デジタル静電容量計。スキーム、説明

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デジタル静電容量計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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アマチュア無線の練習では、電解コンデンサの静電容量を測定することが必要になることがよくあります。電解コンデンサの静電容量は時間の経過とともに大きく変化する可能性があるためです。著者によれば、[1] に記載されているデバイスには、消費電力が高い、測定される静電容量の狭い範囲 (10 ～ 10000 μF)、小さな静電容量の測定精度が低いなど、多くの欠点があります。

提案されたメーターにはこれらの欠点はありません。同時に、使用されるマイクロ回路の数を変更せずに、精度を大幅に向上させ、デバイスの操作を容易にする多くのサービス機能を導入することができました。このデバイスは、0,01、10000、10、および 100 マイクロファラッドの測定上限を持つ 1000 つのサブレンジで 10000 ～ XNUMX マイクロファラッドのコンデンサの静電容量を測定します。サブバンドは自動的に切り替わります。測定結果は XNUMX 桁のインジケーターにデジタル形式で表示されます。

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このデバイスの動作原理は、コンデンサの静電容量に比例する時間間隔内のパルス数をカウントすることに基づいています。「容量-時間」コンバータは、単一のバイブレータ DD5.3、DD5.4 で作成されます。このような単一のバイブレーターによって生成されるパルスの持続時間は、[2] の経験式によって決定されます。

デジタル静電容量計。パルス持続時間式

抵抗 R7 と R8 は、ミリ秒単位のパルスの持続時間がマイクロファラッド単位の静電容量と数値的に等しくなるように選択されます。 SB1ボタンを押すとシングルバイブレータが起動します。ドライバーDD5.1、DD5.2はボタン接点の跳ね返りを抑えるように設計されています。これは負極性のパルスを生成し、その持続時間は接点が閉じる時間に対応し、パルスの先頭と立下りは閉成と開成の瞬間に比べて若干遅れます[1.4]。インバータ DD9 は、シェーパパルスと同時に発生するリセット信号を生成します。これにより、カウンタ DD12...DD7 とトリガ DD2 が確実にリセットされます。微分チェーン C5-R1.3 の助けを借りた負極性パルスの減衰は、単一のバイブレーターをトリガーする短い正パルスに変換されます。単一のバイブレータの出力からのパルスにより電子キー DDXNUMX が開き、基準周波数発生器からのカウントパルスの通過が可能になります。

この周波数発生器の主要部分は、水晶周波数安定化機能を備えた DD1.1、DD1.2 のマルチバイブレーターです [2]。チップ DD2 ... DD4 は、10 による周波数分周器のラインを構成します。したがって、マルチプレクサ DD6.1 の入力には、1 MHz、100、10、および 1 kHz の周波数が供給されます。マルチプレクサ DD6.1 は、トリガ DD7 およびカウンタ DD8 とともに、測定限界の自動選択のためのノードを形成します。 SB1 ボタンを押すと、抵抗 R8 を介して入力 R DD1 に論理「4」が印加され、自動制限選択回路がリセットされます。

カウンタＤＤ８はゼロに設定され、マルチプレクサＤＤ６．１は電子キーＤＤ１．３の入力に最低測定限界に対応する１ＭＨｚの周波数を供給する。カウンタ DD8...DD6.1 がオーバーフローした場合、DD1.3 の転送出力で正極性パルスが減衰し、カウンタ DD1 の状態が 9 つ増加し、論理「12」が入力 D からトリガ DD12 に書き込まれます。この論理「8」はシェーパーをトリガーします。シェーパの負のパルスによって、カウンタDD7...DD0がリセットされ、トリガDD0が論理状態「9」に転送される。その結果、シェーパーパルスの持続時間は遅延時間と等しくなります。このパルスが減少すると、単一のバイブレータが再起動されます。 DD12 の状態を変更すると、DD7 の出力の周波数が 1 kHz になり、これは測定限界の 8 倍の増加に相当します。

マイクロ回路 DD9...DD12 は、6.2 セグメントインジケーターへの出力を備えた XNUMX 日カウンターです。インジケーターには真空発光インジケーターを採用しており、LEDマトリックスと比較して低消費電流で輝度特性に優れています。 DDXNUMX マルチプレクサは、インジケーターの小数点を制御します。

次の順序でデバイスをセットアップすることをお勧めします

1. 入力 R DD8 をボタン SB1 から一時的に切断します。

2. 周波数 2 ～ 3 Hz の方形パルス発生器を接続点 R50 と R200 に接続します。これには特別な要件はなく、[2, H] に示されているスキームのいずれかに従って組み立てることができます。

3. モデルとして、容量 0,5 ～ 4 μF のコンデンサを接続します。メーターの精度は校正の精度のみに依存することに注意してください。

4. 抵抗 R8 は、デバイスの読み取り値と例示的なコンデンサの実際の静電容量との間で可能な限り最も近い対応関係を達成する必要があります。チューニング後はR8エンジンをペイントでロックすることが望ましいです。

細部

メーターには、K176、K561、K1561、および 564 シリーズの超小型回路が使用でき、抵抗器は MLT-0,125 タイプです。抵抗R8は多巻きタイプのSP5-1を使用するのが良いでしょう。校正コンデンサとして、筆者はK71-5V 1μF±1%を使用しました。 K176LA7 IC のすべてのコピーが水晶発振器で安定して動作するわけではないため、K1LA176 を DD7 として使用することは推奨されないことに注意してください。

インジケーターとしては、図に示したものの他に、IVZ、IV8 を使用できます。ただし、液晶インジケータを使用する場合は、回路 [3、4] に若干の変更が必要ですが、9 V クローナ電池 XNUMX つでデバイスに電力を供給できます。

文学

Kurachkina L. A. 酸化物コンデンサの静電容量のデジタルメーター。 - ラジオ、1988 年、N8、50-52 ページ。
シェレストフIPラジオアマチュア：便利なスキーム。本。 2. - M.: 「ソロン」、1998年。
Biyukov S. A. CMOS 集積回路に基づくデジタルデバイス。第2版、改訂。そして追加の- M.: ラジオと通信、1996 年。
Bystrov Yu. A. 他、アマチュア無線の実践における光電子デバイス - M .: 無線と通信、1995

著者：A.ウバロフ。出版物: cxem.net

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