Измеритель емкости конденсаторов

Схем приборов для измерения емкости кон­денсаторов существуют очень много. Они выпол­нены на самой различной элементной базе, отли­чаются степенью сложности, доступностью ис­пользуемых деталей и точностью измерений.

Именно с позиции построения простого уст­ройства для измерения емкости конденсаторов на самых распространенных в настоящее время радиокомпонентах и была разработана схема Figur 1. В качестве измерительного прибора ис­пользуется широко распространенный цифровой мультиметр типа M830-B.

Рис. 1

В принципе, идея построения практически всех распространенных устройств для измере­ния емкости конденсаторов одинакова. Задаю­щий импульсный генератор формирует последо­вательность импульсов. Она подается на измеря­емый конденсатор. В зависимости от его емкос­ти меняется величина заряда, который он успе­вает получить. Этот заряд и измеряется. Точнее – измеряется на­пряжение, до ко­торого заряжает­ся измеряемый конденсатор.

Резистивный делитель R1-R2 напряжения ис­точника +6 В обеспечивает возможность питания микросхе­мы операционно­го усилителя DA1 типа КР140УД708 от однополярного источника. Ком­мутируемые переключателем SA1 RC-цепочки и резистор поло­жительной обратной связи R3 обеспечивают ра­боту ОУ в автоколебательном (генераторном) ре­жиме.

При наличии высокого положительного напря­жения на выходе микросхемы DA1 через конден­сатор С4 и диод VD1 обеспечивается заряд изме­ряемого конденсатора Сх. В моменты нулевого напряжения на выходе DA1 конденсаторы Сх и С4 разряжаются через эмиттерно-базовый переход транзистора VT1. Диод VD1 при этом находится в запертом состоянии и на работу схемы в этом ре­жиме влияния не оказывает. Импульс тока кол­лектора транзистора проходит через резистор R10 и заряжает конденсатор С5. Напряжение на С5 измеряется высокоомным вольтметром тес­тера М830-В.

Схема измерительной части устройства очень проста. Она известна, в частности, из иностран­ной печати. Предварительно ее работа была проверена экспериментально на макете.

Следует подчеркнуть, что с изменением вели­чины напряжения питания микросхемы DA1 в этой и аналогичных схемах будут изменяться и показа­ния мультиметра, подключенного к контактам XS2. Чтобы этого не происходило, использован стабилизатор напряжения питания схемы DA2. Его выходное напряжение в данной схеме 6 В, по­этому минимальное напряжение источника, под­ключаемого к контактам колодки XS3, должна быть не менее 8,5…9 В.

Von Figur 2 показана топография печатной пла­ты устройства и расположение радиокомпонен­тов на плате.

Fig. 2

Измеряемый конден­сатор Сх подключается к схеме последовательно с конденсатором С4. Это сделано для защиты ми­кросхемы DA1 от выхода из строя при случайном замыкании между собой выводов измеряемого конденсатора или, если он окажется пробитым. Номинал конденсатора С4 не критичен. Главное, чтобы его значение было в несколько раз больше измеряемого конденсатора самого большого номинала. Так, если при­бором измерять, например, конденсаторы до 10 мкФ, то емкость С4 должна быть 47…100 мкФ. На более низких пределах измеряемых емкостей это условие будет выполняться автоматически.

При переключении пределов измерений при­бора необходимо обеспечить кратность емкос­тей конденсаторов С1…С3. Если предварительно подобрать эти конденсаторы по емкости, то наст­ройка схемы упростится.

Stelleinrichtung

Возможная методика настройки состоит в следующем.

К контактам гнезда XS1 подключаем «эталон­ный» конденсатор емкостью, например, 10 мкФ. Переключатель пределов измерений прибора SA1 «Поддиапазоны» устанавливается положе­ние «3». Подбирая положение движка подстроен­ного сопротивления R5 добиваются показаний мультиметра РА1 – 1 В.

Аналогично, за счет регулировки значения со­противления R6 (R8) и подключении калибровоч­ного конденсатора С2 (С3) производят настройку устройства измерения емкостей конденсаторов в поддиапазоне «2» («1»). При этом, естественно, к контактам XS1 подключается эталонный кон­денсатор другой емкости 0,1 мкФ (1000 пФ).

Измеряемые и эталонные конденсаторы большой емкости, естественно, электролитические. Необходимо лишь соблюдать полярность их включения в схему.

При емкости конденсатора С1 10 мкФ прибор обеспечивает измерение емкостей конденсато­ров на «3» поддиапазоне практически от 0,1 мкФ до 10 мкФ.

При емкости конденсатора С2 0,1 мкФ (100 нФ) рабочий диапазон «2» прибора составит 1000 пФ…0,1 мкФ, а при С3 – 1000 пФ – 50 пФ…1000 пФ. Значения вариантов выбора номиналов конденсаторов С1…С3 и достигаемые при этом пределы измерения емкостей конденсаторов Сх показаны в Tabelle 1.

Таблица 1

При настройке схемы емкости задающих конденсаторов С1…С3 и эталонные измери­тельные конденсаторы (для проверки рабочих поддиапазонов прибора Сх) проверялись и подбирались с использованием промышленно­го измерителя емкостей конденсаторов типа СМ 9601А.

Наличие подстроечных сопротивлений R5, R7, R9 в схеме позволяет использовать в качестве С1 …С3 конденсаторы не только указанных на схе­ме номиналов, но и других близких к ним. При этом, возможно, потребуется лишь подобрать но­миналы резисторов R4, R6, R8.

Следует подчеркнуть и тот факт, что фактичес­ки в каждом из поддиапазонов измерений можно проверять конденсаторы вдвое большего номи­нала, чем это было указано ранее. Так, при экспе­рименте оказалось, что на первом поддиапазоне можно измерять емкость конденсаторов номина­лом почти до 20 мкФ.

Расширение диапазона измерений за счет увеличения емкости конденсатора, например С1, в схеме Figur 1 теоретически также вполне возможно, но практически мною это не проверялось.

Autor: Андрей Попович, г. Самара