Измеритель ёмкости конденсаторов своими руками. Мультиметр для измерения емкости конденсаторов

Измеритель емкости конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

Схем приборов для измерения емкости конденсаторов существуют очень много. Они выполнены на самой различной элементной базе, отличаются степенью сложности, доступностью используемых деталей и точностью измерений.

Именно с позиции построения простого устройства для измерения емкости конденсаторов на самых распространенных в настоящее время радиокомпонентах и была разработана схема рис.1. В качестве измерительного прибора используется широко распространенный цифровой мультиметр типа M830-B.

Рис. 1

В принципе, идея построения практически всех распространенных устройств для измерения емкости конденсаторов одинакова. Задающий импульсный генератор формирует последовательность импульсов. Она подается на измеряемый конденсатор. В зависимости от его емкости меняется величина заряда, который он успевает получить. Этот заряд и измеряется. Точнее - измеряется напряжение, до которого заряжается измеряемый конденсатор.

Резистивный делитель R1-R2 напряжения источника +6 В обеспечивает возможность питания микросхемы операционного усилителя DA1 типа КР140УД708 от однополярного источника. Коммутируемые переключателем SA1 RC-цепочки и резистор положительной обратной связи R3 обеспечивают работу ОУ в автоколебательном (генераторном) режиме.

При наличии высокого положительного напряжения на выходе микросхемы DA1 через конденсатор С4 и диод VD1 обеспечивается заряд измеряемого конденсатора Сх. В моменты нулевого напряжения на выходе DA1 конденсаторы Сх и С4 разряжаются через эмиттерно-базовый переход транзистора VT1. Диод VD1 при этом находится в запертом состоянии и на работу схемы в этом режиме влияния не оказывает. Импульс тока коллектора транзистора проходит через резистор R10 и заряжает конденсатор С5. Напряжение на С5 измеряется высокоомным вольтметром тестера М830-В.

Схема измерительной части устройства очень проста. Она известна, в частности, из иностранной печати. Предварительно ее работа была проверена экспериментально на макете.

Следует подчеркнуть, что с изменением величины напряжения питания микросхемы DA1 в этой и аналогичных схемах будут изменяться и показания мультиметра, подключенного к контактам XS2. Чтобы этого не происходило, использован стабилизатор напряжения питания схемы DA2. Его выходное напряжение в данной схеме 6 В, поэтому минимальное напряжение источника, подключаемого к контактам колодки XS3, должна быть не менее 8,5...9 В.

На рис.2 показана топография печатной платы устройства и расположение радиокомпонентов на плате.

Рис. 2

Измеряемый конденсатор Сх подключается к схеме последовательно с конденсатором С4. Это сделано для защиты микросхемы DA1 от выхода из строя при случайном замыкании между собой выводов измеряемого конденсатора или, если он окажется пробитым. Номинал конденсатора С4 не критичен. Главное, чтобы его значение было в несколько раз больше измеряемого конденсатора самого большого номинала. Так, если прибором измерять, например, конденсаторы до 10 мкФ, то емкость С4 должна быть 47...100 мкФ. На более низких пределах измеряемых емкостей это условие будет выполняться автоматически.

При переключении пределов измерений прибора необходимо обеспечить кратность емкостей конденсаторов С1...С3. Если предварительно подобрать эти конденсаторы по емкости, то настройка схемы упростится.

Настройка устройства

Возможная методика настройки состоит в следующем.

К контактам гнезда XS1 подключаем «эталонный» конденсатор емкостью, например, 10 мкФ. Переключатель пределов измерений прибора SA1 «Поддиапазоны» устанавливается положение «3». Подбирая положение движка подстроенного сопротивления R5 добиваются показаний мультиметра РА1 - 1 В.

Аналогично, за счет регулировки значения сопротивления R6 (R8) и подключении калибровочного конденсатора С2 (С3) производят настройку устройства измерения емкостей конденсаторов в поддиапазоне «2» («1»). При этом, естественно, к контактам XS1 подключается эталонный конденсатор другой емкости 0,1 мкФ (1000 пФ).

Измеряемые и эталонные конденсаторы большой емкости, естественно, электролитические. Необходимо лишь соблюдать полярность их включения в схему.

При емкости конденсатора С1 10 мкФ прибор обеспечивает измерение емкостей конденсаторов на «3» поддиапазоне практически от 0,1 мкФ до 10 мкФ.

При емкости конденсатора С2 0,1 мкФ (100 нФ) рабочий диапазон «2» прибора составит 1000 пФ...0,1 мкФ, а при С3 - 1000 пФ - 50 пФ...1000 пФ. Значения вариантов выбора номиналов конденсаторов С1...С3 и достигаемые при этом пределы измерения емкостей конденсаторов Сх показаны в таблице 1.

Таблица 1

№	Емкость Cn	Пределы измерения Сх
1	С3- 1нФ	50 пФ...1 нФ
2	С2-0,1мкФ	1 нФ...0,1 мкФ
3	C1-10мкФ	0,1...10 мкФ

При настройке схемы емкости задающих конденсаторов С1...С3 и эталонные измерительные конденсаторы (для проверки рабочих поддиапазонов прибора Сх) проверялись и подбирались с использованием промышленного измерителя емкостей конденсаторов типа СМ 9601А.

Наличие подстроечных сопротивлений R5, R7, R9 в схеме позволяет использовать в качестве С1 ...С3 конденсаторы не только указанных на схеме номиналов, но и других близких к ним. При этом, возможно, потребуется лишь подобрать номиналы резисторов R4, R6, R8.

Следует подчеркнуть и тот факт, что фактически в каждом из поддиапазонов измерений можно проверять конденсаторы вдвое большего номинала, чем это было указано ранее. Так, при эксперименте оказалось, что на первом поддиапазоне можно измерять емкость конденсаторов номиналом почти до 20 мкФ.

Расширение диапазона измерений за счет увеличения емкости конденсатора, например С1, в схеме рис.1 теоретически также вполне возможно, но практически мною это не проверялось.

Автор: Андрей Попович, г. Самара

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Приставка к мультиметру для измерения ёмкости конденсаторов

Измерительная техника

Главная Радиолюбителю Измерительная техника

журнале "Радио" опубликованы статьи [1, 2] с описаниями измерителей ёмкости конденсаторов. По мнению автора, наиболее удачный прибор описан в статье [1]. Им можно измерять ёмкость конденсаторов без выпаивания их из платы, что существенно ускоряет и упрощает ремонт и налаживание электронных устройств. На его основе разработано предлагаемое устройство. При разработке была поставлена задача собрать приставку к мультиметру или вольтметру на недорогих и широко доступных компонентах, простую в регулировке и налаживании, способную автономно работать на аккумуляторах пять дней в неделю по восемь часов в день. В отличие от прототипа [1] приставка содержит стабилизированный повышающий преобразователь напряжения, узел контроля разрядки аккумуляторов и автоматического выключения. В приставке применены микропотребляющие операционные усилители. Для налаживания и калибровки прототипа [1] необходимо подбирать соответствующие конденсаторы. Налаживание и калибровка приставки выполняются намного проще и удобнее подстроенными резисторами.

Рис. 1

Рис. 2

Схема предлагаемой приставки показана на рисунке. Питается она от батареи GB1 из трёх Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов. Зарядка батареи осуществляется от внешнего блока питания с выходным напряжением 8...12 В. Полевой транзистор VT1 стабилизирует ток зарядки, значение которого устанавливают подборкой резистора R2. Контроль за разрядкой батареи до напряжения 2,5...2,9 В осуществляет триггер на транзисторах VT4 и VT5. Он отключает приставку, предотвращая переразрядку аккумуляторов. Цепь R6VD5C3 предназначена для открывания транзистора VT4 при включении питания приставки переключателем SA1, который показан в положении "Зарядка".

Повышающий преобразователь напряжения содержит блокинг-генератор на транзисторах VT2 и VT3, трансформаторе Т1, конденсаторе С1, резисторах R1 и R3, а также выпрямители напряжения плюсовой (VD3C4) и минусовой (VD4C5) полярностей. Частота работы преобразователя - около 100 кГц, он работоспособен при входном напряжении 1,8...5 В, а его выходное напряжение стабилизировано на уровне ±(7±0,5) В.

Основные технические характеристики

Пределы измерения ёмкости, мкФ

минимальный............0,001

максимальный ..........10000

Погрешность измерения в процентах от предела, не более

для ёмкости не больше

10 мкФ......................5

для ёмкости больше

10 мкФ.....................10

Напряжение питания, В

минимальное...............2,5

максимальное................5

Потребляемый ток, мА, не

более ........................13

Габаритные размеры, мм . . . .65x75x35

Масса с батареей питания, г......200

Принцип работы предлагаемой приставки тот же, что и у прототипа. Генератор импульсов треугольной формы собран на ОУ DА 1.1, DA2.2, DA2.4. ОУ DA1.1 работает как компаратор, с его выхода сигнал прямоугольной формы поступает на вход интегратора на ОУ DA2.2, который преобразует прямоугольные импульсы напряжения в треугольные. Частота генератора определяется RC-цепями (R23C8 - 1 кГц, R24C9 - 100 Гц, R25C10 - 10 Гц, R26C11 - 1 Гц), которые переключаются мультиплексором DD1. Резисторы этих цепей подстроенные, ими устанавливают требуемую частоту генерации. В цепи обратной связи генератора стоит инвертор на ОУ DA2.4, обеспечивающий автоколебательный режим. На ОУ DA2.3 собран повторитель напряжения. С его выхода напряжение треугольной формы амплитудой 50 мВ подаётся на проверяемый конденсатор С*. Диоды VD21 и VD22 - защитные. На ОУ DA3 собран дифференциатор. Резистор R42 ограничивает ток, если проверяемый конденсатор пробит.

С помощью переключателя SA2 через диоды VD6-VD17 управляют мультиплексорами DD1 и DD2. В положениях с 1 -го по 5-е переключателя SA2 переключаются каналы с Х1 по Х5 мультиплексора DD2, обеспечивая измерение в пределах от 1 нф до 10 мкФ, а у мультиплексора DD1 открыт канал Х1, тем самым обеспечивая работу генератора на частоте 1 кГц. В положениях с 6-го по 8-е SA2 переключаются каналы с Х2 по Х4 мультиплексора DD1, это даёт измерение значений ёмкости от 100 до 10000 мкФ на частотах 100, 10 и 1 Гц, а у мультиплексора DD2 остаётся открытым канал Х5.

С выхода операционного усилителя DA3 импульсы, амплитуда которых пропорциональна измеряемой ёмкости Сх, подаются на синхронный детектор, собранный на полевом транзисторе VT6 с узлом управления на ОУ DA1.2. С кон-денсатора-С7 через развязывающий повторитель напряжения на ОУ DA2.1 напряжение, также пропорциональное С*, подаётся на вольтметр или мультиметр, который должен находиться в режиме измерения напряжения не менее 1 В. Ёмкость конденсатора 07 должна быть не меньше 100 мкФ, иначе на пределе измерения 10000 мкФ и частоте генератора 1 Гц показания вольтметра будут нестабильными.

На пределах 1 нф и 0,01 мкФ проверяемый конденсатор целесообразно отключать от шунтирующих цепей.

Выводы об их влиянии на точность измерения ёмкости, сформулированные в [1] для прототипа, справедливы и для приставки.

Учитывая, что в приставке операционные усилители обрабатывают сигнал частотой не более 1 кГц, применена микросхема 1401УДЗ, содержащая четыре микропотребляющих ОУ. Её допустимо заменить на 1463УД4 или четыре одиночные 140УД12. Следует обратить внимание на то, чтобы амплитуда колебаний на выходе генератора была одинаковой на всех частотах (1, 10, 100 и 1000 Гц). В противном случае уменьшают сопротивление резисторов R11 и R18, контролируя ток через них так, чтобы он не превышал 0,2 мА.

В приставке использованы подстро-ечные резисторы СПЗ-19 с допустимым отклонением ±10 %. Постоянные резисторы - С2-33, с допустимым отклонением ±5 %. Оксидные конденсаторы - К53-18. Конденсаторы С9-С11 - К73-17 или другие металлоплёночные, конденсатор С8 - КМ5а или КМ56, с ТКЕ не хуже МПО или ПЗЗ. Возможно применение элементов поверхностного монтажа - резисторов Р1-12, Р1-16, конденсаторов К53-68, К10-50 или их импортных аналогов.

Трансформатор Т1 намотан на маг-нитопроводе типоразмера Ш4х4 из феррита 2000НМ проводом ПЭВ-2 диаметром 0,15мм. Обмотка I содержит 15 витков, обмотки II и III - по 35 витков.

ОУ DA3 выбран из серии 140УД14 из-за малого потребляемого тока и большого входного сопротивления. На пределе измерения 1 нф влияние его входного сопротивления скорректировано увеличением сопротивления резистора R43 с 10 (как в прототипе) до 12 МОм. Компенсацию влияния паразитной ёмкости приставки и щупов (установку нулевого выходного напряжения приставки на этом пределе измерения) осуществляют резистором R35. Применена нестандартная частотная коррекция ОУ DA3 конденсатором С18, которая устраняет паразитные колебания, так как дифференциатор склонен к самовозбуждению.

Налаживание приставки начинают с установки частоты генерации на каждом пределе подстроечными резисторами R23-R26. Затем подключают образцовый конденсатор ёмкостью 10 мкФ или немного меньше. Подстроечным резистором R16 устанавливают выходное напряжение в вольтах, равное одной десятой части ёмкости образцового конденсатора в микрофарадах. Далее приставку аналогично калибруют подстроечными резисторами R37-R40 на меньших пределах измерения по друим образцовым конденсаторам. Источник образцового напряжения - свето-диод АЛ102ВМ (HL1) можно заменить на АЛ307ВМ или на цепь из нескольких последовательно соединённых кремниевых диодов из серии КД522. При необходимости образцовое напряжение регулируют подборкой сопротивления резистора R8 в пределах ±30 %. Если этого недостаточно, изменяют число диодов в цепи. Напряжение отключения устанавливают в пределах 2,5...2,9 В.

Зарядный ток аккумуляторов подбирают резистором R2. В экземпляре автора установлен ток 26 мА. При необходимости заменяют полевой транзистор КП302В (VT1) более мощным КП903В.

Литература

1. Васильев В. Измеритель ёмкости конденсаторов. - Радио, 1998, № 4, с. 36, 37; 2000, № 7, с. 50.

2. Кучин С. Прибор для измерения ёмкости. - Радио, 1993, № 6, с. 21-23.

Автор: А. Сучинский, г. Балашиха Московской обл.

Дата публикации: 10.08.2012

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Измеритель ёмкости конденсаторов своими руками

В данной статье мы дадим наиболее полную инструкцию, которая позволит сделать измеритель ёмкости конденсаторов своими руками, без помощи квалифицированных мастеров.

К сожалению, аппаратура не редко выходит из строя. Причина чаще всего одна – появление электролитического конденсатора. Все радиолюбители знакомы с так называемым «высыханием», которое появляется из-за нарушения герметичности корпуса прибора. Возрастает реактивное сопротивление из-за снижения номинальной емкости.

Далее, во время эксплуатации начинают происходить электрохимические реакции, они разрушают стыки выводов. В результате контакты нарушаются, образовывая контактное сопротивление, которой исчисляется, порой десятками Oм. То же самое будет происходить при подключении к рабочему конденсатору резистора. Наличие этого самого последовательного сопротивления скажется негативно не работе электронного устройства, в схеме будет искажаться вся работа конденсаторов.

Из-за сильнейшего влияния сопротивления в диапазоне три-пять Ом, приходят в негодность импульсные источники питания, ведь в них перегорают дорогостоящие транзисторы, а также микросхемы. Если детали при сборке прибора были проверены, а при монтаже не допущены ошибки, то с его наладкой не возникнет проблем.

Кстати, предлагаем Вам присмотреть себе новый паяльник на Алиэкспресс — ССЫЛКА (отличные отзывы). Либо присмотреть себе что-нибудь из паяльного оборудования в магазине «ВсеИнструменты.ру» — ссылка на раздел с паяльниками.

к оглавлению ↑

Схема, принцип работы, устройство

Данная схема используется с применением операционного усилителя. Прибор, который мы собираемся сделать своими руками, позволит производить измерения ёмкости конденсаторов в диапазоне от пары пикoфарад до одного микрофарада.

Давайте разберемся с приведенной схемой:

Поддиапазоны. У агрегата есть 6 «поддиапазонов», у них высокие границы равняются 10, 100; 1000 пф, а также 0,01, 0,1 и 1 мкф. Отсчитывается емкость по измерительной сетке микроамперметра.
Назначение. Основой работы прибора является замер переменного тока, он проходит сквозь конденсатор, который необходимо исследовать.
На усилителе DА 1 находится генератор импульсов. Колебания их повтора подчиняется емкости С 1- С 6 конденсаторов, а также позиции тумблера «подстроечного» резистора R 5. Частота будет переменной от 100 Гц до 200 кГц. Подстроечному резистору R 1 определяем соразмерную модель колебаний при выходе генератора.
Указанные на схеме диоды, как D 3 и D 6, резисторы (налаженные) R 7- R 11, микроамперметр РА 1, составляют сам измеритель переменного тока. Внутри микроамперметра сопротивление обязано составлять не больше 3 кОм, с целью, чтобы погрешность при замере не превысила десяти процентов на диапазоне до 10 пФ.
К другим поддиапазонам параллельно Р A 1 подсоединяют подстроечные резисторы R 7 – R 11. Нужный измерительный поддиапазон настраивают при помощи тумблера S А 1. Одна категория контактов переключает конденсаторы (частотозадающие) С 1 и С 6 в генераторе, второй переключает в индикаторе резисторы.
Чтобы прибор получал энергию, ему нужен 2-полярный стабилизированный источник (напряжение от 8 до 15 В). У частотозадающего конденсатора могут на 20 % разниться номиналы, однако сами они обязаны иметь высокую стабильность временную и температурную.

Конечно, для обычного человека, не разбирающегося в физике, это всё может показаться сложным, но вы должны понимать, чтобы сделать измеритель ёмкости конденсаторов своими руками, нужно обладать определенными знаниями и навыками. Далее поговорим о том, как наладить прибор.

к оглавлению ↑

Наладка измерительного прибора

Чтобы произвести правильную наладку, следуйте инструкции:

Сперва достигается симметричность колебаний при помощи резистора R 1. «Бегунок» у резистора R 5 находится посередине.
Следующим действием будет подключение эталонного конденсатора 10 пф к клеммам, отмеченным значком сх. При помощи резистора R 5, переставляют стрелу микроамперметра на соответственную шкалу ёмкости эталонного конденсатора.
Далее проверяется форма колебания при выходе генератора. Тарировка проводится на всех поддиапазонах, здесь применяют резисторы R 7 и R 11.

Механизм устройства может быть разным. Параметры размеров зависят от типа микроамперметра. Каких-то особенностей при работе с прибором не выделяется.

к оглавлению ↑

Создание разных моделей измерителей

Далее поговорим о том, как сделать разные модели измерителей ёмкости конденсаторов.

к оглавлению ↑

Модель серии AVR

Сделать такой измеритель можно на базе переменного транзистора. Вот инструкция:

Подбираем контактор;
Замеряем выходное напряжение;
отрицательное сопротивление в измерителя емкости не больше 45 Ом;
Если проводимость 40 мк, то перегрузка составит 4 Ампера;
Для повышения точности измерения, нужно использовать компараторы;
Также есть мнение, что лучше использовать только открытые фильтры, так как для них не страшны импульсные помехи в случае большой загруженности;
Также рекомендуется использовать полюсные стабилизаторы, а вот для модификации устройства не подходят только сеточные компараторы;

Перед тем, как включать измеритель ёмкости конденсаторов, нужно выполнить замер сопротивления, который должен быть примерно 40 Ом для хорошо сделанных устройств. Но показатель может отличаться, в зависимости от частотности модификации.

к оглавлению ↑

Модель на базе PIC16F628A

Сделать такое устройство сложно самостоятельно, но вполне реально. Вот инструкция и правила для сборки:

Подбираем открытый трансивер;
Модуль на базе PIC16F628A может быть регулируемого типа;
Лучше не устанавливать фильтры высокой проводимости;
Перед тем, как начнем паять, нужно проверить выходное напряжение;
Если сопротивление слишком высокое, то меняем транзистор;
Применяем компараторы для преодоления импульсных помех;
Дополнительно используем проводниковые стабилизаторы;
Дисплей может быть текстовым, что проще всего и весьма удобно. Ставить их нужно через канальные порты;
Далее с помощью тестера настраиваем модификацию;
Если показатели емкости конденсаторов слишком высокие, то меняем транзисторы с малой проводимостью.

Более подробно о том, как сделать измеритель ёмкости конденсаторов своими руками можно узнать из видео ниже.

к оглавлению ↑

Измеритель ёмкости конденсаторов своими руками. Мультиметр для измерения емкости конденсаторов

Измеритель емкости конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Возможно, Вам это будет интересно:

Приставка к мультиметру для измерения ёмкости конденсаторов

Измеритель ёмкости конденсаторов своими руками

Схема, принцип работы, устройство

Наладка измерительного прибора

Создание разных моделей измерителей

Модель серии AVR

Модель на базе PIC16F628A

Видео инструкции

Благодарю за репост, друзья:

Читайте также: