Ta projekt je še ena preskusna oprema, ki je lahko izjemno priročna za vsakega elektronskega ljubitelja, gradnja te enote pa je lahko zelo zabavna.

Merilnik kapacitivnosti je zelo uporabna preskusna oprema, saj uporabniku omogoča, da preveri želeni kondenzator in potrdi njegovo ustreznost.

Navadni ali običajni digitalni števci večinoma nimajo pripomočkov za merjenje kapacitivnosti, zato mora biti elektronski navdušenec odvisen od dragih števcev, da dobi to opremo.

Vezje, obravnavano v naslednjem članku, pojasnjuje napreden, a poceni 3-mestni merilnik kapacitivnosti LED, ki zagotavlja razmeroma natančne meritve za vrsto kondenzatorjev, ki se običajno uporabljajo v vseh sodobnih elektronskih vezjih.

Območja kapacitivnosti

Predlagana zasnova vezja kapacitivnosti ponuja trimestni LED zaslon, vrednosti pa meri s petimi območji, kot je navedeno spodaj:

Območje # 1 = 0 do 9,99 nF
Območje # 2 = 0 do 99,9 nF
Območje # 3 = 0 do 999nF
Območje # 4 = 0 do 9,99 µF
Območje # 5 = 0 do 99,99 µF

Zgornji obsegi vključujejo večino standardnih vrednosti, vendar zasnova ne more določiti izredno nizkih vrednosti nekaj pikofaradov ali elektrolitskih kondenzatorjev visoke vrednosti.

Praktično ta omejitev morda ne bo preveč zaskrbljujoča, saj se kondenzatorji z izjemno nizko vrednostjo redko uporabljajo v današnjih elektronskih vezjih, medtem ko bi velike kondenzatorje lahko preizkusili z uporabo nekaj zaporedno povezanih kondenzatorjev, kot bo podrobneje opisano kasneje v naslednjih odstavkov.

Kako deluje

Vgrajena je opozorilna lučka za prelivanje, da se preprečijo netočni odčitki, če je izbran neustrezen obseg. Napravo poganja 9-voltna baterija, zato je popolnoma prenosna.

Slika 2 prikazuje diagram vezja za urni oscilator, oscilator z nizkim Hz, logični krmilnik in monostabilne multivibratorske stopnje vezja LED kapacitivnosti.

Stopnje števca / gonilnika in prelivanja so prikazane na naslednji sliki zgoraj.

Če pogledamo sliko 2, je IC5 5-voltni regulator stalne napetosti, ki zagotavlja lepo reguliran 5-voltni izhod iz 9-voltnega vira baterije. Celotno vezje za delovanje uporablja to regulirano 5-voltno moč.

Baterija bi morala biti visoke mAh, saj je trenutna poraba vezja dokaj velika in znaša približno 85 mA. Trenutna poraba lahko preseže 100 mA, kadar je večina števk 3-zaslona osvetljena za prikaz.

Nizkofrekvenčni oscilator je zgrajen okoli IC2a in IC2b, ki sta CMOS NOR vhoda. Kljub temu so v tem posebnem vezju ti IC-ji povezani kot osnovni pretvorniki in se uporabljajo prek običajne nastavitve CMOS.

Upoštevajte, da je delovna frekvenca stopnje oscilatorja veliko večja v primerjavi s frekvenco, s katero se zagotavljajo odčitki, ker mora ta oscilator ustvariti 10 izhodnih ciklov, da omogoči zaključek enega bralnega cikla.

IC3 in IC4a sta konfigurirana kot krmilna logična stopnja. IC3, ki je dekoder / števec CMOS 4017, vključuje 10 izhodov ('0' do '9'). Vsak od teh izhodov gre zaporedoma visoko za vsak zaporedni vhodni takt. V tem posebnem izhodnem izhodu '0' števcem dobavi uro za ponastavitev.

Izhod '1' nato postane visok in preklopi monostabilnost, ki proizvaja impulz vrat za vezje ure / števca. Izhodi '2' do '8' so nepovezani, časovni interval, skozi katerega se ta dva izhoda močno dvigneta, pa omogoča malo časa, da se impulz vrat lahko zaključi in omogoči, da se štetje konča.

Izhod '9' daje logični signal, ki novo odčitavanje zaskoči na LED-prikazovalniku, vendar mora biti ta logika negativna. To dosežemo z IC4a, ki obrne signal z izhoda 9, tako da se pretvori v ustrezen impulz.

Monostabilni multivibrator je standardna različica CMOS, ki uporablja nekaj vhodnih NOR vrat (IC4b in IC4c). Kljub preprosti monostabilni izvedbi ponuja funkcije, zaradi katerih je popolnoma vreden trenutne aplikacije.

To je oblika, ki je ni mogoče ponoviti, zato ima izhodni impulz manjši od sprožitvenega impulza, ustvarjenega iz IC3. Ta funkcija je dejansko kritična, saj je pri uporabi ponovljivega tipa najmanjši odčitek na zaslonu lahko dokaj visok.

Lastna kapacitivnost predlagane zasnove je precej minimalna, kar je bistvenega pomena, saj lahko znatna stopnja lokalne kapacitivnosti moti linearni atribut vezja, kar ima za posledico izjemno nizko branje zaslona.

“robot, ki sledi črti ”

Med uporabo je bilo mogoče videti prototip zaslona z odčitkom '000' v vseh 5 območjih, ko med preskusnimi režami ni priključen kondenzator.

Upori R5 do R9 delujejo kot upori za izbiro območja. Ko zmanjšate časovno upornost v korakih desetletja, se časovna kapacitivnost, potrebna za določeno odčitavanje, v korakih desetletja poveča.

Če menimo, da so upori območja ocenjeni z dovoljenim odstopanjem najmanj 1%, lahko pričakujemo, da bo ta nastavitev zagotovila zanesljive odčitke. To pomeni, da morda ni treba umerjati vsakega območja posebej.

R1 in S1a sta ožičena za zagon segmenta decimalne vejice na pravilnem LED-prikazovalniku, razen za obseg 3 (999nF), pri katerem navedba decimalne vejice ni potrebna. Oscilator ure je pravzaprav običajna 555 nespremenljiva konfiguracija.

Pot RV1 se uporablja kot krmilnik urne frekvence za kalibracijo tega merilnika kapacitivnosti LED. Monostabilni izhod se uporablja za krmiljenje zatiča 4 IC 1, oscilator ure pa se bo aktiviral šele, ko bo na voljo obdobje vrat. Ta funkcija odpravlja potrebo po neodvisnih signalnih vratih.

Zdaj, ko preverimo sliko 3, ugotovimo, da je števec vezan z 3 IC-ji CMOS 4011. Tega dejansko ne prepoznamo iz idealne družine logik CMOS, kljub temu pa gre za izjemno prilagodljive elemente, ki so vredni pogoste porabe.

Ti so dejansko konfigurirani kot števci gor / dol s posameznimi vhodi ure in izhodi za prenos / izposojo. Kot je mogoče razumeti, je potencial za uporabo v načinu navzdol števec tukaj brez pomena, zato je vhod navzdol ure povezan z negativnim napajalnim vodom.

Trije števci so povezani zaporedno, da omogočajo običajni 3-mestni prikaz. Tu je IC9 ožičen za generiranje najmanj pomembne številke, IC7 pa omogoča najpomembnejšo številko. 4011 vključuje desetletni števec, sedemsegmentni dekoder in stopnje gonilnika za zapah / zaslon.

Vsak posamezni IC lahko iz tega razloga nadomesti tipično možnost 3 števca / gonilnika / zapaha v slogu TTL. Izhodi imajo dovolj moči, da lahko neposredno osvetlijo kateri koli ustrezen sedemsegmentni LED prikazovalnik s skupno katodo.

Kljub nizkonapetostni napajalni napetosti 5 voltov je priporočljivo, da vsak posamezni segment LED prikazovalnika vodite skozi upor za omejevanje toka, tako da lahko trenutna poraba celotne enote merilnika kapacitivnosti ostane pod sprejemljivo vrednostjo.

Izhodni izhod IC7 se uporablja za vhod ure IC6, to je dvojno deljenje tipa D z dvema flip / flopom. Vendar je v tem posebnem vezju izveden le en del IC. Izhod IC6 bo preklopil stanje le, če pride do preobremenitve. To pomeni, da če je preobremenitev znatno velika, bo prišlo do številnih izhodnih ciklov iz IC7.

Neposredno napajanje LED-indikatorja LED1 prek IC6 bi lahko bilo precej neprimerno, ker je ta izhod lahko trenutni in LED lahko morda ustvari le nekaj kratkih osvetlitev, ki bi jih lahko zlahka opazili.

Da bi se temu izognili, se izhod IC7 uporablja za pogon osnovnega bistabilnega vezja za nastavitev / ponastavitev, ustvarjenega z ožičenjem para običajno praznih vrat IC2, nato pa zapah preklopi LED indikator LED1. IC3 ponastavita oba IC6 in zapah, da se prelivni tokokrog začne iz nič, kadar se izvede novo preskusno odčitavanje.

Kako graditi

Konstrukcija tega 3-mestnega vezja kapacitivnosti je skoraj pravilna montaža vseh delov v spodnji postavljeni PCB.

Ne pozabite, da so IC vse vrste CMOS in zato občutljive na statično elektriko iz vaše roke. Da bi se izognili poškodbam zaradi statične elektrike, priporočamo uporabo vtičnic IC. Držite IC-je na svojem telesu in jih potisnite v vtičnice, ne da bi se pri tem dotikali nožic.

Praznovanje

Preden začnete s kalibriranjem tega dokončanega 3-mestnega vezja merilnika kapacitivnosti LED, bo morda pomembno, da uporabite kondenzator s tesno toleranco in velikostjo, ki zagotavlja približno 50 do 100% celotnega obsega merilnika.

Predstavljajmo si, da je C6 vgrajen v enoto in se uporablja za kalibracijo števca. Zdaj prilagodite napravo na doseg # 1 (9,99 nF v celotnem merilu) in vstavite neposredno povezavo čez SK2 in SK4.

Nato zelo nežno prilagodite RV1, da na prikazovalniku prikažete ustrezen odčitek 4,7 nF. Ko je to končano, boste morda našli enoto, ki prikazuje ustrezno pravilne odčitke na različnih kondenzatorjih.

Vendar ne pričakujte, da bodo odčitki natančni. Tromestni merilnik kapacitivnosti je sam po sebi dokaj natančen, čeprav ga bomo, kot smo že omenili, praktično spremljala nekatera manjša odstopanja.

Zakaj se uporabljajo 3 LED prikazovalniki

Številni kondenzatorji imajo ponavadi precej velika odstopanja, čeprav lahko peščica sort vključuje stopnjo natančnosti nad 10%. Praktično gledano uvedba 3. števke zaslona LED morda ni upravičena glede na pričakovano natančnost, kljub temu pa je ugodna zaradi dejstva, da učinkovito širi najnižjo kapacitivnost, ki jo naprava lahko bere skozi celo desetletje.

Testiranje starih kondenzatorjev

V primeru, da se s to opremo preskusi stari kondenzator, lahko vidite, da digitalno branje na zaslonu postopoma narašča. To morda ne pomeni nujno okvarjenega kondenzatorja, temveč je to preprosto posledica toplote naših prstov, zaradi katere se vrednost kondenzatorja nekoliko poveča. Med vstavljanjem kondenzatorja v reži SKI in SK2 pazite, da kondenzator držite za njegovo telo in ne za kable.

Testiranje previsokih kondenzatorjev visoke vrednosti

Kondenzatorje visoke vrednosti, ki niso v dosegu tega merilnika kapacitivnosti LED, bi lahko pregledali tako, da bi kondenzator visoke vrednosti zaporedno povezali s kondenzatorjem manjše vrednosti in nato preizkusili skupno serijsko kapacitivnost obeh enot.

Recimo, da želimo pregledati kondenzator, na katerem je natisnjena vrednost 470 µF. To lahko izvedemo tako, da ga zaporedno pritrdimo s kondenzatorjem 100µF. Potem bi lahko vrednost kondenzatorja 470 µF preverili z naslednjo formulo:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82,5 µF

82,5 µF bo potrdilo, da je 470 µF v redu s svojo vrednostjo. Predpostavimo, da če merilnik pokaže kakšno drugo vrednost, kot je 80 µF, to pomeni, da 470 µF ni v redu, saj bi bila njegova dejanska vrednost:

(X x 100) / (X + 100) = 80
100X / X + 100 = 80
100X = 80X + 8000
100X - 80X = 8000
X = 400 µF

Rezultati kažejo, da zdravje testiranega kondenzatorja 470µF morda ni zelo dobro

Dve dodatni vtičnici (SK3 in SK4) in kondenzator C6 sta vidni na diagramu. Namen SK3 je olajšati praznjenje preskusnih elementov, tako da se dotaknete čez SK1 in SK3, preden jih za merjenje priključite na SKI in SK2.

To velja samo za tiste kondenzatorje, ki lahko nagibajo k shranjevanju nekaj preostalega naboja, ko so odstranjeni iz vezja tik pred preskusom. To težavo so lahko dovzetni za visokokakovostne in visokonapetostne kondenzatorje.

V resnih razmerah pa bo morda treba kondenzatorje nežno izprazniti prek odzračevalnega upora, preden jih odstranite iz vezja. Razlog za vključitev SK3 je omogočiti, da se preskusni kondenzator izprazni tako, da se med merjenjem preskusi na SK1 in SK2, tako da se priključi čez SK1 in SK3.

C6 je priročen, za uporabo primeren kondenzator za hitro kalibracijo. Če preskusni kondenzator pokaže nekaj pomanjkljivih odčitkov, bi bilo nujno, da preklopite na območje 1 in postavite mostično povezavo čez SK2 na SK4, da se C6 priključi kot preskusni kondenzator. Nato boste morda želeli preveriti, ali je na zaslonih navedena zakonita vrednost 47nF.

Vendar je treba razumeti eno stvar: merilnik je sam po sebi dokaj natančen v nekaj% plus / minus, razen vrednosti kondenzatorja, ki so skoraj enake vrednosti kalibracije. Dodatno vprašanje je, da so odčitki kondenzatorja lahko odvisni od temperature in nekaterih zunanjih parametrov. Če odčitki kapacitivnosti pokažejo majhno napako, ki presega tolerančno vrednost, to najverjetneje pomeni, da je del popolnoma v redu in nikakor ni pokvarjen.