自己校正付きコンデンサ静電容量計。スキーム、説明

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自己校正機能を備えたコンデンサー静電容量計。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、コンデンサの静電容量を測定する作業が頻繁に発生します。静電容量を測定する工業用マルチメーターは非常に高価であり、誰もが入手できるわけではありません。 XNUMX つの超小型回路で組み立てられたシンプルなメーターの設計が提案されています。これにより、コンデンサーの静電容量と周期信号の周波数を測定でき、デジタル周波数制御を備えた発振器として使用できます。

メーターの概略図を図に示します。

（クリックして拡大）

このデバイスには、マイクロコントローラー DD1 タイプ PIC16.84A、AON DD2 タイプ K0-4B2 (または同様のもの) のデジタル液晶インジケーター、およびタイマー DA1 NE555 (KR1006VI1) が含まれています。静電容量メーターは、コンデンサ Cx の静電容量値に対する DA1 タイマー上の RC ジェネレーターの出力周波数の依存性に基づいています。

fout≒1/kRCx、

ここで、K は定数です。この依存性は反比例するため、マイクロコントローラーは逆数値 y=1/fout を計算します。

測定の精度とセットアップの容易さを高めるために、基準コンデンサ (C3、C5、C6) の静電容量の事前に選択された既知の値に基づいて自己校正が使用されます。このメーターには 1 つの静電容量測定範囲があります: 10st - 1000...2 pF、470nd - 4700...3 pF、4700rd - 0,47 pF...5 µF。最初の範囲では、470 pF の容量を持つ基準コンデンサ C6 が自己校正に使用され、2000 番目の範囲では 3 pF の容量を持つ C15 が、そして XNUMX 番目の範囲では XNUMX nF の容量を持つ CXNUMX が使用されます。これらのコンデンサをデバイスに取り付ける前に、ある種の静電容量計を使用して、公称静電容量に従ってコンデンサを選択する必要があります。

静電容量の温度係数の最小値を持つコンデンサを選択することをお勧めします。メーターの直線性を高めるために、タイマーはトランジスタ VT1 の電流源を使用し、さまざまな範囲の電流値は抵抗 R9R11 を使用して設定されます。スイッチングは、ポート B1 ～ B0 を入力から出力に切り替えることによって、マイクロコントローラー DD7 によって実行されます。メーターの測定範囲と動作モードの選択は、次の表に従ってスイッチ S1 と S2 によって実行されます。

セルフキャリブレーション付きコンデンサ静電容量計

セルフキャリブレーションは定期的に (約 0 分に 0 回) 実行されます。このとき、LCD インジケータには基準コンデンサの容量値が表示されます。 XNUMX つの範囲すべてにおいて、静電容量値はピコファラッドで示され、インジケーターの左隅に「P.」の文字が表示されます。周波数メーターおよびジェネレーターモードでは、これらの文字は表示されません。セルフキャリブレーション中、Cx の代わりに基準コンデンサの XNUMX つが自動的に回路に接続され、その静電容量が測定されます。この場合、補正コードＮ０の値が計算され、マイクロコントローラのランダムアクセスメモリに格納される（Ｎｏｕｔ＝Ｎ０Ｎｉｎ）。

小さなコンデンサ C4 が測定コンデンサ Cx に並列に接続されています。これは、より線形な測定セクションに達するために行われ、静電容量 C4 の値は、測定された静電容量 Cx の値から DD1 で自動的に減算されます。最初のサブレンジで小さな静電容量 (最大 100 pF) を測定する場合、測定されたコンデンサ Cx が接続されていないと、インジケーターにゼロ以外の測定値が表示されることがあります。この未補償の静電容量値 (ピコファラッド単位) は、測定された CX 値から減算する必要があります。

自己発振器モードでは、可変抵抗器 R1 が電流源 VT13 に接続され、これを調整することによって自由発振周波数 fgen が設定されます。スイッチ S3 がオフになると、マイクロプロセッサは発生周波数を測定します。 fgen 出力はパルス信号です。同じパルスと休止期間を持つ信号が必要な場合は、fgen 出力を分周器 (K561IE10 マイクロ回路など) に供給する必要があります。出力「a」からノコギリ波信号を削除できます。出力「a」が論理要素の積分器の入力に適用される場合、正弦波に近い形状の信号を取得できます。発生器の周波数範囲は数十ヘルツから20...30 kHzです。低周波方向の範囲を拡大するには、抵抗 R13 の値を増やすことができます。

ボタン S4 - 常閉接点付き。ある測定レンジから別の測定レンジに切り替えるときに電源回路を遮断してマイクロコントローラーをリセットするために使用されます。ボタンは数秒間押し続ける必要があります。クォーツ Q1 - 1 MHz のいずれか。このデバイスは 7555 タイプの MOS タイマを使用できます。

[1] で説明されている方法を使用して、マイクロコントローラーを自分でプログラムできます。外部発振の周波数を測定する場合は、スイッチ S3 をオフにする必要があります。

文学：

Denisov A. PIC16.84 プロセッサの周波数メーター // ラジオ趣味。 - 2000年。 - No.1。 - P.4243。

作者: A.M. サヴォリュク

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