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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Mikrofaradometer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Dieses relativ einfache Gerät dient zur Beurteilung des Zustands von Kondensatoren. Die Kapazität wird indirekt über den Wert der Welligkeitsspannung gemessen, die umgekehrt proportional zur Kapazität des periodisch aufgeladenen Kondensators ist. Der Autor wies auf die Möglichkeit hin, den Messbereich zu erweitern. Mit dem vorgeschlagenen Gerät können Sie mit einem für Amateurfunkzwecke akzeptablen Fehler die Kapazität von Oxidkondensatoren im Bereich von 5 bis 10000 μF messen, die direkt auf der Leiterplatte in Netzteilen installiert sind, d. h. ohne sie zu löten. Der Arbeitsbereich der Kapazitätsmessung ist in drei Teilbereiche unterteilt:
Das Funktionsprinzip des Geräts basiert auf der Messung der Welligkeitsspannung am getesteten Kondensator Cx, die auftritt, wenn dieser zyklisch von einer Stromquelle geladen und über einen Widerstand entladen wird. Je größer die Kapazität dieses Kondensators ist, desto geringer ist die Welligkeitsspannung. Andererseits nimmt die Welligkeitsspannung zu, wenn die Wiederaufladefrequenz abnimmt. Dank dieser Abhängigkeiten wird es möglich, die Kapazität des Kondensators in einem ziemlich breiten Bereich von Parameterwerten zu bestimmen. Es ist zu beachten, dass ein Kurzschluss im Kondensator bei dieser Messtechnik einer unendlich großen Kapazität entspricht und ein Bruch im Kondensator einer Kapazität von Null entspricht (Cx = 0). Das schematische Diagramm des Geräts ist in der Abbildung dargestellt.
Auf dem DD1-Chip ist ein Rechteckimpulsgenerator montiert. Mit dem Schalter SA1 verbundene Trimmerwiderstände R1-R3 stellen die Pulsfrequenz des Generators auf 1000,100, 10 bzw. 1 Hz ein. Impulse vom Generator gelangen an die Basis des Transistors VT5, der als elektronischer Schalter im Lastkreis (Widerstand R9,1 und Kapazität Cx des gemessenen Kondensators) der Stromquelle fungiert. In Abwesenheit eines Kondensators werden an diesem Widerstand Impulse positiver Polarität erzeugt. Da sein Widerstand klein gewählt ist (1 Ohm), reicht es aus, eine Versorgungsspannung von etwa 1,5 V an den Transistor VTXNUMX anzulegen. Diese Impulse bewirken nach Gleichrichtung durch die Dioden VD1, VD2 eine Auslenkung der Nadel des Mikroamperemeters PA1. Wenn kein Kondensator Cx vorhanden ist, wird der variable Widerstand R6 verwendet, um die Nadel des Mikroamperemeters auf die ganz rechte Teilung einzustellen, was in diesem Fall dem Nullwert der Kapazität Cx (umgekehrte Skala) entspricht. Der Kondensator C3 eliminiert Nadeljitter, wenn der Impulsgenerator mit einer Frequenz von 10 Hz arbeitet. Der Widerstand R4 begrenzt den Kollektorstrom VT1, wenn im gemessenen Kondensator ein Kurzschluss vorliegt. Bekanntlich ist der Versorgungsspannungsbereich für CMOS-Logikchips der K561-Serie recht breit – 3...15 V, daher wird zur Stromversorgung des DD1-Chips ein unstabilisierter Spannungswandler verwendet. Sein Schema ist mit geringfügigen Änderungen [1] entlehnt. Dies ist ein asymmetrischer Multivibrator, der Transistoren unterschiedlicher Struktur verwendet; seine Arbeit ist ausführlich in [2] beschrieben. Dieser Wandler bleibt bei einer sehr niedrigen Versorgungsspannung - bis zu 0,8 V - betriebsbereit. Die Last des Multivibrators ist der Transformator T1. Die vom Multivibrator erzeugten Impulse induzieren in der Sekundärwicklung eine Spannung, die nach Gleichrichtung und Glättung zur Stromversorgung der Mikroschaltung verwendet wird. Diese Spannung beträgt ca. 4 V, was für den normalen Betrieb des Gerätes völlig ausreicht. Die Mikroschaltung K561LA7 kann durch eine andere ersetzt werden, zum Beispiel K561LE5, Dioden VD1-VD3 – durch Germaniumdioden der Serien D2, D18. Es ist möglich, den Transistor VT1 (zusammengesetzt) durch einen anderen mit einer zulässigen Spannung Uke max ≤ 60 V oder durch zwei separate Transistoren (z. B. KT315B und KT817A) zu ersetzen. Der Austausch der Transistoren VT2 und VT3 ist nicht kritisch; es ist möglich, Germaniumtransistoren mit geringer Leistung und der entsprechenden Struktur zu verwenden, zum Beispiel MP40-MP42 und MP37, MP38. Die Stromquelle ist eine 1,5 V galvanische Zelle (Typ 343). Schalter SA1 – zum Beispiel PD21-1 oder ein ähnlicher Miniaturschalter, Schalter SA2 – jeder kleine. Der Gesamtablenkstrom der Mikroamperemeternadel beträgt 50...200 µA. Das Design verwendet als kleinste importierte Oxidkondensatoren, es können jedoch auch heimische K50-35 verwendet werden. Für den T1-Transformator eignet sich ein Ring aus M2000NM-Ferrit mit einem Außendurchmesser von 10-20 mm. Die Primärwicklung enthält 40 Windungen PEL- oder PELSHO 0,12-Draht, die Sekundärwicklung enthält 100 Windungen desselben Drahtes. Das Gerät wird in ein Gehäuse geeigneter Abmessungen eingebaut. Auf der Frontplatte sind ein Mikroamperemeter, ein Endschalter SA1, ein Leistungsschalter SA2, ein variabler Widerstand R6 („Set 0“) und Buchsen zum Anschluss von Anschlussdrähten installiert. Bei der Überprüfung der Leistung eines Gerätes empfiehlt es sich, zunächst mit einem Spannungswandler zu beginnen. Nach dem Anschließen der Stromquelle an das Gerät sollte der Gleichrichterausgang des Wandlers eine Spannung von etwa 4 bis 4,5 V haben. Wenn keine Stromerzeugung erfolgt, sollten die Anschlüsse einer der Wicklungen vertauscht werden. Der vom Gerät aus der galvanischen Zelle aufgenommene Gesamtstrom beträgt nicht mehr als 50 mA. Die Einrichtung des Gerätes besteht aus der Einstellung der entsprechenden Frequenzen der Generatorteilbereiche und der Kalibrierung des Mikroamperemeters. Es empfiehlt sich, den Generator mit einem Frequenzmesser abzustimmen, indem man ihn an Pin 10 des DD1-Chips anschließt. Die Trimmerwiderstände R1-R3 stellen den Generator auf Frequenzen von 1000, 100 und 10 Hz ein. Wenn Sie den Vierstellungsschalter SA1 verwenden, können Sie eine weitere Kapazitätsmessgrenze von 0,5 bis 10 μF erreichen, indem Sie dem Generator einen weiteren Trimmwiderstand hinzufügen, um die Impulsfrequenz auf 10 kHz einzustellen. Der arbeitsintensivste Vorgang ist die Kalibrierung der Mikroamperemeter-Skala. Da die Grenzen der Kapazitätsmessung ein Vielfaches von 10 sind, ist eine gemeinsame Skala ausreichend. Die Kalibrierung des Gerätes erfolgt im ersten Teilbereich mit Standardkondensatoren, deren Kapazität mit einem Kapazitätsmessgerät ausgewählt wird (Parallelschaltung von zwei oder drei Kondensatoren ist ebenfalls akzeptabel). Wenn keine ausreichend genauen Referenzkondensatoren oder keine Vorrichtung zur Kapazitätsauswahl vorhanden sind, können Tantaloxid-Halbleiterkondensatoren der K53-Serie (K53-1, K53-6A usw.) zur Kalibrierung verwendet werden. Die Kapazität solcher Kondensatoren ist nach Meinung des Autors auch bei Exemplaren eines älteren Baujahrs über die Zeit stabiler. Es reicht aus, die Skala mit den Werten 0 zu digitalisieren; 5; 10; 20; dreißig; 30; 50, und die erste Zeile ist mit einem Unendlichkeitszeichen (oo) gekennzeichnet. Die rechte Linie wird mit Null markiert (Cx = 100). Bei entsprechender Frequenzmultiplizität des Generators ist die Genauigkeit der Skalenkalibrierung für die übrigen Teilbereiche durchaus zufriedenstellend. Die Verwendung des Messgeräts unterscheidet sich nicht von der Verwendung ähnlicher Geräte. Oxidkondensatoren müssen im spannungslosen Zustand überprüft werden, es ist nicht erforderlich, auf die Polarität des Anschlusses zu achten. Natürlich können Sie Kondensatoren überprüfen, bevor Sie sie auf der Platine installieren. Es empfiehlt sich, alte Oxidkondensatoren vor dem Test zu verformen, indem man sie unter einer Polarisationsspannung von mehreren Volt hält. Da es in der Praxis notwendig ist, die Kapazität von Oxidkondensatoren direkt auf lackierten Leiterplatten zu prüfen, empfiehlt es sich, Sonden mit spitzen Stahlspitzen anzufertigen. Hierfür eignen sich Spannzangenstifte der heimischen Industrie gut. Verwenden Sie anstelle einer Mine ein Stück Stahldraht mit einem Durchmesser von bis zu 2 mm, das über die gesamte Länge mit einem Spielraum von 10 mm in den Autobleistift eingeführt wird. Literatur
Autor: A. Safosin, Mytischtschi, Gebiet Moskau
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