Digitales Kapazitätsmessgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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In der Amateurfunkpraxis ist es häufig erforderlich, die Kapazität von Elektrolytkondensatoren zu messen, da sich deren Kapazität im Laufe der Zeit recht stark ändern kann. Das in [1] beschriebene Gerät weist laut Autor eine Reihe von Nachteilen auf – hoher Stromverbrauch, ein enger Bereich der gemessenen Kapazitäten (10 ... 10000 μF), geringe Genauigkeit bei der Messung kleiner Kapazitäten.

Das vorgeschlagene Messgerät weist diese Nachteile nicht auf. Gleichzeitig konnte bei unveränderter Anzahl der verwendeten Mikroschaltungen die Genauigkeit deutlich verbessert und eine Reihe von Servicefunktionen eingeführt werden, die die Arbeit mit dem Gerät erleichtern. Dieses Gerät ermöglicht die Messung der Kapazität von Kondensatoren von 0,01 bis 10000 Mikrofarad in vier Teilbereichen mit oberen Messgrenzen von 10, 100, 1000 und 10000 Mikrofarad. Die Subbänder werden automatisch umgeschaltet. Das Messergebnis wird in digitaler Form auf einer vierstelligen Anzeige dargestellt.

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Das Funktionsprinzip des Geräts basiert auf der Zählung der Anzahl der Impulse in einem Zeitintervall proportional zur Kapazität des Kondensators. Der „Kapazitäts-Zeit“-Wandler wird auf einem einzelnen Vibrator DD5.3, DD5.4 hergestellt. Die Dauer des von einem solchen Einzelvibrator erzeugten Impulses wird durch die empirische Formel aus [2] bestimmt:

Die Widerstände R7 und R8 sind so gewählt, dass die Dauer der Impulse in Millisekunden numerisch gleich der Kapazität in Mikrofarad ist. Der Einzelvibrator wird nach Betätigung der Taste SB1 gestartet. Um das Prellen der Tastenkontakte zu unterdrücken, ist der Treiber DD5.1, DD5.2 konzipiert. Es erzeugt einen Impuls negativer Polarität, dessen Dauer dem Zeitpunkt des Schließens der Kontakte entspricht und dessen Vorderseite und Abfall im Vergleich zu den Zeitpunkten des Schließens und Öffnens etwas verzögert sind [1.4]. Der Inverter DD9 erzeugt zeitgleich mit dem Shaper-Impuls ein Reset-Signal, das dafür sorgt, dass die Zähler DD12...DD7 und der Trigger DD2 zurückgesetzt werden. Der Abfall eines Impulses negativer Polarität wird mit Hilfe einer Differenzierkette C5-R1.3 in einen kurzen positiven Impuls umgewandelt, der einen einzelnen Vibrator auslöst. Der Impuls vom Ausgang des Einzelvibrators öffnet den elektronischen Schlüssel DDXNUMX und ermöglicht den Durchgang von Zählimpulsen vom Referenzfrequenzgenerator.

Der Hauptteil dieses Frequenzgenerators ist ein Multivibrator auf DD1.1, DD1.2 mit Quarzfrequenzstabilisierung [2]. Die Chips DD2 ... DD4 bilden eine Reihe von Frequenzteilern um 10. Somit werden die Eingänge des Multiplexers DD6.1 mit Frequenzen von 1 MHz, 100, 10 und 1 kHz gespeist. Der Multiplexer DD6.1 bildet zusammen mit dem Trigger DD7 und dem Zähler DD8 einen Knoten zur automatischen Auswahl der Messgrenze. Wenn Sie die Taste SB1 drücken, wird die automatische Grenzwertauswahlschaltung zurückgesetzt, indem über den Widerstand R8 eine logische „1“ an den Eingang R DD4 angelegt wird.

Der Zähler DD8 wird auf Null gesetzt und der Multiplexer DD6.1 versorgt den Eingang des elektronischen Schlüssels DD1.3 mit einer Frequenz von 1 MHz, was der niedrigsten Messgrenze entspricht. Bei einem Überlauf der Zähler DD9...DD12 fällt am Übertragungsausgang von DD12 ein Impuls positiver Polarität ab, der den Zustand des Zählers DD8 um eins erhöht und eine logische „7“ vom Eingang D zum Trigger DD0 schreibt. Diese logische „0“ löst den Shaper aus. Durch den negativen Impuls des Shapers werden die Zähler DD9...DD12 zurückgesetzt und der Trigger DD7 in den logischen Zustand „1“ überführt. Infolgedessen ist die Dauer des Formerimpulses gleich der Verzögerungszeit. Beim Nachlassen dieses Impulses wird der Einzelvibrator neu gestartet. Eine Änderung des Zustands von DD8 führt dazu, dass die Frequenz am Ausgang von DD6.1 gleich 100 kHz beträgt, was einer Erhöhung der Messgrenze um das Zehnfache entspricht.

Die Mikroschaltungen DD9...DD12 sind Zehn-Tage-Zähler mit Ausgabe an eine Sieben-Segment-Anzeige. Als Indikatoren wurden Vakuumlumineszenzindikatoren verwendet, die im Vergleich zu LED-Matrizen einen geringen Stromverbrauch und bessere Helligkeitseigenschaften aufweisen. Der DD6.2-Multiplexer steuert die Dezimalstellen der Indikatoren.

Es wird empfohlen, das Gerät in der folgenden Reihenfolge einzurichten

1. Eingang R DD8 vorübergehend von der Taste SB1 trennen.

2. Schließen Sie einen Rechteckimpulsgenerator mit einer Frequenz von 2 ... 3 Hz an den Verbindungspunkt R50 und R200 an. Es gibt keine besonderen Anforderungen daran und es kann nach jedem der in [2, H] angegebenen Schemata zusammengebaut werden.

3. Schließen Sie als Modell einen Kondensator mit einer Kapazität von 0,5 ... ,4 μF an. Es ist zu beachten, dass die Genauigkeit des Messgeräts nur von der Genauigkeit der Kalibrierung abhängt.

4. Der Widerstand R8 sollte eine größtmögliche Übereinstimmung zwischen den Messwerten des Geräts und der tatsächlichen Kapazität des beispielhaften Kondensators erreichen. Nach dem Tuning ist es wünschenswert, den R8-Motor mit Lack zu fixieren.

Детали

Im Messgerät können Mikroschaltungen der Serien K176, K561, K1561 und auch 564 verwendet werden. Widerstände sind vom Typ MLT-0,125. Für den Widerstand R8 ist es besser, einen Multiturn-Typ SP5-1 zu verwenden. Als Kalibrierungskondensator verwendete der Autor K71-5V 1 μF ± 1 %. Es ist zu beachten, dass nicht alle Kopien des K176LA7-IC stabil in einem Quarzoszillator arbeiten. Daher wird die Verwendung von K1LA176 als DD7 nicht empfohlen.

Als Indikatoren können Sie zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen Indikatoren IVZ, IV8 verwenden. Werden jedoch Flüssigkristallindikatoren verwendet, die eine geringfügige Modifikation der Schaltung erfordern [3, 4], kann das Gerät mit einer einzigen 9-V-Krona-Batterie betrieben werden.

Literatur

1. Kurochkina L. A. Digitales Messgerät für die Kapazität von Oxidkondensatoren. – Radio, 1988, N8, S. 50-52.
2. Shelestov IP-Funkamateure: nützliche Systeme. Buch. 2. - M.: „Solon“, 1998.
3. Biryukov S. A. Digitale Geräte basierend auf integrierten CMOS-Schaltkreisen. 2. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: Radio und Kommunikation, 1996.
4. Bystrov Yu. A. et al. Optoelektronische Geräte in der Amateurfunkpraxis – M.: Radio und Kommunikation, 1995

Autor: A. Uvarov; Veröffentlichung: cxem.net

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