Schemat urządzenia zrób to sam do pomiaru pojemności kondensatora. Pomiar parametrów kondensatorów. Do obwodu „uniwersalnego urządzenia dopasowującego”.

DIY miernik pojemności kondensatora— poniżej znajduje się schemat i opis, jak bez większego wysiłku można samodzielnie wykonać urządzenie do badania pojemności kondensatorów. Takie urządzenie może być bardzo przydatne przy zakupie kontenerów na rynku radioelektronicznym. Za jego pomocą można łatwo zidentyfikować elementy magazynowe niskiej jakości lub wadliwe ładunek elektryczny. Schemat Ten ESR, jak zwykle nazywa go większość elektroników, nie jest niczym skomplikowanym i nawet początkujący radioamator jest w stanie złożyć takie urządzenie.

Ponadto miernik pojemności kondensatora nie wymaga długiego czasu montażu i dużych kosztów finansowych na wykonanie odpowiednika sondy rezystancja szeregowa zajmuje to dosłownie od dwóch do trzech godzin. Nie trzeba też biegać do sklepu radiowego - każdy radioamator zapewne będzie miał nieużywane części odpowiednie do tej konstrukcji. Aby odtworzyć ten obwód, wystarczy multimetr niemal dowolnego modelu, ale najlepiej cyfrowy i składający się z kilkunastu części. Nie ma potrzeby dokonywania żadnych przeróbek ani modernizacji testera cyfrowego; wystarczy przylutować piny części do wymaganych pól na jego płytce.

Schemat ideowy urządzenia ESR:

Lista elementów potrzebnych do montażu licznika:

Jednym z głównych elementów urządzenia jest transformator, który powinien mieć przełożenie 11:1. Rdzeń pierścieniowy ferrytowy M2000NM1-36 K10x6x3, który należy najpierw owinąć materiałem izolacyjnym. Następnie nawiń na niego uzwojenie pierwotne, układając zwoje zgodnie z zasadą - obrót za zwojem, wypełniając jednocześnie cały okrąg. Uzwojenie wtórne musi być również wykonane z równomiernym rozkładem na całym obwodzie. Przybliżona liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym dla pierścienia K10x6x3 wyniesie 60-90 zwojów, a uzwojenie wtórne powinno być jedenaście razy mniejsze.

Możesz użyć prawie dowolnej diody krzemowej D1 o napięciu wstecznym co najmniej 40 V, jeśli naprawdę nie potrzebujesz super dokładności pomiarów, to KA220 jest całkiem odpowiedni. Aby dokładniej określić pojemność, będziesz musiał zainstalować diodę z małym spadkiem napięcia w opcji bezpośrednie połączenie- Schottky'ego. Ochronna dioda tłumiąca D2 musi być zaprojektowana na napięcie wsteczne od 28 V do 38 V. Tranzystor krzemowy pnp małej mocy: na przykład KT361 lub jego analog.

Zmierz wartość ESR w zakresie napięcia 20 V. Po podłączeniu złącza zewnętrznego miernika, przystawka ESR do multimetru natychmiast przełącza się w tryb pracy pomiaru pojemności. W takim przypadku na urządzeniu zostanie wizualnie wyświetlony odczyt około 35 V w zakresie testowym 200 V i 1000 V (zależy to od zastosowania diody tłumiącej). W przypadku pomiaru pojemności przy napięciu 20 V, odczyt zostanie wyświetlony jako „poza granicami pomiaru”. Po odłączeniu złącza zewnętrznego miernika, przystawka EPS natychmiast przełącza się w tryb pracy zwykłego multimetru.

Wniosek

Zasada działania urządzenia polega na tym, że aby rozpocząć pracę z urządzeniem, należy podłączyć adapter do sieci, a miernik ESR włączy się; po wyłączeniu ESR multimetr automatycznie przełącza się w tryb wykonywania normy Funkcje. Aby skalibrować urządzenie, musisz wybrać rezystor stały, tak aby pasowało do skali. Dla przejrzystości zdjęcie poniżej:

W przypadku zwarcia sond na skali multimetru wyświetli się wartość 0,00-0,01; odczyt ten oznacza błąd przyrządu w zakresie pomiarowym do 1 oma.

W dzisiejszych czasach, gdy praktycznie wszystkie źródła zasilania sprzętu radioelektronicznego budowane są w oparciu o obwody impulsowe, jednym z najpopularniejszych urządzeń dla mechaników jest Miernik ESR kondensatory elektrolityczne lub miernik ESR. Przez długi czas Sprawdziłem przydatność takich kondensatorów miernik cyfrowy kondensatory, które ładują kondensatory za pomocą piły wysokiej częstotliwości. Ponieważ jednak to urządzenie zostało wyprodukowane ponad 10 lat temu, nie ma w tym logiki i Wskaźniki LED, - używanie tak przestarzałego urządzenia i nawet bez „prawdziwego” miernika ESR, uważam to teraz za po prostu moralnie niekoszerne. Dlatego od czasu opanowania oprogramowania nowoczesnych mikroprocesorów zawsze marzyłem o obwodzie spełniającym wymagania naszych czasów - minimum części, nowoczesna baza elementów i konstrukcja obwodu, jednoczesne wyświetlanie wartości C i ESR na wyświetlaczu LCD , żadnych przekaźników, przełączników i innych badziewia wymagających dodatkowych ruchów. I wreszcie, po wielu latach przeglądania dziesiątek schematów (i wszystko było nie tak), natknąłem się na opis takiego urządzenia. Magazyn Radiowy nr 6, 2010, strona 19 - W tym rozwiązaniu obwodów i oprogramowania zakochałem się od pierwszego wejrzenia :-) Popularny MK ATtiny2313, wskaźnik LCD w dwóch wierszach po osiem znaków, prosta i zrozumiała część pomiarowa, dobra obsługa oprogramowania. Robię wszystko!

Ale jak zawsze - rzadko zdarza się taki schemat, żebym powtarzał 1:1 - biorę czerwoną pastę i niczym nauczyciel w szkole zaczynam energicznie skreślać niepotrzebne fragmenty schematu. Autonomiczny zasilacz - usuwamy go, ponieważ urządzenie będzie działać w pomieszczeniu adapter sieciowy, zostawiam jedynie złącze do jego podłączenia. Automatyczne wyłączanieźródło zasilania z obwodu i jego quasi-sensoryczna aktywacja - przekreślamy - to irracjonalne bełkot. Podłączanie do komputera przez port COM - usuńmy to - co za głupek włączałby cały komputer w celu zmierzenia pojemności jednego kondensatora, która jest już wyświetlana na wyświetlaczu LCD urządzenia; Włączam podświetlenie kierunkowskazów na stałe. W sumie obwód „schudł” o 25 procent :-) Dodatkowo po uważnym przeczytaniu opisu i zagłębieniu się w zasadę działania miernika odkryto jeden błąd w obwodzie - źródła prądu obu pomiarów podzakresy zostały ze sobą pomieszane - poprawiamy...
W ten sposób będziemy to zbierać. Poniżej schemat miernika ESR:

Oczywiście decyzję autora o zastosowaniu na jednej płycie nowoczesnej, importowanej bazy jednocześnie z przestarzałą, rodzimą i to nawet o nienajlepszych parametrach, uważam za mocno ekstrawagancką (KS133 nie wytrzymuje żadnej krytyki). Dlatego od razu decyduję, że zamiast KT3107 zainstaluję 2SA733, a wezmę diody Zenera BZX 3V3 (chociaż zainstalowałem BZX 3V9). Na schemacie nie będzie też wskazany wyświetlacz LCD (nie mogłem go znaleźć), ale bardziej popularny WH0802A firmy Winstar. Płytkę drukowaną układam w oparciu o wymiary wskaźnika - według jego szerokości i wysokości (wysokie części układam poziomo, stosuję elektrolity o obniżonej wysokości korpusu), regulator kontrastu w tego typu urządzeniach zawsze lutuję bezpośrednio zaciski samego wskaźnika. W ten sposób wyszła tablica o wymiarach 6x6 cm, wysokość montażu jest równa wysokości wskaźnika (około 1 cm). Zmontowana tabliczka ze wskaźnikiem z łatwością zmieści się w paczce papierosów.

Konfigurowanie ESR

Aha, to osobna rozmowa... Po przeczytaniu artykułu można odnieść wrażenie, że tylko inżynier oprogramowania w laboratorium wyposażonym w precyzyjne instrumenty jest w stanie skonfigurować obwód. Oceńcie sami – autor sugeruje ustawienie źródeł prądu za pomocą miliamperomierza, co gwarantuje dokładność do dwóch miejsc po przecinku. Następnie - dzielnik napięcia wykorzystujący woltomierz o tej samej dokładności (naturalnie zakłada się, że ta dokładność nie ma nic wspólnego z „dokładnością” chińskich mierników wyświetlaczowych). Następnie te zmierzone wartości należy wprowadzić do tekstu nieskompilowanego programu, destylować do kodu maszynowego i wszyć do MK z tymi poprawkami. Cienki? Ale na szczęście autor szczegółowo opisał zasadę działania swojego urządzenia, po przeczytaniu staje się jasne, że ten wysoko latający cud nowoczesnej inżynierii może ustawić każda Iwaszka z Pałacu Pionierów, a nawet bez instrumenty w ogóle. To wszystko, zamknij magazyn i skonfiguruj go tak, jak dla mnie.

Włączamy zmontowane urządzenie z wszytym MK i zainstalowanym na desce. Przede wszystkim kręć regulatorem kontrastu, aż na ekranie LCD pojawi się wyraźny dwuliniowy napis. Jeśli go tam nie ma, sprawdzamy instalację pod kątem sparowania MK z LCD i zasilania obu najdroższych elementów tego urządzenia. I jeszcze poprawność oprogramowania MK - nie zapomnij o bezpiecznikach - dla PonyProg tak:

Naciskamy przycisk „Kalibracja” na płycie w pobliżu MK - w oprogramowaniu zostanie wprowadzona korekta szybkości reakcji części wejściowej licznika.
Następny etap. Będziemy potrzebować nowych kondensatorów elektrolitycznych Wysoka jakość(niekoniecznie Low Esr) o pojemności 220...470 μF w różnych partiach, najlepiej - dla różnych napięć (16V, 35V, 50V...). Podłączamy dowolne z nich do gniazd wejściowych urządzenia i zaczynamy dobierać rezystor R2 w zakresie 100...470 omów (ja mam 300 omów, można chwilowo zastosować łańcuch stały + dostrajanie), aby wartość pojemności na Wartość ekranu LCD jest w przybliżeniu podobna do wartości kondensatora. Nie ma jeszcze potrzeby dążenia do dużej dokładności - nadal będą korekty; następnie sprawdź z innymi kondensatorami.

Następnie konfigurujemy miernik ESR. Ech, będę musiał jeszcze raz otworzyć magazyn „Radio” – nr 7, 2010, strona 22 – jest tam tabliczka z typowymi wartościami tego parametru dla różnych kondensatorów. Lub skorzystaj z tego, który można znaleźć w rozległych obszarach Internetu. Nawiasem mówiąc, w razie potrzeby taką płytkę można przykleić jako ściągawkę do korpusu przyszłego urządzenia pod wyświetlaczem. Myślę, że sposób użycia takiej płytki jest jasny - powiedzmy, okazuje się, że typowy ESR kondensatora 100 µF przy 35 V wynosi około 0,32 oma:

Poniższa tabliczka wskazuje wartości maksymalne EPS do kondensatorów elektrolitycznych. Jeżeli dla mierzonego kondensatora jest zauważalnie większa, to nie nadaje się już do pracy w filtrze wygładzającym prostownika:

Podłączamy kondensator 220 uF i dobierając nieznacznie rezystancję rezystorów R6, R9, R10 (oznaczonych gwiazdkami na schemacie i na moim rysunku montażowym) uzyskujemy odczyty Esr zbliżone do tabelarycznych. Sprawdzamy wszystkie dostępne przygotowane kondensatory referencyjne, m.in. Można już stosować kondensatory od 1 do 100 μF (na razie nie zwracając uwagi na wskazania miernika pojemności).

Ponieważ ta sama część obwodu służy do pomiaru pojemności kondensatorów od 150 μF i do miernika ESR, po wybraniu rezystancji tych rezystorów dokładność odczytów miernika pojemności nieco się zmieni. Teraz możesz jeszcze bardziej dostosować rezystancję rezystora R2, aby odczyty były dokładniejsze. Innymi słowy, Twoim zadaniem jest dobranie rezystancji R2 w celu wyjaśnienia odczytów miernika pojemności poprzez regulację rezystorów w dzielniku komparatora w celu wyjaśnienia odczytów miernika ESR. Ponadto pierwszeństwo należy nadać miernikowi ESR. Co do dużych pojemności - chyba każdy rozumie, że jeśli w urządzeniu zamontowany jest kondensator 1000 µF, to będzie on pracował przynajmniej z pojemnością 950 µF, przynajmniej z pojemnością 1100 µF - dlatego raczej nie warto dopłacać specjalnie uwagę na pomiar pojemności takich kondensatorów ze szczególną dokładnością.

Tutaj może pojawić się pytanie - czy nie da się od razu i bardzo dokładnie wyregulować miernika ESR podłączając do jego wejścia niskooporowe, bardzo precyzyjne rezystory, kalibrując za ich pomocą urządzenie? Nie, to nie do końca tak jest - tak można skonfigurować różnego rodzaju proste analogowe mierniki ESR, które z grubsza są omomierzami z dzwonkami i gwizdkami. To samo urządzenie wykorzystuje metodę pomiaru opartą na ładowaniu kondensatora prądem; rezystora oczywiście nie można naładować

Pozostaje skonfigurować miernik pojemności dla kondensatorów w zakresie 0,1...150 µF. Ponieważ w obwodzie zapewniono do tego oddzielne źródło prądu, pomiar pojemności takich kondensatorów może być bardzo dokładny. Do gniazd wejściowych urządzenia podłączamy małe kondensatory i dobierając rezystancję R1 w zakresie 3,3...6,8 kOhm (ja otrzymałem 4,3k) uzyskujemy najdokładniejsze odczyty. Można to osiągnąć, jeśli jako odniesienia nie zostaną użyte elektrolity, ale precyzyjne kondensatory K71-1 o pojemności 0,15 μF z gwarantowanym odchyleniem 0,5 lub 1%, łącząc je pojedynczo lub równolegle „baterie” .

To kończy konfigurację urządzenia; możesz umieścić je w obudowie i używać zgodnie z jego przeznaczeniem.

Poniżej możesz pobrać płytkę drukowaną w formacie LAY, rysunek montażowy i oprogramowanie sprzętowe

Oryginalna wersja licznika: Radio - nr 7, 2010.

Lista radioelementów

Z tytułu artykułu jasno wynika, że ​​dzisiaj porozmawiamy o urządzeniu do pomiaru pojemności kondensatorów. Nie każdy prosty multimetr ma taką możliwość tę funkcję. Ale robiąc kolejny domowy produkt, bardzo często zastanawiamy się, czy będzie działać, czy użyte przez nas kondensatory są sprawne, jak je sprawdzić i po prostu podczas naprawy to urządzenie będzie nam potrzebne. Oczywiście można sprawdzić integralność kondensatora elektrolitycznego za pomocą testera. Ale dowiemy się, czy żyje, czy nie, ale nie będziemy w stanie określić pojemnika, jak bardzo jest suchy.

Niektóre tanie multimetry dostępne obecnie na rynku mają tę funkcję. Ale limit pomiaru jest ograniczony do 200 mikrofaradów. Co wyraźnie nie wystarczy. Potrzebujesz co najmniej czterech tysięcy mikrofaradów. Ale takie multimetry kosztują o rząd wielkości więcej. Więc w końcu zdecydowałem się na zakup miernik pojemności kondensatora. Wybrałem najtańszy o akceptowalnych właściwościach. Wybrałem XC6013L:

To urządzenie jest dostarczane w pięknym pudełku. To prawda, że ​​​​na pudełku znajduje się obraz innego multimetru:

A na górze naklejka z modelem tego urządzenia, Chińczycy prawdopodobnie nie mają wystarczającej liczby pudełek:

Urządzenie zamknięte jest w ochronnej żółtej obudowie wykonanej z miękkiego tworzywa sztucznego przypominającego gumę. W dłoniach wydaje się ciężki, co wskazuje na powagę urządzenia. Na dole znajduje się składana podstawka, która dla wielu może nie być przydatna:

Miernik pojemności zasilany jest baterią 9 V Krona, która znajduje się w zestawie:

Charakterystyka urządzenia jest po prostu doskonała. Może mierzyć od 200 pikofaradów do 20 tysięcy mikrofaradów. Co w zupełności wystarczy do celów radioamatorskich:

Na górze urządzenia znajduje się duży i informacyjny wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Poniżej znajdują się dwa przyciski. Po lewej stronie znajduje się czerwony przycisk, za pomocą którego można ustalić aktualny odczyt pojemności na wyświetlaczu. A po prawej stronie znalazł się niebieski przycisk, z którego jestem bardzo zadowolony – ekran jest podświetlany, co niewątpliwie jest zaletą tego urządzenia. Pomiędzy przyciskami znajduje się złącze do pomiaru małych kondensatorów. To prawda, że ​​\u200b\u200bnie można przetestować kondensatorów tulejowych lutowanych z płytek dawcy, ponieważ pola stykowe znajdują się dość głęboko. Dlatego tego złącza można używać tylko podczas sprawdzania kondensatorów z długimi przewodami:

Pod selektorem wyboru zakresów pomiarowych znajduje się złącze umożliwiające podłączenie sond. Nawiasem mówiąc, sondy są wykonane z tego samego materiału, co obudowa ochronna urządzenia, są dość miękkie w dotyku:

Jest też niewątpliwie najważniejsza funkcja urządzenia - ustawianie zerowych odczytów przy pomiarze pojemności w kategorii pikofaradów. Jak widać wyraźnie na dwóch kolejnych zdjęciach. Tutaj celowo usuwa się jedną sondę i ustawia zero za pomocą regulatora:

Tutaj umieszcza się bagnet. Jak widać, pojemność sond wpływa na odczyty. Teraz wystarczy ustawić zero za pomocą regulatora i wykonać pomiary, które będą w miarę dokładne:

Przetestujmy teraz urządzenie w działaniu i zobaczmy, co potrafi.

Testowanie miernika pojemności

Na początek sprawdzimy kondensatory, o których wiadomo, że są dobre, nowe i usunięte z płytek dawcy. Pierwszy będzie obiektem testowym przy 120 mikrofaradach. To jest nowy egzemplarz. Jak widać odczyty są nieco zaniżone. Nawiasem mówiąc, mam 4 takie kondensatory i żaden nie pokazał 120 mikrofaradów. Może wystąpić błąd instrumentu. A może teraz robią coś poniżej standardów:

Oto tysiąc mikrofaradów, bardzo dokładnie:

Dwa tysiące dwieście mikrofaradów też nie jest złe:

A oto dziesięć mikrofaradów:

Cóż, teraz sto mikrofaradów, bardzo dobrze:

Spójrzmy na odczyty, które pokaże urządzenie podczas sprawdzania uszkodzonych kondensatorów, które zostały usunięte podczas naprawy. Jak widać różnica jest zauważalna:

Oto wyniki. Oczywiście w niektórych przypadkach nieprawidłowe działanie kondensatora elektrolitycznego jest widoczne wizualnie. Ale w większości przypadków trudno jest obejść się bez urządzenia. Dodatkowo testowałem to urządzenie na dwóch płytkach sprawdzając kondensatory bez ich wylutowywania. Urządzenie wykazało dobre wyniki, tylko w niektórych przypadkach konieczne jest przestrzeganie polaryzacji. Dlatego radzę kupić takie urządzenie i możesz zmierzyć pojemność kondensatorów własnymi rękami.

Czasami kondensator nie jest oznaczony swoim oznaczeniem. Jak zatem sprawdzić jego rzeczywistą pojemność, jeśli nie ma pod ręką specjalnego sprzętu, a urządzenie nie jest oznakowane? Wtedy na ratunek przychodzą różne improwizowane środki i formuły. Przed rozpoczęciem pracy należy pamiętać, że przed testowaniem kondensator należy rozładować (jego styki powinny być rozładowane). Aby to zrobić, możesz użyć zwykłego śrubokręta z izolowanym uchwytem. Trzymając uchwyt śrubokrętem, dotknij styków, zamykając je. Następnie opiszemy szczegółowo, jak określić pojemność kondensatora za pomocą multimetru, podając instrukcje z przykładem wideo.

Korzystanie z trybu „Cx”.

Po zwarciu styków można określić rezystancję. Jeśli element zostanie naprawiony, natychmiast po podłączeniu zacznie ładować prądem stałym. W takim przypadku opór będzie wydawał się minimalny i będzie nadal rósł.

Jeśli kondensator jest uszkodzony, multimetr natychmiast wskaże nieskończoność lub wskaże zerową rezystancję i jednocześnie wyda sygnał dźwiękowy. Sprawdzenie to przeprowadza się, jeśli konstrukcja jest polarna.

Aby poznać pojemność, musisz mieć multimetr z funkcją pomiaru parametru „Cx”.

Wyznaczenie pojemności za pomocą takiego multimetru jest proste: ustaw go w tryb „Cx” i wskaż minimalną granicę pomiaru, jaką powinien mieć dany kondensator. Takie multimetry mają specjalne gniazda z określonymi granicami pomiarowymi. Do tych gniazd wkłada się kondensator zgodnie z jego granicą pomiarową i wyznacza się jego parametry.

Jeżeli tester nie posiada takich gniazd, pojemność można określić za pomocą sond pomiarowych, jak pokazano na zdjęciu poniżej:

Ważny! W osobnym artykule, o którym rozmawialiśmy. Polecamy również zapoznanie się z tym materiałem!

Stosowanie formuł

Co zrobić, jeśli nie masz pod ręką multimetru z gniazdami pomiarowymi, a jedynie zwykłe urządzenie gospodarstwa domowego? W takim przypadku należy pamiętać o prawach fizyki, które pomogą określić pojemność.

Na początek pamiętajmy, że w przypadku, gdy kondensator jest ładowany ze źródła stałego napięcia przez rezystor, wówczas istnieje wzór, według którego napięcie na urządzeniu zbliży się do napięcia źródła i ostatecznie stanie się równy temu.

Ale aby się tego nie spodziewać, możesz uprościć proces. Na przykład dla określony czas, co jest równe 3*RC, podczas ładowania ogniwo osiąga 95% napięcia przyłożonego do obwodu RC. Zatem stałą czasową można wyznaczyć na podstawie prądu i napięcia. Ale dokładniej, jeśli znasz napięcie w zasilaczu, określa się wartość samego rezystora, stałą czasową, a następnie pojemność urządzenia.

Na przykład istnieje kondensator elektrolityczny, którego pojemność można sprawdzić na podstawie oznaczenia, w którym zapisane jest 6800 uF 50 V. Co jednak w sytuacji, gdy urządzenie od dłuższego czasu stoi bezczynnie i po napisie trudno określić jego stan pracy? W takim przypadku lepiej sprawdzić jego pojemność, aby mieć pewność.

Aby to zrobić, musisz wykonać następujące czynności:

Jak określić pojemność kondensatora ceramicznego? W takim przypadku można dokonać ustalenia za pomocą transformatora sieciowego. Aby to zrobić, łączymy łańcuch RC z uzwojenie wtórne transformatora i jest on podłączony do sieci. Następnie za pomocą multimetru zmierz napięcie na kondensatorze i rezystorze. Następnie należy wykonać obliczenia: obliczany jest prąd przepływający przez rezystor, następnie jego napięcie jest dzielone przez rezystancję. Wynikowa reaktancja pojemnościowa wynosi Xc.

Jeśli istnieje częstotliwość prądu i Xc, możesz określić pojemność za pomocą wzoru:

Inne techniki

Pojemność można również określić za pomocą galwanometru balistycznego. Stosowana w tym celu formuła to:

• Cq jest stałą balistyczną galwanometru;
• U2 - odczyty woltomierza;
• a2 jest kątem odchylenia galwanometru.

Określanie wartości metodą amperomierza-woltomierza odbywa się w następujący sposób: mierzy się napięcie i prąd w obwodzie, po czym wartość pojemności określa się według wzoru:

Napięcie przy użyciu tej metody wyznaczania musi mieć charakter sinusoidalny.

Pomiar wartości jest również możliwy za pomocą obwodu mostkowego. W tym przypadku schemat mostu prąd przemienny wskazane poniżej:

Tutaj jedno ramię mostu tworzy mierzony element (Cx). Następne ramię składa się z bezstratnego kondensatora i zasobnika rezystancji. Pozostałe dwa ramiona składają się z magazynów oporu. Podłączamy zasilanie do jednej przekątnej, a wskaźnik zerowy do drugiej. I obliczamy wartość za pomocą wzoru:

Kondensator - element obwód elektryczny, składający się z przewodzących elektrod (płytek) oddzielonych dielektrykiem. Zaprojektowany do wykorzystania swojej mocy elektrycznej. Kondensator o pojemności C, do którego przyłożone jest napięcie U, gromadzi ładunek Q po jednej stronie i Q po drugiej stronie. Pojemność jest tutaj podana w faradach, napięcie w woltach, ładunek w kulombach. Gdy przez kondensator o pojemności 1 F przepływa prąd o natężeniu 1 A, napięcie zmienia się o 1 V w ciągu 1 sekundy.

Jeden farad ma ogromną pojemność, dlatego zwykle stosuje się mikrofarady (µF) lub pikofarady (pF). 1F = 106 µF = 109 nF = 1012 pF. W praktyce stosuje się wartości od kilku pikofaradów do dziesiątek tysięcy mikrofaradów. Prąd ładowania kondensatora różni się od prądu płynącego przez rezystor. Zależy to nie od wielkości napięcia, ale od szybkości jego zmian. Z tego powodu pomiary pojemności wymagają specjalnych projektów obwodów dostosowanych do charakterystyki kondensatora.

Oznaczenia na kondensatorach

Najprostszym sposobem określenia wartości pojemności są oznaczenia na korpusie kondensatora.

Kondensator elektrolityczny (tlenkowy) polarny o pojemności 22000 µF, przeznaczony na napięcie nominalne 50 V DC. Istnieje oznaczenie WV - napięcie robocze. Oznaczenie kondensatora niepolarnego musi wskazywać na możliwość pracy w obwodach prądu przemiennego Wysokie napięcie(220 V AC).

Kondensator foliowy o pojemności 330 000 pF (0,33 µF). Wartość w tym przypadku jest określona ostatnia cyfra trzycyfrowa liczba wskazująca liczbę zer. Kolejna litera wskazuje dopuszczalny błąd, tutaj - 5%. Trzecią cyfrą może być 8 lub 9. Następnie pierwsze dwie cyfry są mnożone odpowiednio przez 0,01 lub 0,1.

Pojemności do 100 pF są oznaczone, z nielicznymi wyjątkami, odpowiednią liczbą. To wystarczy, aby uzyskać dane o produkcie; zdecydowana większość kondensatorów jest tak oznaczona. Producent może wymyślić własne, unikalne oznaczenia, które nie zawsze są możliwe do rozszyfrowania. Dotyczy to zwłaszcza kod koloru produkty krajowe. Nie można rozpoznać pojemności po usuniętych oznaczeniach; w takiej sytuacji nie można obejść się bez pomiarów.

Obliczenia z wykorzystaniem wzorów elektrotechnicznych

Najprostszy obwód RC składa się z rezystora i kondensatora połączonych równolegle.

Po dokonaniu przekształceń matematycznych (nie podanych) wyznacza się właściwości obwodu, z których wynika, że ​​jeśli naładowany kondensator zostanie podłączony do rezystora, będzie się on rozładowywał, jak pokazano na wykresie.

Iloczyn RC nazywany jest stałą czasową obwodu. Kiedy R jest w omach, a C w faradach, iloczyn RC odpowiada sekundom. Dla pojemności 1 μF i rezystancji 1 kOhm stała czasowa wynosi 1 ms, jeśli kondensator został naładowany do napięcia 1 V, po podłączeniu rezystora prąd w obwodzie wyniesie 1 mA. Podczas ładowania napięcie na kondensatorze osiągnie Vo w czasie t ≥ RC. W praktyce obowiązuje następująca zasada: w czasie 5 RC kondensator zostanie naładowany lub rozładowany w 99%. Przy innych wartościach napięcie będzie się zmieniać wykładniczo. Przy 2,2 RC będzie to 90%, przy 3 RC będzie to 95%. Informacje te wystarczą do obliczenia wydajności za pomocą prostych urządzeń.

Obwód pomiarowy

Aby określić pojemność nieznanego kondensatora, należy podłączyć go do obwodu składającego się z rezystora i źródła zasilania. Napięcie wejściowe jest wybierane nieco niżej niż napięcie znamionowe kondensatora, jeśli nie jest znane, wystarczające będzie 10–12 woltów. Potrzebujesz także stopera. Aby wyeliminować wpływ rezystancji wewnętrznej źródła zasilania na parametry obwodu, na wejściu należy zainstalować przełącznik.

Rezystancję dobiera się eksperymentalnie, bardziej dla wygody pomiaru czasu, w większości przypadków w zakresie od pięciu do dziesięciu kiloomów. Napięcie na kondensatorze jest monitorowane za pomocą woltomierza. Czas liczony jest od momentu włączenia zasilania – podczas ładowania i wyłączania, jeżeli rozładowanie jest kontrolowane. Znając wartości rezystancji i czasu, pojemność oblicza się ze wzoru t = RC.

Wygodniej jest policzyć czas rozładowania kondensatora i oznaczyć wartości przy 90% lub 95% napięcia początkowego, w tym przypadku obliczenia przeprowadza się za pomocą wzorów 2,2t = 2,2RC i 3t = 3RC . W ten sposób można określić pojemność kondensatorów elektrolitycznych z dokładnością określoną przez błędy pomiaru czasu, napięcia i rezystancji. Użycie go do ceramiki i innych małych pojemności, użycie transformatora 50 Hz i obliczenie pojemności daje nieprzewidywalny błąd.

Urządzenia pomiarowe

Najbardziej przystępna metoda do pomiaru pojemności jest szeroko stosowanym multimetrem posiadającym taką możliwość.

W większości przypadków takie urządzenia mają górną granicę pomiaru rzędu kilkudziesięciu mikrofaradów, co jest wystarczające w standardowych zastosowaniach. Błąd odczytu nie przekracza 1% i jest proporcjonalny do pojemności. Aby to sprawdzić wystarczy włożyć przewody kondensatora w przeznaczone do tego gniazda i odczytać odczyty, a cały proces zajmuje minimum czasu; Ta funkcja nie jest dostępna we wszystkich modelach multimetrów, ale często można ją znaleźć przy różnych granicach pomiarowych i sposobach podłączenia kondensatora. Aby określić bardziej szczegółowe charakterystyki kondensatora (styczna strat i inne), stosuje się inne urządzenia, przeznaczone do określonego zadania, często urządzenia stacjonarne.

Obwód pomiarowy wykorzystuje głównie metodę mostkową. Są one stosowane w ograniczonym zakresie w specjalnych obszarach zawodowych i nie są powszechnie stosowane.

Domowy C-metr

Nie biorąc pod uwagę różnych egzotycznych rozwiązań, takich jak galwanometr balistyczny i obwody mostkowe z zasobnikiem rezystancji, początkujący radioamator jest w stanie wykonać proste urządzenie lub przystawkę do multimetru. Do tych celów całkiem odpowiedni jest szeroko stosowany układ serii 555. Jest to timer czasu rzeczywistego z wbudowanym komparatorem cyfrowym, pełniącym w tym przypadku funkcję generatora.

Częstotliwość impulsów prostokątnych ustawia się poprzez dobór rezystorów R1–R8 i kondensatorów C1, C2 za pomocą przełącznika SA1 i wynosi: 25 kHz, 2,5 kHz, 250 Hz, 25 Hz – odpowiednio do pozycji przełączników 1, 2, 3 i 4–8 . Kondensator Cx jest ładowany z częstotliwością powtarzania impulsów przez diodę VD1 do stałego napięcia. Wyładowanie następuje podczas przerwy przez rezystancje R10, R12–R15. W tym momencie powstaje impuls o czasie trwania zależnym od pojemności Cx (im większa pojemność, tym dłuższy impuls). Po przejściu przez obwód scalony R11 C3 na wyjściu pojawia się napięcie odpowiadające długości impulsu i proporcjonalne do wartości pojemności Cx. Tutaj podłącza się multimetr (X 1) w celu pomiaru napięcia na granicy 200 mV. Położenia przełącznika SA1 (zaczynając od pierwszego) odpowiadają granicom: 20 pF, 200 pF, 2 nF, 20 nF, 0,2 µF, 2 µF, 20 µF, 200 µF.

Regulację konstrukcji należy wykonać za pomocą urządzenia, które będzie używane w przyszłości. Kondensatory do regulacji należy wybrać o pojemności równej podzakresom pomiarowym i tak dokładnie, jak to możliwe, błąd będzie od tego zależał. Wybrane kondensatory podłączamy kolejno do X1. Przede wszystkim dostosowuje się podzakresy 20 pF–20 nF; w tym celu stosuje się odpowiednie rezystory dostrajające R1, R3, R5, R7, aby uzyskać odpowiednie odczyty multimetru, być może trzeba będzie nieznacznie zmienić wartości rezystancje połączone szeregowo. W pozostałych podzakresach (0,2 µF–200 µF) kalibrację przeprowadza się za pomocą rezystorów R12–R15.

Wybierając źródło zasilania, należy wziąć pod uwagę, że amplituda impulsów zależy bezpośrednio od jego stabilności. Zintegrowane stabilizatory serii 78xx są tutaj całkiem odpowiednie. Obwód zużywa prąd nie większy niż 20–30 miliamperów i wystarczy kondensator filtrujący o pojemności 47–100 mikrofaradów. Błąd pomiaru, jeśli spełnione są wszystkie warunki, może wynosić około 5% w pierwszym i ostatnim podzakresie, ze względu na wpływ pojemności samej konstrukcji i rezystancji wyjściowej timera, wzrasta do 20%. Należy to wziąć pod uwagę podczas pracy w ekstremalnych warunkach.

Konstrukcja i szczegóły

R1, R5 6,8 tys. R12 12 tys. R10 100 tys. C1 47nF

R2, R6 51 tys. R13 1,2 tys. R11 100 tys. C2 470 pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510 tys. R15 13

Dioda VD1 - dowolne kondensatory impulsowe o małej mocy, foliowe, o niskim prądzie upływowym. Mikroukład to dowolna z serii 555 (LM555, NE555 i inne), rosyjski odpowiednik to KR1006VI1. Miernikiem może być prawie każdy woltomierz o dużej impedancji wejściowej, który jest dla niego skalibrowany. Źródło zasilania musi mieć moc wyjściową 5–15 woltów przy prądzie 0,1 A. Odpowiednie są stabilizatory o stałym napięciu: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

Opcja płytka drukowana i lokalizację komponentów

Wideo na ten temat