I には 15 ターン、巻線 II および III にはそれぞれ 35 ターンが含まれます。

オペアンプ DA3 は、消費電流が低く、入力抵抗が高いため、140UD14 シリーズから選択されました。 1 nf の測定限界では、入力抵抗の影響は、抵抗 R43 の抵抗を 10 (プロトタイプと同様) から 12 MOhm に増やすことによって補正されます。アタッチメントとプローブの寄生容量の影響の補償（アタッチメントのゼロ出力電圧をこの測定限界に設定）は、抵抗 R35 で実行されます。微分器は自己励起しやすいため、コンデンサ C3 を使用したオペアンプ DA18 の非標準的な周波数補正が使用され、寄生発振が除去されました。

セットトップボックスのセットアップは、トリミング抵抗 R23 ～ R26 を使用して各制限での生成周波数を設定することから始まります。次に、10 μF 以下の標準コンデンサを接続します。トリマー抵抗器 R16 は、出力電圧をボルト単位で設定し、マイクロファラッド単位の標準コンデンサの静電容量の 37 分の 40 に等しくします。次に、アタッチメントは、他の標準コンデンサを使用して、より小さな測定限界でトリミング抵抗 R102 ～ R1 を使用して同様に校正されます。基準電圧源 - LED AL307VM (HL522) は、AL8VM または KD30 シリーズの複数の直列接続されたシリコンダイオードのチェーンに置き換えることができます。必要に応じて、抵抗 R2,5 の抵抗値を ±2,9% 以内で選択して基準電圧を調整します。これでも十分でない場合は、回路内のダイオードの数を変更します。シャットダウン電圧は XNUMX ～ XNUMX V の範囲内に設定されます。

電池の充電電流は抵抗器 R2 によって選択されます。著者のコピーでは、電流は 26 mA に設定されています。必要に応じて、電界効果トランジスタ KP302V (VT1) をより強力な KP903V に置き換えます。

文学

Vasiliev V. コンデンサー静電容量計。 - ラジオ、1998 年、第 4 号、p. 36、37; 2000 年、第 7 号、p. 50.
Kuchin S.静電容量を測定するためのデバイス。 - ラジオ、1993 年、第 6 号、p. 21-23。

著者：A。スチンスキー

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