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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Einfaches digitales Kapazitätsmessgerät MASTER S. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Im Arbeitsalltag müssen Funkamateure häufig die Daten von Funkelementen ermitteln. Wenn es nicht schwierig ist, den Widerstand eines Widerstands zu messen – Sie können ein normales Multimeter verwenden – ist die Situation bei Kondensatoren komplizierter. Es kommt vor, dass die Beschriftung auf dem Körper des Teils gelöscht wird oder der Behälter mit einem unbekannten Code gekennzeichnet ist. Manchmal ist eine genaue Auswahl der Kapazität erforderlich (in Schaltkreisen zur Zeit- und Frequenzeinstellung, in Filtern, Resonanzkreisen usw.). In all diesen Fällen hilft Ihnen ein einfaches Gerät, dessen ausführliche Beschreibung wir in dieser Ausgabe veröffentlichen. ZWECK UND TECHNISCHE DATEN Das digitale Kapazitätsmessgerät dient zur Messung der Kapazität von Kondensatoren von einigen Picofarad bis 9 Mikrofarad oder mehr, basierend auf der Anzahl der Messgerätüberläufe. Das Vorhandensein einer konstanten Vorspannung (nicht mehr als 999 V) am Eingang des Geräts ermöglicht die Messung der Kapazität sowohl unpolarer als auch polarer Oxidkondensatoren. Mit einem Kapazitätsmesser können Sie schnell Kondensatoren auswählen oder aussortieren, die zu den unzuverlässigsten Komponenten von Funkgeräten gehören und normalerweise bei deren Herstellung oder Reparatur entdeckt werden. Mit diesem Gerät können Oxidkondensatoren in Schaltkreisen mit relativ hohem Widerstand getestet werden, ohne dass die Leitungen abgelötet werden müssen. Zusätzlich kann ein Kapazitätsmesser verwendet werden, um die Länge von Koaxialkabeln oder den Abstand zu einer Unterbrechung zu messen. In diesem Fall wird die Kabelkapazität gemessen und der resultierende Wert durch die lineare Kapazität (einen Meter) des Kabels dividiert, die einem Nachschlagewerk entnommen oder experimentell ermittelt wird. Beispielsweise beträgt die lineare Kapazität des RK-75-Kabels unabhängig von seinem Durchmesser etwa 67 pF. Das digitale Kapazitätsmessgerät verfügt über eine vierstellige Digitalanzeige und drei Messgrenzen: 1 - 9999 pF; 1 - 9999 nF; 1 - 9999 µF. Die Messgenauigkeit beträgt 2,5 % ± der niedrigstwertigen Einheit des ausgewählten Bereichs bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C. Der Temperaturfehler im Bereich von +5 bis +35 °C überschreitet nicht 0,25 % pro 1 °C (Grenzwert „pF“), ±0,08 % pro 1 °C (Grenzwert „nF“ und „uF“). Abmessungen von das Gerät - nicht größer als 150x88x48 mm. Das Aussehen des digitalen Kapazitätsmessers "Master C" ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Das Gerät enthält keine knappen oder teuren Teile und ist einfach einzurichten, wodurch es auch für Anfänger leicht zu bedienen ist. Bei Bedarf können Sie die Anzahl der Messgrenzen erhöhen, indem Sie deren Bereich einschränken. Dadurch wird das Design des Geräts etwas komplizierter (Sie müssen einen weiteren Schalter installieren), aber die Genauigkeit der Messungen wird erhöht. PRINZIP DER AKTION Wenden wir uns dem Funktionsdiagramm des Kapazitätsmessers zu (Abb. 2). Die Grundidee seiner Entstehung ist [1] entlehnt. Die gemessene Kapazität Cx ist an den Messperiodenimpulsgenerator (PPG) angeschlossen. Die Periode der erzeugten Impulse ist proportional zu Cx. Sie werden kontinuierlich dem Kontokontrollimpulsgeber zugeführt. Basierend auf dem Erlaubnissignal, das alle 0,8...1,0 mit dem Taktgenerator erzeugt wird, erzeugt der Steuerimpulsformer einen einzelnen Impuls, dessen Dauer einer Impulsperiode am GUI-Ausgang entspricht.
An der Vorderflanke dieses Impulses setzt der Reset-Impulsformer den Zähler – den digitalen Indikator – auf Null. Zusätzlich gelangt ein Steuerimpuls zur Taste und ermöglicht die Durchleitung von Taktimpulsen zum Zählereingang. Diese Impulse werden von einem Taktgenerator (GTI) erzeugt. Ihre Frequenz an jeder Messgrenze wird so gewählt, dass der Zähler während der Wirkung des Steuerimpulses eine Anzahl von Impulsen empfängt, die dem Zahlenwert der gemessenen Kapazität in den entsprechenden Einheiten entspricht: Pikofarad an der „pF“-Grenze, Nanofarad an der „pF“-Grenze. nF“-Grenze, Mikrofarad an der „μF“-Grenze. Da die parasitäre Eingangskapazität des Geräts selbst immer zur gemessenen Kapazität am GUI-Eingang addiert wird, werden am Zählereingang Impulse empfangen, deren Anzahl numerisch gleich der Summe dieser Kapazitäten ist. Bei diesem Design beträgt die Eingangskapazität 10...12 pF. Damit der Zähler an der pF-Grenze den wahren Wert anzeigt, wird die Dauer des Reset-Impulses so gewählt, dass der Zähler auf eine bestimmte Anzahl erster Impulse, deren Anzahl der parasitären Eingangskapazität des entspricht, nicht reagiert Gerät. Zur besseren Verdeutlichung des oben Gesagten ist in Abb. Abbildung 3 zeigt Zeitdiagramme, die den Betrieb der Hauptkomponenten des Kapazitätsmessers erläutern und die Punkte im Schaltplan angeben, an denen diese Impulse beobachtet werden können.
PRINZIP DIAGRAMM Das schematische Diagramm eines digitalen Kapazitätsmessers ist in Abb. dargestellt. 4. Der GIP ist ein Multivibrator auf Basis eines Schmitt-Triggers, bestehend aus einem Element DD1.3 und den Transistoren VT1, VT2. Es dient dazu, den Wert der gemessenen Kapazität in ein Zeitintervall umzurechnen. Die Dioden VD1, VD2, der Widerstand R9 und die Sicherung FU1 schützen das Gerät vor Beschädigung, wenn sie an den Eingang eines geladenen Kondensators angeschlossen werden. Der Kondensator C7 und der Widerstand R10 verbessern die Linearität der Messwerte bei der Messung kleiner Kapazitäten an der pF-Grenze. Die Schwingungsdauer des Multivibrators wird durch die an seinen Eingang angeschlossene Kapazität und den Widerstandswert eines der Widerstände im Rückkopplungskreis – R14, R15 oder R16, abhängig von der gewählten Messgrenze – bestimmt. Die Transistoren VT1 und VT2 dienen dazu, den Ausgang des Schmitt-Triggers zu „verstärken“, was seinen Betrieb an der „uF“-Grenze verbessert.
(zum Vergrößern klicken) Der Kondensator C10 begrenzt die Impulsfrequenz am Ausgang der Mikroschaltung DD1.3 auf die „uF“-Grenze in den Momenten, in denen der gemessene Kondensator nicht mit dem Eingang verbunden ist. Ohne den Kondensator C10 steigt die Impulsfrequenz des Multivibrators in solchen Momenten auf 4...5 MHz, was zu Fehlfunktionen der Auslöser DD2.1, DD2.2 und zum ständigen Blinken der Zahlen auf den Anzeigen führen kann. Der Kondensator C9 erfüllt ähnliche Funktionen bei der „nF“-Grenze, seine Hauptaufgabe besteht jedoch darin, den Störpegel am DD1.3-Eingang durch GTI-Impulse bei der „pF“-Grenze zu reduzieren („Erdung“ der Brücke zwischen den Kontakten der Schalter SB1.2). .3.2 - SBXNUMX). Der GTI wird auf dem Element DD1.1 montiert. Die Periode seiner Schwingungen an der pF-Grenze wird durch die Kapazität des Kondensators C3 und den Widerstand der Widerstände im Rückkopplungskreis R1, R6 bestimmt. An den Grenzen „nF“ und „uF“ sind die Kondensatoren C3 oder C1 über Widerstandsketten mit hohem Widerstand mit dem Kondensator C2 verbunden, um die Schwingungsdauer zu erhöhen. Die Taktfrequenz an der pF-, nF- und µF-Grenze beträgt ca. 2 MHz, 125 und 1,5 kHz. Der Zyklusgenerator ist ein Multivibrator basierend auf dem Element DD1.2. Es erzeugt Impulse, die die Zeit zwischen den Messzyklen oder die Messwertspeicherungszeit bestimmen. Die Trigger DD2.1 und DD2.2 bilden einen Steuerimpulsformer, der dazu dient, einen Impuls zu erzeugen, dessen Dauer gleich der Dauer einer Schwingungsperiode des GUI ist, also der Lade- und Entladezeit des gemessenen Kondensators. Diese Methode zur Erzeugung von Steuerimpulsen ermöglicht eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Messung der Kapazität von Kondensatoren mit hohen Leckströmen (die Verlängerung der Ladezeit wird durch eine Verkürzung der Entladezeit kompensiert). Die Taste am Element DD1.4 dient dazu, Taktgeneratorimpulse für eine Zeit, die der Dauer des Steuerimpulses entspricht, an den Zähler DD3 - DD6 auszugeben. Der Reset-Impulsformer ist am Transistor VT3 montiert. Von seinem Kollektorkreis wird vor Beginn jedes neuen Messzyklus ein Reset-Impuls an den elektronischen Zähler gesendet. Die Dauer des Rücksetzimpulses wird durch den Trimmwiderstand R11 eingestellt und so gewählt, dass der elektronische Zähler bei der pF-Grenze nicht auf die ersten 10-12 Zählimpulse reagiert. Bei anderen Grenzwerten ist die Dauer dieses Impulses viel kürzer als die Periode der Taktimpulse und hat keinen Einfluss auf den Betrieb des Zählers. Der elektronische Zähler enthält vier identische Knoten A1 – A4. Jeder Knoten besteht aus einem Dezimalzähler-Decoder auf einem DD3-Chip (DD4 – DD6) und einem digitalen Leuchtanzeiger HG1 (HG2 – HG4). Die Anzeigeanoden sind direkt mit den Ausgängen der Mikroschaltung K176IE4 verbunden. Dies vereinfacht die Schaltung von Zähleranzeigen, jedoch überschreitet bei dieser Anschlussschaltung die Spannung an den Anoden (Leuchtsegmenten) der Anzeige nicht die Versorgungsspannung der Mikroschaltung (normalerweise 9 V). Bei dieser Spannung kann die Helligkeit der Indikatoren (insbesondere gebrauchter) nicht ausreichend sein, außerdem wird die Ungleichmäßigkeit des Leuchtens einzelner Indikatoren stärker ausgeprägt. Um die Helligkeit von Leuchtanzeigen zu erhöhen und auszugleichen, ist die Versorgungsspannung der Zähler-Decoder-Mikroschaltungen etwas zu hoch (9,5...9,7 V), was durchaus akzeptabel ist. Zusätzlich wird an die Glühfäden (Kathoden) der Indikatoren eine kleine negative Vorspannung (2,5...2,8 V) relativ zum gemeinsamen Draht angelegt. In diesem Fall ändert sich die Spannung an den Anodensegmenten der Indikatoren relativ zur Kathode von 2,5...2,8 V (das Segment ist ausgeschaltet) auf 12,0...12,5 V (das Segment ist eingeschaltet). Dadurch wird die Helligkeit der Segmente deutlich erhöht und der Helligkeitsunterschied einzelner Indikatoren verringert [2]. Die Stromversorgung des Geräts erfolgt über einen einheitlichen Transformator vom Typ T10-220-50, der in alten Taschenrechnern weit verbreitet war. Im Leerlauf erzeugt er eine Spannung von ca. 40 V (Pins 3 und 4) bzw. 1,9 + 1,9 V (Pins 5, 7 und 6, 7). Um diese Spannungen auf die erforderlichen Werte zu reduzieren, ist ein reaktives Dämpfungselement, der Kondensator C13, an den Primärwicklungskreis angeschlossen. Es reduziert die Spannung an der Primärwicklung auf ca. 100...110 V. Die Sekundärwicklungen werden entsprechend reduziert. Der Hauptnachteil dieser Methode der Spannungsreduzierung ist der starke Anstieg des Ausgangswiderstands des Netzteils. Um Änderungen der gleichgerichteten Spannung je nach Last zu reduzieren, sind daher die Zenerdioden VD14, VD4 parallel zum Glättungskondensator C5 geschaltet. Zusammen mit dem Kondensator C13 bilden sie einen parametrischen Stabilisator. Sie können andere, auch selbstgebaute Transformatoren geeigneter Abmessungen verwenden, mit denen Sie Sekundärspannungen von 12...18 V bei einem Strom von mindestens 30 mA und 0,75...1,0 V bei einem Strom von 200 mA erhalten . Bei Verwendung eines solchen Transformators müssen der Kondensator C13 und die Zenerdioden VD4 und VD5 ausgeschlossen werden. Der Spannungsabfall zwischen LED HL1 und Diode VD6 erzeugt eine negative Vorspannung an den Kathoden digitaler Leuchtstofflampen. Der Spannungsstabilisator wird mit den Transistoren VT4 und VT5 aufgebaut. Die Merkmale seiner Arbeit werden ausführlich in [3] beschrieben. Die Diode VD8 dient dazu, die Versorgungsspannung der Mikroschaltungen D1 und D2 auf den Nennwert (9,0 V) zu reduzieren, um den Stromverbrauch beim Betrieb der Mikroschaltungen mit hohen Frequenzen leicht zu reduzieren. KONSTRUKTION UND DETAILS Die Geräteteile werden auf zwei Leiterplatten – oben und unten – aus Folienfiberglas platziert, die durch 14 mm hohe Metall- oder Kunststoffständer miteinander verbunden sind. Die Pfosten auf der Transformatorseite und zur Montage des Leistungsschalters sind 29 bzw. 20 mm lang. Alle sind mit internem MZ-Gewinde ausgestattet. Ihr Außendurchmesser beträgt nicht mehr als 8 mm. Auf der oberen Platine ist die Lage der aufgedruckten Spuren in Abb. dargestellt. In Abb. 5, a, es gibt K176IE4-Mikroschaltungen, IV-3-Digitalanzeigen, zwei kleine Krokodilklemmen zum Anschluss gemessener Kondensatoren und Eingangsschutzelemente (Abb. 5, b). Sie können IV-3A-Indikatoren verwenden, Sie müssen nur berücksichtigen, dass ihre Pin-Nummerierung unterschiedlich ist.
(zum Vergrößern klicken) Die restlichen Teile befinden sich auf der Bodenplatine (Abb. 6), einschließlich der Stromversorgungselemente. Als Messendschalter werden P2K-Taster mit abhängiger Fixierung verwendet. Andere Arten von Schaltern funktionieren, allerdings müssen dann Änderungen an der Leiterplatte vorgenommen werden. Bei Verwendung eines kleinen Schiebeschalters ZP2N oder eines ähnlichen Schiebeschalters im Schaltkreis wird der gemeinsame Punkt der Kontakte SB2.2 und SB3.2, verbunden mit dem Öffnerkontakt SB1.2, direkt mit Pin 13 verbunden von DD1.3. Bei diesem Grenzschaltschema entfällt der Kondensator C9.
Bei Änderungen am Design des Gerätes ist zu berücksichtigen, dass bei der „pF“-Grenze Impulse eines Taktgenerators mit einer Frequenz von 2 MHz durch die Montagekondensatoren zum Eingang des Gerätes dringen und sich reduzieren können die Genauigkeit der Messung kleiner Kondensatoren. Daher sollten die Leiter der Eingangskreise möglichst kurz sein und von den Ausgangskreisen des Taktgenerators entfernt liegen. Auch eine Abschirmung der Eingangskreise ist sinnvoll. Der Schirm besteht aus einem Quadrat aus verzinntem Blech mit den Maßen 25 x 25 mm, ist mit Isolierband abgedeckt und fest mit der Trägerplatte des P2K-Schalters verlötet, der mit dem gemeinsamen Kabel verbunden ist, sodass er sich über dem DD1-Mikroschaltkreis befindet und diesen abschirmt Eingangsschaltkreise auf der oberen Platine. Es ist besser, Pin 13 des Elements DD1.3 mit einem dünnen, über dem Schirm verlegten Montagedraht mit dem Schalter zu verbinden. Geeignet sind Festwiderstände vom Typ MLT-0,125 oder MLT-0,25. Die Trimmerwiderstände R1, R3 und R5 sind Multiturn-Widerstände vom Typ SP5-2, SP5-3 oder SPZ-39. Der Trimmerwiderstand R11 ist klein, Typ SPZ-38a oder SPZ-19a. Der Kondensator C3 besteht aus Keramik mit negativem TKE und ist mit M1500 oder im Extremfall mit M750 gekennzeichnet. Die Kondensatoren C1 und C2 müssen thermisch stabil sein, C1 – P100, PZZ, MPO, MZZ – M150, C2 – K73-16, K73-17. Der Kondensator C7 besteht aus zwei Windungen mit einem Abstand von 1 mm eines Leiters – dem Ausgang des Widerstands R10, der auf einen isolierten Draht gewickelt ist, der Pin 13 von DD1.3 mit dem Schalter verbindet. Es ist besser, die verbleibende Spitze des Anschlusses nicht abzuschneiden, da sie bei der endgültigen Einrichtung des Geräts nützlich sein kann. Der Kondensator C13 besteht aus zwei in Reihe geschalteten MBM-Kondensatoren mit 0,25 μF und 500 V. Geeignet ist auch ein Kondensator K73-16 oder K73-17 für eine Spannung von mindestens 630 V. Bei Verwendung sparsamerer IV-ZA-Indikatoren können Sie einen MBM-Kondensator 0,1 μF pro 1000 V einbauen. Bei richtiger Wahl der Kapazität C13, Die Spannung am Ausgang des Gleichrichters sollte nicht weniger als 14 V betragen, wenn der Geräteeingang bis zur „uF“-Grenze kurzgeschlossen ist. Auch andere von [4] empfohlene Kondensatortypen sind geeignet. Tastatur-Netzschalter, Typ PT5-1. Geeignet ist auch ein Schiebeschalter PD1 oder ein Kippschalter MT1, montiert auf einer Platte mit Löchern für die Racks. Der Körper des Geräts besteht aus Kunststoffteilen mit einer Dicke von 2 bis 4 mm gemäß Abb. 7.
Für den unteren Teil des Gehäuses ist es besser, Kunststoff mit einer Dicke von mindestens 3 mm zu verwenden. Dieses Teil wird mit vier MZ-Schrauben „bündig“ an einem mit Zahnstangen befestigten Leiterplattenblock befestigt. Um zu verhindern, dass die Stifte der unteren Platinenteile am Gehäuseunterteil anliegen, sind auf dessen Innenseite vier 2 mm hohe Kunststoffscheiben aufgeklebt. Die Platte, die den Ausschnitt unter den Schaltertasten abdeckt, wird zuletzt auf die Unterseite des Gehäuses geklebt, nachdem das Gehäuse vollständig zusammengebaut und die obere Abdeckung des Gehäuses befestigt ist. An die Seitenwände geklebt, wird es von vorne aufgesetzt und links mit dem unteren Teil der „Krokodile“ fixiert, während die rechte Seite mit zwei Schrauben an den Gestellen befestigt wird. Zum Öffnen der Krokodilklemmen werden aus den Drucktastenschaltern KM1 - 1 oder KM2 - 1 ausgeschnittene Knöpfe verwendet. Die Knöpfe können aus zwei Nieten mit einem Durchmesser von 4...5 mm selbst hergestellt werden. Sie werden oben in Führungsbuchsen mit einer Höhe von 7...9 mm und einem M8-Außengewinde eingebaut und leicht aufgeweitet, damit sie nicht herausfallen. Die Buchsen werden mit Muttern an der oberen Abdeckung befestigt. Das Anzeigefenster an der Oberseite des Gehäuses ist mit grünem organischem Glas abgedeckt, um die Blendung durch die gläsernen Anzeigeflaschen zu reduzieren. Die notwendigen Beschriftungen in der Nähe der Bedienelemente können auf gutes Papier geschrieben oder noch besser auf einem Drucker ausgedruckt und mit Moment- oder PVA-Kleber auf das Gehäuse geklebt werden. Um zu verhindern, dass Beschriftungen gelöscht oder verunreinigt werden, sollte das Papier auf der Vorderseite vorlaminiert oder mit einer dünnen Schicht transparentem Lack überzogen werden. INSTALLATION Nach dem Ätzen und Waschen der Leiterplatten von Schutzlack- oder Farbresten müssen die gedruckten Leiterbahnen leicht mit feinem Schleifpapier gereinigt, mit einem mit Alkohol angefeuchteten Tuch abgewischt und mit Alkohol-Kolophoniumlack (Flussmittel) aufgetragen werden. Wenn der Lack getrocknet ist, können Sie mit der Montage beginnen. Es ist besser, mit dem Stromversorgungstransformator zu beginnen und dann alle Teile des Gleichrichters und Stabilisators zu installieren. Die Gehäuse der Kondensatoren C13 und des Widerstands R17 sind vollständig mit einem „Cambrik“ und Isolierband isoliert, in einer Einheit montiert und mit den Jumpern J14 und J15 auf der Platine befestigt. Die Enden des Netzkabels, die verlängerten Enden des Kondensators C13 und des Transformators werden an die Schalterklemmen angelötet, woraufhin der Schalter SA1 auf der Platine befestigt wird. Eine kleine 1-A-Sicherung kann an die SA0,1-Klemmen an der Unterbrechung des Netzkabels angelötet werden. Alle Racks rund um den Kondensator C13 müssen aus Kunststoff sein, Metallgestelle müssen isoliert sein. Es empfiehlt sich, alle freiliegenden Bereiche der Anschlüsse des Kondensators C13 und des Widerstands R17 mit Schmelzkleber oder einer anderen Isoliermasse zu füllen. Eine solche sorgfältige Isolierung der Netzwerkkreise und das Fehlen gedruckter Leiter, die mit dem Netzwerk verbunden sind, wird es in Zukunft ermöglichen, Messungen, Einrichtung und Einstellung des Kapazitätsmessgeräts völlig sicher durchzuführen. Nachdem Sie die Installation des Netzteils abgeschlossen haben, müssen Sie es überprüfen. Dazu wird vorübergehend eine äquivalente Last – ein MLT-9,6-Widerstand mit einem Widerstandswert von 1...470 Ohm – an den Ausgang des +510 V-Stabilisators angeschlossen und die Ausgangsspannung überprüft. Bei Bedarf kann die Ausgangsspannung des Stabilisators durch Auswahl einer Zenerdiode VD7 angepasst werden. Diese Vorprüfung des Stabilisators verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Geräts beim ersten Einschalten. Nach Abschluss der Überprüfung der Stromversorgung wird das Netzkabel vorübergehend abgelötet, damit es nicht stört, und die restlichen Teile werden montiert, wobei besonderes Augenmerk auf die Jumper gelegt wird. Insgesamt gibt es 37 davon, einschließlich flexibler Brücken zwischen Ober- und Unterbrett. Die Jumper J1, J9, J10, J24 – J30 werden vor dem Einbau der Funkelemente montiert. Die Jumper J11 - J23 sichern die entsprechenden Teile und werden während des Installationsvorgangs installiert. Die Jumper J2 - J5 werden nach der Installation der Schalter SB1...SB3 und der Mikroschaltung DD1 installiert. Nachdem die Installation aller Elemente auf beiden Platinen abgeschlossen ist, werden schließlich flexible Verbindungsbrücken zwischen den Platinen von etwa 25 mm Länge auf die obere Platine gelötet. Die Platinen werden mit Gestellen aneinander befestigt, die freien Enden der Jumper werden mit der unteren Platine verlötet. Beim Einrichten des Gerätes kann der Jumper R9 - VD1 verlängert werden, um das Öffnen der Platinen zu erleichtern. Vor der endgültigen Anpassung muss es jedoch auf ein Minimum gekürzt werden. Die hinteren Enden der Krokodilklemmen und insbesondere die Anschlüsse der Schalter SB1 – SB3 müssen vor der Installation auf der Platine sorgfältig verzinnt werden. Die Elemente C9 und R14 werden installiert, nachdem die Schalter SB1 - SB3 installiert und die oberen Leitungen auf 1,5 mm gekürzt wurden. Befestigte Bauteile sollten nicht mehr als 12 mm über die Platine hinausragen. Nach Abschluss der Installation werden die unteren Anschlüsse aller Teile auf den Platinen auf 1,5 mm gekürzt (sie können mit einer Feile mit feinen Kerben leicht beschnitten werden). Die Lötstellen sollten mit einer mit Alkohol befeuchteten Bürste behandelt werden, um Schmutz zu entfernen, und anschließend erneut sauberer Alkohol-Kolophoniumlack aufgetragen werden. PRÜFEN UND EINSTELLEN Nachdem Sie die Installation des Geräts auf Übereinstimmung mit dem Schaltplan überprüft haben, müssen Sie sicherstellen, dass keine Kurzschlüsse in den Stromkreisen vorliegen. Jetzt können Sie den Strom einschalten und die Spannung an C14, die Ausgangsspannungen des Stabilisators +9,6 V und +9,0 V sowie die Filamentspannung (0,75...0,8 V) prüfen. Wenn alles normal ist und die Anzeigen leuchten, sollten Sie sicherstellen, dass die einzelnen Komponenten des Kapazitätsmessers ordnungsgemäß funktionieren. Am Ausgang des GTI (Pin 10 DD1.1) sollten bei gedrückter „pF“-Taste Rechteckimpulse mit einer Frequenz im Bereich von 1,8...2,0 MHz anliegen, 120...130 kHz – „nF“ , 1,4 ... 1,6 kHz - „uF“. Dies kann mit einem Oszilloskop mit kalibriertem Sweep oder einem Frequenzzähler überprüft werden. Anschließend wird ein Kondensator mit einer Kapazität von 82...100 pF an den Eingang des Geräts angeschlossen, die „pF“-Taste gedrückt und die Funktion des GIP-Multivibrators am Element DD1.3 und den Transistoren VT1, VT2 überprüft. Der Ausgang des Multivibrators (Pin 11 DD1.3) sollte Rechteckimpulse enthalten, deren Periode etwa 100-mal größer ist als die Periode der Taktimpulse. Die Funktion dieses Multivibrators wird auf die gleiche Weise an den Grenzwerten „nF“ und „μF“ überprüft. Dazu werden Kondensatoren mit einer Kapazität von 100 nF und 100 μF an den Eingang des Gerätes angeschlossen. Danach sind sie von der Funktionsfähigkeit des auf dem Element DD1.2 montierten Messzyklusgenerators überzeugt. Der Ausgang dieses Generators sollte Impulse mit einer Periode von 0,8...1,0 s enthalten. Mit der gleichen Periodizität (innerhalb der Grenzen von „pF“ und „nF“ beim Anschluss der entsprechenden Kondensatoren) erzeugt der Knoten an den Elementen DD2.1 und DD2.2 einen Steuerimpuls, der am Eingang 6 des Elements DD1.4 überprüft werden kann. 4 mit einem Oszilloskop oder einem Logiktastkopf. Zum Zeitpunkt des Anlegens des Steuerimpulses sollte an Pin 1.4 des Elements DDXNUMX ein Impulsstoß erscheinen. Bei der „μF“-Grenze kann die Dauer der Steuerimpulse mehrere zehn Sekunden erreichen. Auf die gleiche Weise können Sie mit einem Oszilloskop im Standby-Modus oder noch besser mit einem Logiktastkopf die Erzeugung eines Reset-Impulses am Kollektor des Transistors VT3 überprüfen. Um die Funktion des Zählers mit Indikatoren zu überprüfen, ist es zweckmäßig, einen logischen Pulsator [5] zu verwenden. Äußere Anzeichen für den korrekten Betrieb des Kapazitätsmessers sind wie folgt: Wenn der Kondensator nicht an den Eingang angeschlossen ist, werden an den Grenzen „nF“ und „uF“ stabile Nullwerte angezeigt; Wenn Sie am „pF“-Grenzwert die Eingangsanschlüsse leicht mit der Hand berühren, werden Messwerte von mehreren zehn Pi-Kofarad angezeigt. INSTRUMENTENEINRICHTUNG Zum Einrichten des Geräts benötigen Sie einen Satz Kondensatoren mit einer Genauigkeit von nicht weniger als 0,5 ... 1,0 % oder ein anderes Kapazitätsmessgerät mit nicht geringerer Genauigkeit. Zunächst wird die Dauer des Reset-Impulses angepasst, um bei freien Eingangsklemmen (Kapazitätskompensation der Eingangskreise) Nullwerte des Geräts an der „pF“-Grenze zu erhalten. Drehen Sie dazu den eingestellten Widerstand R11 in eine seiner Extrempositionen, bis mehrere Picofarad angezeigt werden. Dann langsam in die entgegengesetzte Richtung drehen, bis der Nullwert erscheint. Anschließend wird ein Kondensator mit einer Kapazität von ca. 2000 pF an den Eingang des Gerätes angeschlossen und über den Trimmwiderstand R1 die korrekten Messwerte eingestellt. Als nächstes müssen Sie die Richtigkeit der Messung kleiner Kapazitäten (1...3 pF) überprüfen und ggf. die Nullwerte erneut anpassen. Überprüfen Sie anschließend die Linearität der Gerätemesswerte, wenn Sie Kondensatoren mit einer Kapazität von 10 bis 100 pF daran anschließen. Wenn keine C7R10-Kette vorhanden ist, werden die Gerätemesswerte bei der Messung solcher Kapazitäten normalerweise um 1...2 pF überschätzt. Durch Einschalten der Kette können Sie die Nichtlinearität der Gerätemesswerte im angegebenen Bereich teilweise beseitigen. Wenn die Messwerte zu hoch sind, sollten Sie die Kapazität des Kondensators C7 erhöhen, indem Sie die Windungen des Anschlusskabels R10 mit einer Pinzette auf die Brücke von Pin 13 von DD1.3 zum Schalter SB1.2 wickeln. Wenn die Messwerte zu niedrig sind, müssen Sie den Draht etwas abwickeln. Im Allgemeinen hängen die Nennwerte der C7R10-Kette von der Frequenz der Taktimpulse am pF-Grenzwert ab. Wenn die GTI-Frequenz auf 2,5...2,8 MHz ansteigt, kann sich eine Kette mit den Nennwerten R10 – 2 MOhm, C7 – 1,5 pF als optimal erweisen. Bei anderen Grenzwerten ist die Nichtlinearität der Messwerte unbedeutend und es ist keine Korrektur erforderlich. Die Einstellung der „nF“- und „uF“-Grenzwerte besteht darin, Kondensatoren mit einer Kapazität von etwa 2000 nF (2 µF) und 2000 µF anzuschließen und die Zählerstände mithilfe der Trimmwiderstände R3 und R5 entsprechend anzupassen. Während des Betriebs des Geräts müssen die Widerstände R1, R3 und R5 nicht angepasst werden, sodass für deren Einstellung keine Löcher in das Gehäuse gebohrt werden müssen. Bei Verwendung selbstgebauter Metallknöpfe (ohne Rückholfedern) zum Lösen der „Krokodile“ nach dem Aufsetzen der oberen Abdeckung ist es notwendig, die Nullwerte des Zählers zu korrigieren, daher ist ein Loch zum Einstellen des Widerstands R11 vorhanden. MODERNISIERUNG Um das Gerät mit Strom zu versorgen, können Sie zwei 316-Elemente mit einem Spannungswandler gemäß der Schaltung in Abb. verwenden. 8.
Dieser Spannungswandler mit Pulsweitenstabilisierung [6] funktioniert bei ordnungsgemäßer Herstellung und Konfiguration gut im Versorgungsspannungsbereich von 2,0 bis 3,2 V und unterstützt eine Ausgangsspannung von +9,6 V (18 mA) und eine Pulsspannung für Filament ( Effektivwert 0,75...0,8 V, Strom 160...180 mA) mit ausreichender Genauigkeit. Bei der Wiederholung können jedoch aufgrund der Komplexität der Herstellung eines Impulstransformators mit genau festgelegten Parametern und der Auswahl der Transistoren Probleme bei der Abstimmung auftreten. Um den Bereich der Versorgungsspannungen zu vergrößern und die Kritikalität der Einstellungen zu verringern, ist es besser, einen zusätzlichen Stabilisator (VT3, VT4 – in Abb. 8) zu verwenden. In diesem Fall muss die Spannung am Ausgang des Wandlers auf +11,5...12 V erhöht werden. Die Ausgangsspannung hängt von der Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD1 ab. Die Versorgungsspannung des Wandlers dient gleichzeitig dazu, eine negative Vorspannung in den Heizkreisen zu erzeugen. Der Schaltplan des Umrichters unterscheidet sich von der Prototypenschaltung [6] hauptsächlich nur in den Nennwerten und Elementtypen. Der Transistor VT1 KT203B mit einem Stromübertragungskoeffizienten von 30 bis 60 kann durch KT361 mit einem beliebigen Buchstabenindex ersetzt werden. Es ist besser, den VT2-Transistor mit einem Stromübertragungskoeffizienten von 25...80 aus der KT630A-Serie zu nehmen, Sie können aber auch KT815, KT608 mit beliebigen Buchstabenindizes verwenden. Der Transformator T1 ist auf einen Ferritring K16x10x4,5 M1000NM gewickelt. Die scharfen Kanten des Rings werden mit einem Schmirgelblock leicht abgestumpft, dann wird in zwei Lagen schmales Isolierband oder eine dünne Isolierfolie aufgewickelt. Die Windungen werden gleichmäßig über den Umfang des Rings verteilt. Wicklung W1 enthält 55 Windungen PELSHO 0,22...0,27, W2 - 19 Windungen PELSHO 0,1...0,22, W3 - 6 Windungen PEL oder PELSHO 0,27...0,41. Sie können Ferritkerne mit höherer magnetischer Permeabilität oder andere Größen, auch W-förmige, verwenden, müssen dann aber die Anzahl der Windungen neu berechnen. Bei der Montage ist auf den korrekten Anschluss der Klemmen der Wicklungen W1 und W2 zu achten. Wenn beim Einschalten die Ausgangsspannung fehlt oder unter 11,5 V liegt, müssen Sie den Modus mithilfe des Trimmwiderstands R2 auswählen. Wenn dies nicht hilft, sollten Sie den Widerstand R3 kurzschließen (er dient zur Beseitigung der Selbsterregung bei hohen Frequenzen bei Verwendung bestimmter Transistortypen) und erneut versuchen, den Modus mit dem Widerstand R2 auszuwählen. Der Konverter gilt als konfiguriert, wenn bei einer Änderung der Versorgungsspannung von 3,2 auf 2,0 V bei einer Nennlast (750 bzw. 5 Ohm an den Ausgängen +12 bzw. 0,75 V) die Spannung am +12-V-Ausgang nicht ändert unter 10,5 V fallen, andernfalls müssen Sie einen anderen Transistortyp VT2 oder die Windungszahl des Impulstransformators auswählen. Der Versorgungsstrom des Wandlers steigt mit einer Abnahme der Versorgungsspannung von 3,2 auf 2,0 V und liegt im Bereich von 120...155 mA, die Impulswiederholungsperiode variiert im Bereich von 30...60 μs. Die Transistoreinheit VT5 dient zur Überwachung der Batterieentladung. Wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators um 70 ... 100 mV gegenüber dem Nennwert abnimmt, öffnet VT5 und die Kommasegmente leuchten auf allen digitalen Anzeigen auf. Bei einer solchen Verringerung der Versorgungsspannung überschreitet der zusätzliche Fehler 1 % nicht. Der Schwellenwert für die Anzeige für niedrigen Batteriestand wird mit dem Widerstand R7 eingestellt. Die Abmessungen des Konverters zusammen mit dem Batteriefach überschreiten nicht die Abmessungen der Netzstromversorgung; es ist lediglich erforderlich, eine leicht abnehmbare Abdeckung für den Zugang zum Fach mit den Elementen 316 vorzusehen. Der vielleicht größte Nachteil dieses Geräts ist der erhöhte Temperaturfehler an der pF-Grenze, der bis zu 0,25 % pro 1 °C erreicht. Bei anderen Grenzwerten kann dies leicht kompensiert werden, indem die Kondensatoren C1 und C2 mit der entsprechenden TKE ausgewählt werden. Bei der „pF“-Grenze liegt die GTI-Frequenz (ca. 2 MHz) nahe am Grenzwert; es ist notwendig, eine Zeitschaltung mit einem niedrigen RC-Wert zu verwenden. In diesem Fall wird laut Autor der Einfluss der Instabilität der Eingangskapazität und der Temperaturabhängigkeit des Ausgangswiderstands der CMOS-Transistoren des DD1.1-Elements der K561TL1-Mikroschaltung verstärkt. Um diesen Effekt zu reduzieren, können Sie versuchen, eine Parallel- oder Reihenschaltung aus einem herkömmlichen Widerstand und einem Thermistor mit negativem TCR als Widerstand R6 zu verwenden. Das Verhältnis der Widerstände dieser Widerstände hängt vom spezifischen TCR-Wert ab. Um die Genauigkeit der Messung einiger Kapazitäten zu erhöhen, ist es verlockend, einen zusätzlichen Zählerteiler durch 10 zu verwenden und ihn am Ausgang der GUI mit einem Komma vor der niedrigstwertigen Ziffer einzufügen. In diesem Fall muss berücksichtigt werden, dass ein erhebliches Impulsrauschen des GTI am Eingang des Geräts an der „pF“-Grenze aufgrund des Synchronisationsphänomens ohne besondere Maßnahmen nicht zum gewünschten Ergebnis führt. Der Grad dieser Störung lässt sich leicht messen, indem man an den Eingang des Geräts ein Oszilloskop mit einem 1/10-Teiler und einem Eingangswiderstand von mindestens 10 MOhm anschließt. Literatur
Autor: V. Andreev
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