マイクロファラドメーター。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

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

無料のテクニカルライブラリ

この記事では、PIC16F876Aマイクロコントローラーをベースにした無極性コンデンサと酸化物コンデンサの静電容量計について説明します。静電容量測定範囲-1...999 10³ uF - XNUMX つのサブ範囲に分割されます。測定結果は、自動小数点設定付きのXNUMX桁LEDデジタルインジケータで表示されます。上限での測定精度に対する等価直列抵抗の影響の一部は、機器を校正することによって補償されます。

アマチュア無線の練習では、電気容量の大きな値を測定する必要があることは明らかです。最新のマルチメータの多くは、コンデンサの静電容量を測定する機能を備えており、その上限は 20 ～ 100 μF を超えず、範囲が限界を超えると、測定精度が大幅に低下します [1]。プロ仕様の RLC メーターは、最大 1 F 以上のキャパシタンスを測定します [2] が、コストが高いため、ほとんどのアマチュア無線家には広く利用されていません。雑誌「Radio」には、酸化物コンデンサの静電容量を測定するためのいくつかのデバイスが記載されています [3,4]。それらは通常、接頭辞の形で設計され、間接的な測定方法に基づいています。

同時に、現代の元素基盤と基本的な物理的関係を使用して、十分に高い計測特性を備えた単純なデバイスを構築することが可能です。提案されたデバイスは、固定電圧値Uでの電気容量Cの電荷Qの比例の原理を使用します。C= Q / U; ここで、Q=Itです。次に、与えられた充電電流で、コンデンサの電荷は充電電流の流れの時間に比例します[5]。

技術特性

測定範囲、µF ..1...999 10³
範囲全体の誤差、%、最大 .. ± 3
測定時間、秒、以下 ....................................................2,5
測定限界の選択 ... 自動
表示桁数........3
主電源電圧、V 220
消費電力、
W、せいぜい…………12
静電容量計の全体寸法-127x72x25mm、電源を含む重量-0,8kg以下。

このデバイスは PIC16F876A マイクロコントローラー [6] に基づいており、測定プロセスの制御、結果の計算、測定された静電容量の取得値のインジケーターへの表示など、すべての主要機能を実行します。

マイクロファラドメーター
図。 1

デバイスの概略図を図 1 に示します。 1. DD0マイクロコントローラは、プログラムに従って動作します。そのコードは表に示されています。電源投入後、マイコンを初期化すると自動モードで動作します。出力 RA3 はコンパレータの入力として構成され、RA1 はコンパレータの基準電圧の入力、RCO、RC2 は充電電流源を制御するための出力、RCXNUMX は測定されたコンデンサの放電をオンにするための出力です。 .

測定サイクルは、トランジスタVT2と抵抗R5を介したコンデンサの放電から始まります。次に、トランジスタVT1で3mAに等しい充電電流源がオンになります[5]。コンデンサ両端の電圧が上昇し始めます。 RA1入力の基準電圧に等しい約3Vの値に達すると、DD1マイクロコントローラーは充電プロセスを停止し、その持続時間を固定します。

測定されたコンデンサの電圧が1,2秒以内に例示的な電圧に達しない場合、最高の測定限界への移行が発生します。トランジスタVT1で1 Aに等しい電流源がオンになり、「x1000」と表示され、測定を繰り返します。次に、マイクロコントローラは、測定限界と対応する校正係数を考慮して、充電時間、充電電流、コンデンサの電圧から測定静電容量の値を計算します。測定サイクルは定期的に繰り返されます。

結果の動的な表示は、従来の方式に従って、1 桁の LED インジケータ HG3-HG5、トランジスタ VT7-VT3、およびマイクロコントローラポート RC5-RC7、RBO-RBXNUMX で構成されます。

ポート RA1、RA3、RA1 に接続されたボタン SB2 ～ SB5 は、デバイスのセットアップおよびチェック時に校正係数を入力するために使用されます。「モード」ボタン - 校正モードに入り、係数を選択し、測定モードに切り替えます。

ボタン "+" および "-" - 選択した係数の値を 1 から 255 の範囲で設定します。範囲 "uF" の校正係数は小数点なしで表示され、"uFx1000" の場合 - 単位にカンマが付きます場所。設定値はマイコンのメモリに自動的に記録され、電源を切っても保存され、電源を入れたときに読み込まれます。

制御プログラムのソースコードは、PICC コンパイラバージョン 6.5PL7 [8.05] を搭載した MPLAB IDE プログラミング環境バージョン 1 [8] で C 言語で記述されています。

マイクロファラドメーター

構造的には、デバイスは M838 マルチメーターのケースで設計されています (図 2 の写真を参照)。外部整流器 (主電源プラグ内) が電源に使用され、最大 9 A の電流で 12 ... 1 V の出力電圧を提供します。たとえば、BP7N-12-1000 は販売されています。適切。電圧レギュレータDA1は、デバイスのボードに取り付けられています。 1 V の電圧に対して少なくとも 2 マイクロファラッドの容量を持つ酸化物コンデンサ C1 のリードを接触パッド X1000、X16 にはんだ付けする必要があります。

マイクロファラドメーター
図。 3

マイクロファラドメーター
図。 4

マイクロファラドメーター
図。 5

メーターのプリント回路基板 - 両面プリント配線と部品の両面配置。その主な寸法を図に示します。 3. インジケータの取り付け側から見たプリント基板の図を図 4 に示します。 5、およびマイクロ回路とトランジスタの取り付け側から - 図中。 0,5. ボードにビアを形成するために、直径 0,25 mm の穴が開けられ、その中に MLT-1 抵抗器からのリードのセグメントがリベットで留められ、はんだ付けされました。 DD6 マイクロコントローラは、スプリングクリップを使用してパネル内のデバイスボードに取り付ける必要があります。実装基板の外観を写真図に示します。 7、XNUMX。

マイクロファラドメーター

このデバイスは MLT 抵抗または類似のものを使用します。抵抗R5 - 直径1mm、長さ15mmのマンガニン線から、M838マルチメーターの電流センサーを使用できます。ほとんどのコンデンサは、KM、K10-17 シリーズ、酸化物 - K53-4、K53-14、K52-1、および C1 (1000 uF) - K50-35 です。水晶振動子 - NS-10 パッケージで 12 ～ 49 MHz の周波数。ボタン - 小型時計 SWT2、TS-A1PS-130。 TR319 LED インジケータは、SA05-11HWA など、同じピン配列を持つ他のものに置き換えることができます。トランジスタ VT2 は、ドレイン電流が 10 A 以上で、ドレイン - ソース間抵抗が 0,1 オーム以下の強力なフィールドトランジスタです。端子 ХЗ、Х4 は、M838 マルチメーターで使用されているものと同様です。スタビライザー DA1 とトランジスタ VT1 は、それぞれ 12 cm5 と 2 cmXNUMX の面積を持つプレートヒートシンクに取り付けられています。

マイクロファラドメーター

デバイスのセットアップは、マイクロコントローラーをボード上のパネルに取り付ける前に始まります。スイッチ SA1 で電源をオンにし、マイクロコントローラーパネルの接点への 5 V の供給電圧の存在と正確性を確認します。ピン 1 ～ 3、7 の電圧は電源電圧とほぼ等しく、ピン 14 ～ 16 は約 4 V、ピン 21 ～ 28 の電圧はゼロに近くなります。次に、ボタン SB1 ～ SB3 の操作性をチェックします。ボタンを押すことで、入力 RA1、RA2、RA5 での低レベルの外観を制御します。動的表示回路は、コモンワイヤを RBO-RB7 および RC3-RC5 ポートの対応する端子に直列に接続することによってチェックされます。この場合、選択された桁の指定されたセグメントのグローが観察されます。接点 11、12 に低レベルを印加することによって、電流源が順番にオンになりますが、電流計は、測定されたコンデンサの代わりに X4、X0 ソケットに接続する必要があります。 RC0,5 回路を介してスイッチを入れた場合、電流は 1 ～ 1 mA の範囲内でなければなりません。 RC0,5 回路を介して - 1 ... 1 A. 放電回路は、ピン 5 に +13 V の電圧を印加することによってオンにされた 4 A 電流源でチェックされます。 XXNUMX、XXNUMX ソケットに接続された電圧計の読み取り値ゼロになるはずです。

さらに、電源をオフにした後、プログラムしたマイクロコントローラをパネルに挿入し、デバイスの電源をオンにします。ディスプレイにはゼロに近い読み取り値が表示され、「Cycle」インジケータ (HL1) が断続的に点灯し、「x1000」インジケータ (HL2) は点灯しません。これで、試験測定を行って、デバイス全体のパフォーマンスを評価できます。

得られた結果は、電流源のパラメータの大きな広がり、基準電圧の設定エラー、コンパレータのエラー、取り付けられた水晶振動子の周波数、およびその他のあまり目立たない多くの要因により、実際の結果とは大幅に異なる場合があります。要因。機器の校正が必要です。

メーターを校正するには、定格の異なる100つの基準コンデンサが必要です。 900μF。容量を正確に決定するには、検証済みの工業用メーターまたは間接的な方法を使用することをお勧めします。測定を行い、デバイスの読み取り値に従ってキャリブレーション係数を変更することにより、キャリブレーションコンデンサの静電容量の真の値とデバイスの読み取り値が一致します。校正後、機器はすぐに使用できます。

最高測定限界では、計測器の読み取り値は、測定されたコンデンサの等価直列抵抗 (ESR) にある程度依存します。これは、真の静電容量値の過小評価で表されます。デバイスのエラーが指定された値を超えないようにするために、EPS は 0,1 オームを超えてはなりません。容量が 1000 μF を超える実用的な酸化物コンデンサの場合、ESR の平均統計値はこれらの制限内にあり [9]、その影響はデバイスのキャリブレーション中に補正されます。酸化物コンデンサの性能をより客観的に評価するには、静電容量と ESR の同時測定が必要です。これは次の開発のトピックです。

説明されているメーターの経験は、その優れた消費者特性を示しました：精度、測定値の長期安定性、使いやすさ。これにより、電子機器の開発、製造、修理中に発生する必要な測定を実行できます。

マイコンプログラムはダウンロード可能故に.

文学

ZagorulkoA.マルチメータM830Gの測定限界を拡大します。 -ラジオ、2004年、第9号、p。 27。
RLC メーター WayneKerr4265,4276。 - ラジオ、2005 年、第 11 号、p. 73.
Dereguz A. 酸化物コンデンサの静電容量計。 - ラジオ、2001 年、No. 12、p。 27.
サボシン A. マイクロファラドメーター。 - ラジオ、2003 年、第 5 号、p. 22、23。
Horowitz P.、Hill W.回路の芸術。 - M.: ミール、2001年。
マイクロチップテクノロジー社DS39582B。 PlC16F87xA。データシート。 28/40/44 - ピン拡張フラッシュマイクロコントローラ。 microchip.com.
マイクロチップテクノロジー社DS1281C。 MPLAB IDE v6xx. クイックスタートガイド。 microchip.com.
ハイテクソフトウェア。 PICC マニュアル.-htsoft.com。
ピークエレクトロニックデザインリミテッド。等価直列抵抗アナライザー。モデル ESR 60。ユーザーガイド。-peakelec.co.uk。

著者：A.トプニコフ、ウグリチ、ヤロスラヴリ地方。出版物: radioradar.net

他の記事も見る セクション測定技術.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

交通騒音がヒナの成長を遅らせる 06.05.2024

現代の都市で私たちを取り囲む音は、ますます突き刺さるようになっています。しかし、この騒音が動物界、特に卵から孵化していないひよこのような繊細な生き物にどのような影響を与えるかを考える人はほとんどいません。最近の研究はこの問題に光を当てており、彼らの発達と生存に深刻な影響を与えることを示しています。科学者らは、シマウマダイヤモンドバックのヒナが交通騒音にさらされると、発育に深刻な混乱を引き起こす可能性があることを発見しました。実験によると、騒音公害によって孵化が大幅に遅れる可能性があり、孵化した雛は健康増進に関わる多くの問題に直面している。研究者らはまた、騒音公害の悪影響が成鳥にも及ぶことを発見した。生殖の機会の減少と生殖能力の低下は、交通騒音が野生動物に長期的な影響を与えることを示しています。研究結果はその必要性を浮き彫りにしている ... >>

ワイヤレススピーカー Samsung ミュージックフレーム HW-LS60D 06.05.2024

現代のオーディオ技術の世界では、メーカーは完璧な音質を追求するだけでなく、機能性と美しさを組み合わせるためにも努力しています。この方向への最新の革新的なステップの 60 つは、2024 World of Samsung イベントで発表された新しい Samsung Music Frame HW-LS60D ワイヤレススピーカーシステムです。 Samsung HW-LS6D は単なるスピーカーシステムではなく、フレームスタイルサウンドの芸術品です。 Dolby Atmos対応の5.2スピーカーシステムとスタイリッシュなフォトフレームデザインの組み合わせにより、インテリアに最適な製品です。新しい Samsung Music Frame は、あらゆる音量レベルでクリアな対話を実現するアダプティブオーディオや、豊かなオーディオを再生するための自動ルーム最適化などの高度なテクノロジーを備えています。 Spotify、Tidal Hi-Fi、Bluetooth XNUMX 接続のサポート、およびスマートアシスタントの統合により、このスピーカーはあなたのニーズを満たす準備ができています。 ... >>

光信号を制御および操作する新しい方法 05.05.2024

現代の科学技術は急速に発展しており、日々新しい手法や技術が登場し、さまざまな分野で新たな可能性を切り開いています。そのような革新の 1 つは、ドイツの科学者による光信号を制御する新しい方法の開発であり、これはフォトニクス分野での大きな進歩につながる可能性があります。最近の研究により、ドイツの科学者は石英ガラス導波管内に調整可能な波長板を作成することができました。液晶層の使用に基づくこの方法により、導波路を通過する光の偏光を効果的に変化させることができる。この技術的進歩により、大量のデータを処理できるコンパクトで効率的なフォトニックデバイスの開発に新たな展望が開かれます。新しい方法によって提供される偏光の電気光学制御は、新しいクラスの集積フォトニックデバイスの基礎を提供する可能性があります。これにより、次のような大きな機会が開かれます ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

あなたは何を噛んでいますか 12.02.2007

チューリッヒ（スイス）の連邦高等技術学校とオーストリア医科大学のヨーロッパのXNUMXつの研究所は、人がどんな種類の食べ物を噛んでいるかを音で理解できるシステムを開発しています.

これまでに、650 の録音断片が分析されています。科学者の結論：耳にマイクを挿入して噛む音を録音するのが最善です。コンピューターを使用すると、人が食事をしながら話している場合でも、咀嚼音と音声を明確に区別できます。 80% の精度で、ポテトチップス、リンゴ、パスタ、サラダ、米などの製品を区別できます。

創始者が「グナトソニックス」（「顎」と「音」を意味するギリシャ語に由来）と呼んだ新しい科学の実際の応用は、完全には明らかではありません。体重を減らしたい人が耳にマイクを装着することに同意しない限り、医師は食事の要件がどれだけ正確に守られているかを制御できます.

その他の興味深いニュース:

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトの電気技師ハンドブックのセクション。記事の選択

▪ 記事船を燃やせ。人気の表現

▪ 記事なぜ人々の肌の色は違うのでしょうか? 詳細な回答

▪ 記事 AHO 副局長。仕事内容