2 lihtsat mahtuvusmõõturi vooluringi - IC 555 ja IC 74121 kasutamine

Selles postituses räägime paarist lihtsast, kuid samas väga mugavast vooluringist sagedusmõõturi ja mahtuvusmõõturi kujul, kasutades üldlevinud IC 555.

Kuidas kondensaatorid töötavad

Kondensaatorid on üks peamisi passiivsete komponentide perekonda kuuluvaid elektroonilisi komponente.

Neid kasutatakse laialdaselt elektroonilistes ahelates ja praktiliselt ühtegi vooluringi ei saa ehitada ilma nende oluliste osade kaasamiseta.

Kondensaatori põhiülesanne on alalisvoolu blokeerimine ja vahelduvvoolu juhtimine või lihtsamalt öeldes lubatakse kõigil looduses pulseerivatel pingetel kondensaatorit läbida ja kõik polariseerumata või alalisvoolu kujul olevad pinged blokeeritakse kondensaator laadimisprotsessi kaudu.

Kondensaatorite teine ​​oluline funktsioon on elektrienergia salvestamine laadimise teel ja selle tarnimine ühendatud vooluahelasse tühjendamise käigus.

Kaks ülaltoodut kondensaatorite põhifunktsioonid neid kasutatakse mitmesuguste ülioluliste toimingute teostamiseks elektroonilistes vooluringides, mis võimaldavad saada väljundeid vastavalt konstruktsiooni nõutavatele spetsifikatsioonidele.

Kuid erinevalt takistid, kondensaatorid on tavaliste meetoditega keeruline mõõta.

Näiteks võib tavalisel multitesteril olla palju mõõtmisomadusi, näiteks OHM-meeter, voltmeeter, ampermeeter, dioodtester, hFE-tester jne, kuid neil ei pruugi lihtsalt olla illusiooni mahtuvuse mõõtmise funktsioon .

Mahtuvusmõõturi või induktiivmõõturi funktsioon on nähtav olevat saadaval ainult kõrgekvaliteedilistes multimeetrites, mis pole kindlasti odavad ja mitte iga uus harrastaja ei pruugi olla huvitatud selle hankimisest.

Siin käsitletud skeem lahendab need probleemid väga tõhusalt ja näitab, kuidas ehitada lihtne odav mahtuvuskumm sagedusmõõtur mida saab iga elektrooniline algaja kodus ehitada ja kasutada kavandatud kasuliku rakenduse jaoks.

Vooluringi skeem

Kuidas töötab sagedus mahtuvuse tuvastamiseks

Joonisele viidates moodustab IC 555 kogu konfiguratsiooni südamiku.

See tööhobuse mitmekülgne kiip on konfigureeritud kõige tavalisemas režiimis, mis on monostabiilne multivibraatori režiim.
Iga positiivne impulsi tipp, mida rakendatakse sisendis, mis on IC tihvt nr 2, loob stabiilse väljundi koos mõne etteantud P1 poolt määratud ettemääratud kindla perioodiga.

Kuid pulsi tipu iga languse korral lähtestub ja käivitub monostabiilne järgmise saabuva tipuga.

See genereerib IC väljundis mingi keskmise väärtuse, mis on otseselt proportsionaalne rakendatud kella sagedusega.

Teisisõnu integreerib IC 555 väljund, mis koosneb vähestest takistitest ja kondensaatoritest, impulsside seeria, et saada stabiilne keskmine väärtus, mis on otseselt proportsionaalne rakendatava sagedusega.

Keskmist väärtust saab hõlpsasti lugeda või kuvada üle liikuva mähemõõturi, mis on ühendatud üle näidatud punktide.

Nii et ülaltoodud näit annab sageduse otsese lugemise, nii et meie käsutuses on korraliku välimusega sagedusmõõtur.

Sageduse kasutamine mahtuvuse mõõtmiseks

Vaadates järgmist allolevat joonist, näeme selgelt, et lisades eelmisele vooluahelale välise sagedusgeneraatori (IC 555 astable), on võimalik panna arvest arvestama kondensaatori väärtusi näidatud punktides, sest see kondensaator otseselt mõjutab või on proportsionaalne kellaahela sagedusega.

Seetõttu vastab nüüd väljundis näidatud netosageduse väärtus ülaltoodud punktides ühendatud kondensaatori väärtusele.

See tähendab, et nüüd on meil kaks ühes ahelat, mis suudavad mõõta nii mahtuvust kui ka sagedust, kasutades ainult paari IC-d ja mõnda vabaaja elektroonilist osa. Väikeste muudatustega saab vooluringi hõlpsasti kasutada tahhomeetrina või pöörete arvuna.

Osade nimekiri

• R1 = 4K7
• R3 = VÕIB MUUTUDA 100K POTTI
• R4 = 3K3,
• R5 = 10K,
• R6 = 1K,
• R7 1K,
• R8 = 10K,
• R9, R10 = 100K,
• C1 = 1uF / 25V,
• C2, C3, C6 = 100n,
• C4 = 33uF / 25V,
• T1 = BC547
• IC1, IC2 = 555,
• M1 = 1 V FSD-arvesti,
• D1, D2 = 1N4148

Mahtuvusmõõtur IC 74121 abil

See lihtne mahtuvusmõõturi ahel pakub 14 lineaarselt kalibreeritud mahtuvuse mõõtepiirkonda vahemikus 5 pF kuni 15 uF FSD. S1 kasutatakse vahemiku lülitina ja see töötab koostöös S4 (s1 / x10) ja S3 (x l) või S2 (x3). IC 7413 töötab nagu astable ostsillaator koos R1 ja C1 kuni C6, mis toimivad nagu sagedust määravad elemendid.

See etapp aktiveerib IC 74121 (monostabiilne multivibraator) nii, et see tekitab asümmeetrilise ruutlaine, mille korduva sageduse väärtus määratakse osade R1 ja C1 kuni C6 vahel ning töötsükliga, mille otsustavad R2 (või R3) ja Cx .

Selle ruudukujulise lainepinge tüüpiline väärtus muutub töötsükli muutumisel lineaarselt, mis omakorda muutub lineaarselt Cs väärtuse, R2 / R3 väärtuse (s10 / x I) ja sageduse (mille S1 lüliti asend).

Lõpliku vahemiku valimislülitid S3j ..- xl) ja 52 (x3) sisestavad takisti põhimõtteliselt mõõturiga järjestikku. Konfiguratsioon IC 74121 tihvtide 10 ja tihvti 11 ümber ning Cx jaoks peab olema võimalikult lühike ja jäik, tagamaks, et hulkuv mahtuvus oleks siin minimaalne ja ilma kõikumisteta. P5 ja P4 kasutatakse madala mahtuvusvahemiku sõltumatuks nullkalibreerimiseks. Kõigi kõrgemate vahemike jaoks piisab oreset P3 abil tehtud kalibreerimisest. F.s.d. kalibreerimine on üsna lihtne.

Ärge jootke C6 esialgu vooluahelasse, pigem kinnitage see tundmatute kondensaatorite Cx tähisega klemmide kohale. Pange S1 asendisse 3, S4 asendisse x1 ja S2 suletud (s3). See seadistatakse vahemike 1500 pF f.s.d. Nüüd saab C6 valmis kasutamiseks kalibreerimise võrdlusmärgi väärtusena. Järgmisena kohandatakse potti P1, kuni arvesti dešifreerib 2/3 f.s.d. Seejärel saab S4 viia asendisse 'x 10', hoida S2 lahti ja S3 suletud (x1), see on võrreldav 5000 pF f.s.d.-ga, töötades samal ajal tundmatu kondensaatorina C6-ga. Nende täielike seadistuste tulemus peaks andma 1/5 fs.d-st.

Teisest küljest saate hankida valiku täpselt teadaolevaid kondensaatoreid, kasutada neid Cx punktides ja seejärel reguleerida erinevaid potte kalibreerimise fikseerimiseks arvesti valikukettal.

PCB disain

Teine lihtne, kuid täpne mahtuvusmõõturi vooluring

Kui kondensaatorile takisti kaudu rakendatakse püsivat pinget, suureneb kondensaatori laeng eksponentsiaalsel viisil. Kuid kui kondensaatori toiteallikas on püsivast vooluallikast, näitab kondensaatori laeng tõusu, mis on üsna lineaarne.

Seda põhimõtet, mille kohaselt kondensaatorit laetakse lineaarselt, kasutatakse siin allpool käsitletud lihtsas mahtuvusmõõturis. See on ette nähtud kondensaatori väärtuste mõõtmiseks, mis jäävad kaugele paljude sarnaste analoogarvestite piiridest.

Püsivooluallika abil määrab arvesti aja, mis on vajalik tundmatu kondensaatori laengu täiendamiseks mõne teadaoleva tugipingega. Mõõtur annab 5 täisskaala vahemikku 1,10, 100, 1000 ja 10 000 µF. 1-uF skaalal võis raskusteta mõõta mahtuvuse väärtusi, mis olid nii väikesed kui 0,01 uF.

Kuidas see töötab.

Nagu on näidatud joonisel, pakuvad osad D1, D2, R6, Q1 ja üks R1 kuni R5 takistitest 5 valikut püsivoolu saamiseks lüliti S1A kaudu.

Kui S2 hoitakse näidatud asendis, lühistatakse see konstantne vool maanduse kaudu S2A kaudu. Kui S2 lülitatakse alternatiivses valikus, juhitakse konstantne vool katsetatavasse kondensaatorisse BP1 ja BP2 kaudu, mis sunnib kondensaatori laengut lineaarses režiimis.

Opvõimendi IC1 on kinnitatud nagu komparaator, selle (+) sisendtihv on kinnitatud R8 külge, mis fikseerib võrdluspinge taseme.

Niipea, kui lineaarselt suurenev laeng kogu testitava kondensaatori ulatuses jõuab mõne millivolti võrra kõrgemale kui (-) IC1 sisendnõel, lülitab see võrdlusvõimsuse koheselt +12 voltilt -12 voltile.

See põhjustab komparaatori väljundi pideva vooluallika aktiveerimise, kasutades osi D3, D4, D5, R10, R11 ja Q2.

Juhul kui S2A lülitatakse maapinnale, nagu ka S2B, põhjustab see kondensaatori C1 klemmide lühise, muutes potentsiaali üle C1 nulli. Kui S2 on avatud olekus, käivitab C1 kaudu läbiv konstantse voolu pinge C1 ulatuses lineaarselt.

Kui testitava kondensaatori pinge põhjustab komparaatori ümberlülitumise, põhjustab diood D6 vastupidise kallutatuse. See toiming peatab C1 edasise laadimise.

Kuna C1 laadimine toimub ainult seni, kuni võrdlusväljundi olek lihtsalt üle läheb, tähendab see, et kogu selle välja töötatud pinge peaks olema otseselt proportsionaalne tundmatu kondensaatori mahtuvuse väärtusega.

Selle tagamiseks, et C1 ei tühjeneks, samal ajal kui arvesti M1 mõõdab selle pinget, on arvesti M1 jaoks integreeritud IC2 abil loodud suure impedantsiga puhveretapp.

Takisti R13 ja arvesti M1 moodustavad umbes 1 V FSD põhilise voltmeetermonitori. Vajadusel võib kasutada kaugvoltmeetrit tingimusel, et selle täisskaala vahemik on alla 8 volti. (Juhul, kui lisate sellist välismõõturit, seadke R8 vahemikku 1-µF, nii et täpselt identifitseeritud 1-µF kondensaator vastab 1-voldisele näidule.)

Kondensaatorit C2 kasutatakse Q1 konstantse voolu toite võnkumise neutraliseerimiseks ning R9 ja R12 kasutatakse op-võimendite kaitseks juhul, kui toiteallikas lülitatakse välja ajal, mil testitavat kondensaatorit ja C1 laaditakse, või muidu võiksid nad hakata op-amprite kaudu voolama, põhjustades kahju.

Osade nimekiri

PCB kujundused

Kuidas kalibreerida

Enne mahtuvusmõõturi vooluallika andmist reguleerige peene kruvikeeraja abil mõõturi M1 nõel täpselt nulltasemele.

Asetage täpselt teadaolev kondensaator umbes 0,5 ja 1,0 uF piiridesse +/- 5%. See toimiks „kalibreerimisaluse märgina”.

Pange see kondensaator BP1 ja BP2 külge (BP1 positiivne külg). Reguleerige vahemiku lüliti S1 asendisse '1' (arvesti peaks näitama 1-µF täisskaalat).

Maandusjuhtme lahtiühendamiseks kahest vooluringist (Q1 kollektor ja Cl) asetage positsioon S2. M1-meeter alustab nüüd kõrgekvaliteedilist liikumist ja lepib kindla näiduga. S2 tagasilülitamise korral peab arvesti nullvolimärgi allapoole langema. Muutke veel kord S2 ja kinnitage loenduri kõrgkvaliteet.

Teise võimalusena saate hüpata S2 ja häälestada R8, kuni leiate mõõturi, mis näitab kondensaatori kalibreerimise 5% täpset väärtust. Ülaltoodud ühest kalibreerimisseadistusest piisab ülejäänud vahemike jaoks.