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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Aufsatz zum Multimeter zur Messung der Kapazität von Kondensatoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Digitalmultimeter werden im Amateurfunklabor immer häufiger eingesetzt. Die einfachsten davon sind relativ kostengünstig und weisen akzeptable Eigenschaften auf. Indem Sie für ein solches Multimeter einfache Präfixe erstellt haben, können Sie dessen Funktionalität erweitern. Der Autor stellt den Lesern eine Beschreibung eines dieser Aufsätze zur Messung der Kapazität von Kondensatoren zur Verfügung. Mit einem einfachen Anschluss an ein Digitalmultimeter können Sie die Kapazität von Kondensatoren im Bereich von 2 pF ... 200 uF messen. Es ist auf zwei Mikroschaltungen aufgebaut, von denen eine ein integrierter Timer ist. Das Befestigungsdiagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Das Funktionsprinzip basiert auf dem periodischen Laden des gemessenen Kondensators auf eine feste Spannung und seiner anschließenden Entladung über einen Referenzwiderstand. Auf dem DA2-Chip ist ein Rechteckimpulsgenerator montiert, dessen Frequenz durch Auswahl eines der Stromeinstellwiderstände R1-R8 und der Kondensatoren C3, C4 durch den Schalter SA1 eingestellt wird; Mit dem Abschnitt SA1.3 werden die Referenzwiderstände R12-R15 geschaltet. Die Amplitude der Generatorimpulse auf dem DA2-Chip wird durch den integrierten Spannungsregler auf DA1 unterstützt.
Der Anhang funktioniert wie folgt. Nach dem Anschließen des getesteten Kondensators Cx an die XS3-Buchsen wird dieser in dem Moment, in dem am DA2-Ausgang ein Spannungsimpuls erscheint, schnell über die VD2-Diode aufgeladen. Während einer Pause wird der Kondensator über den Referenzwiderstand entladen und dabei ein Impuls gebildet, dessen Dauer proportional zur Kapazität des Kondensators Cx ist. Diese Impulse werden der Integrierschaltung R11C5 zugeführt, an deren Ausgang eine Spannung erzeugt wird, die proportional zur Dauer dieser Impulse und damit zur Kapazität des gemessenen Kondensators ist. An den Ausgang dieser Schaltung wird im Spannungsmessmodus bei der Grenze von 200 mV ein Multimeter angeschlossen. Der Generator erzeugt Impulse mit einer Wiederholrate von ca. 25 kHz (Stellung 1 des Schalters SA1, Teilbereich 20 pF); 2,5 kHz (Position 2, 200 pF); 250 Hz (Position 3, 2000 pF) und 25 Hz (Position 4-8, Teilbereiche 0,02-200 µF). Um die Effizienz zu verbessern, erfolgt die Stromversorgung des Aufsatzes nur für die Dauer der Messung über die Taste SB1. Dadurch können Sie das Gerät aus einer autonomen Quelle mit Strom versorgen, beispielsweise mit den Batterien „Krona“, „Korund“, „Nika“ 7D-0,125. Die maximale Stromaufnahme des Aufsatzes bei der Messung der Kapazität polarer Kondensatoren im 200 μF-Teilbereich beträgt 25 ... 30 mA. Im Teilbereich von 20 μF nimmt sie um etwa das Eineinhalbfache ab, im übrigen beträgt sie 10 ... 12 mA. Die Diode VD1 schützt das Präfix vor dem Anlegen einer Spannung mit umgekehrter Polarität. Die meisten Teile der Konsole sind auf einer Leiterplatte mit den Abmessungen 32 (24 mm) aus einseitiger Glasfaserfolie platziert, deren Skizze in Abb. 2 dargestellt ist, die Anordnung der Elemente in Abb. 3 . Die Platine ist in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse untergebracht. Ein Schalter, ein Taster sowie Buchsen und Anschlüsse. Die restlichen Teile werden entweder auf Buchsen oder auf Schalter und Taste durch Oberflächenmontage montiert.
Im Gerät können Teile verwendet werden: DA2 - M1006VI1 (Sie müssen jedoch die Leiterplatte anpassen), Dioden - beliebiger Impuls, Polarkondensatoren C1, C2 - Gruppen K50, K52, K53, C3 - K73, C4 - KM, K10-17. Trimmerwiderstände – SP3-19 oder ähnlich, konstant – MLT, S2-33. Taster SB1 mit Selbstrückstellung (nicht selbsthaltend) jeglicher Art, zum Beispiel KM, Schalter – PG2 oder ähnlich in drei Richtungen und mindestens acht Positionen. Anschlussbuchsen X1, X2, X4, Die Set-Top-Box wird zusammen mit dem Multimeter, mit dem sie verwendet werden soll, aufgestellt. Es werden Referenzkondensatoren benötigt, deren Kapazität zuvor mit einer Genauigkeit von nicht schlechter als 1 ... 2 % gemessen wurde. Für jeden Teilbereich wird ein solcher Kondensator benötigt, dessen Kapazität dem Grenzwert entspricht oder etwas darunter liegt. Nach Überprüfung der korrekten Installation und Leistung des Aufsatzes beginnt dessen Justierung mit einem Teilbereich von 20 pF. Dazu wird ein Referenzkondensator angeschlossen und über einen Trimmerwiderstand R1 werden Multimeterwerte (an der Messgrenze von 200 mV) erreicht, die der Kapazität des Kondensators entsprechen. Ein ähnlicher Vorgang wird im 200-pF-Teilbereich durchgeführt, diesmal jedoch unter Verwendung des Widerstands R3. Das Präfix wird auch im nächsten Teilbereich von 2000 pF mit Widerstand R5 und im Teilbereich von 0,02 μF mit Widerstand R7 kalibriert. Wenn die Änderung des Widerstandswerts der Abstimmwiderstände nicht ausreicht, um eine Kalibrierung zu erhalten, müssen Sie den Widerstandswert des entsprechenden Festwiderstands (R2, R4, R6, R8) ändern. Nach der Kalibrierung an den angegebenen Messgrenzen können die Schieber des Trimmwiderstands nicht mehr bewegt werden. In Teilbereichen mit Grenzwerten von 0,2 μF bis 200 μF erfolgt die Kalibrierung der Set-Top-Box durch Auswahl der Widerstände R12-R15 bzw. diese werden direkt am Schalter SA1 platziert. In diesem Fall müssen die Widerstände R12–R15 möglicherweise aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Widerständen bestehen. Wenn die Abstimmung sorgfältig mit Kondensatoren durchgeführt wird, deren Kapazität mit der oben genannten Genauigkeit gemessen wird, beträgt der Fehler bei der Messung der Set-Top-Box zusammen mit einem guten Multimeter mit Ausnahme des ersten und achten Teilbereichs nicht mehr als 5 % . Im ersten Teilbereich erhöht sich der Fehler bei der Messung von Kondensatoren mit einer Kapazität von weniger als 5 pF durch den Einfluss der Montagekapazität und der VD20-Diode auf 30 ... 2 %, dieser Fehler kann jedoch problemlos berücksichtigt werden. Im letzten Teilbereich erhöht sich der Fehler durch den Einfluss des Ausgangswiderstands der DA2-Mikroschaltung ebenfalls auf 20 ... 30 %, kann aber ebenfalls berücksichtigt werden. Autor: I. Nechaev, Kursk
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