DIY kapasitör kapasite ölçer. Cihazın açıklaması ve konfigürasyonu

Makalenin başlığından bugün kapasitörlerin kapasitansını ölçen bir cihazdan bahsedeceğimiz açıktır. Her basit multimetrenin sahip olmadığı bu fonksiyon. Ancak başka bir ev yapımı ürün yaparken, çalışıp çalışmayacağını, kullandığımız kapasitörlerin çalışıp çalışmadığını, nasıl kontrol edileceğini çok sık düşünürüz. Ve sadece onarım sürecinde bu cihaza ihtiyaç duyulacaktır. Elbette elektrolitik kapasitörün bütünlüğünü bir test cihazı kullanarak kontrol edebilirsiniz. Ama yaşayıp yaşamadığını öğreneceğiz ama konteynerin ne kadar kuru olduğunu tespit edemeyeceğiz.

Şu anda piyasada bulunan bazı ucuz multimetreler bu özelliğe sahiptir. Ancak ölçüm sınırı 200 mikrofarad ile sınırlıdır. Bu açıkça yeterli değil. En az dört bin mikrofarada ihtiyacınız var. Ancak bu tür multimetrelerin maliyeti çok daha yüksektir. Sonunda satın almaya karar verdim kapasitör kapasite ölçer. Kabul edilebilir özelliklere sahip en ucuz olanı seçtim. XC6013L'yi seçtim:

Bu cihaz güzel bir kutu içinde gelir. Doğru, kutuda başka bir multimetrenin resmi var:

Ve üstte bu cihazın modelini gösteren bir çıkartma var; Çinlilerin muhtemelen yeterli kutusu yok:

Cihaz, kauçuğa benzer yumuşak plastikten yapılmış koruyucu sarı bir muhafaza içine yerleştirilmiştir. Elinizde ağırlık hissi veriyor, bu da cihazın ciddiyetini gösteriyor. Alt tarafta birçok kişinin işine yaramayabilecek katlanabilir bir stand var:

Kapasite ölçer, kit içerisinde sağlanan 9 voltluk Krona pil ile çalışır:

Cihazın özellikleri tek kelimeyle mükemmel. 200 pikofaraddan 20 bin mikrofarada kadar ölçüm yapabilmektedir. Amatör radyo amaçları için bu oldukça yeterli:

Cihazın üst kısmında geniş ve bilgilendirici bir sıvı kristal ekran bulunmaktadır. Altında iki düğme var. Sol tarafta mevcut kapasite okumasını ekranda sabitleyebileceğiniz kırmızı bir düğme bulunur. Sağda ise çok memnun kaldığım mavi bir düğme var - ekran arkadan aydınlatılıyor ki bu da şüphesiz bu cihazın bir avantajı. Düğmelerin arasında küçük kapasitörleri ölçmek için bir konektör bulunmaktadır. Doğru, donör kartlarından lehimlenen burç kapasitörlerini kontrol etmek mümkün değildir, çünkü temas pedleri oldukça derinde yer almaktadır. Bu nedenle, bu konektör yalnızca uzun uçlu kapasitörleri kontrol ederken kullanılabilir:

Ölçüm aralıklarını seçmek için seçicinin altında probları bağlamak için bir konektör bulunur. Bu arada, problar cihazın koruyucu kasasıyla aynı malzemeden yapılmıştır; dokunuşları oldukça yumuşaktır:

Şüphesiz cihazın en önemli işlevi de vardır - pikofarad kategorisinde kapasitansları ölçerken sıfır okuma ayarlamak. Sonraki iki fotoğrafta açıkça görülebileceği gibi. Burada bir prob kasıtlı olarak çıkarılır ve regülatör kullanılarak sıfır ayarlanır:

Burada yağ çubuğu yerine yerleştirilir. Gördüğünüz gibi probların kapasitansı okumaları etkiliyor. Artık regülatörü kullanarak sıfırı ayarlamak ve oldukça doğru olacak ölçümleri yapmak yeterli:

Şimdi cihazı çalışırken test edelim ve neler yapabileceğini görelim.

Kapasite ölçerin test edilmesi

Başlangıç ​​olarak, iyi olduğu bilinen, yeni ve donör kartlardan çıkarılmış kapasitörleri kontrol edeceğiz. İlki 120 mikrofaradda test konusu olacak. Bu yeni bir kopya. Gördüğünüz gibi okumalar biraz hafife alınıyor. Bu arada, bu tür 4 kapasitörüm var ve hiçbiri 120 mikrofarad göstermedi. Cihaz hatası olabilir. Ya da belki şimdi standartların altında bir şey yapıyorlar:

İşte tam olarak bin mikrofarad:

İki bin iki yüz mikrofarad da fena değil:

Ve işte on mikrofarad:

Şimdi yüz mikrofarad, çok iyi:

Onarım sırasında çıkarılan arızalı kapasitörleri kontrol ederken cihazın göstereceği okumalara bakalım. Gördüğünüz gibi fark belirgindir:

Sonuçlar bunlar. Elbette bazı durumlarda elektrolitik kapasitörün arızası görsel olarak görülebilir. Ancak çoğu durumda cihaz olmadan yapmak zordur. Ayrıca bu cihazı iki kart üzerinde test ettim, kapasitörleri lehimlerini sökmeden kontrol ettim. Cihaz iyi sonuçlar verdi, ancak bazı durumlarda polariteyi gözlemlemek gerekiyor. Bu nedenle böyle bir cihaz satın almanızı tavsiye ederim ve kapasitörlerin kapasitansını kendi ellerinizle ölçebilirsiniz.

Bu kapasitans ölçer ile pF birimlerinden yüzlerce mikrofarada kadar her türlü kapasitansı kolayca ölçebilirsiniz. Kapasitansı ölçmek için çeşitli yöntemler vardır. Bu proje entegrasyon yöntemini kullanıyor.

Bu yöntemi kullanmanın temel avantajı, ölçümün bir MC üzerinde oldukça doğru bir şekilde yapılabilen zaman ölçümüne dayalı olmasıdır. Bu yöntem aşağıdakiler için çok uygundur: ev yapımı metre kapasitesinin yanı sıra bir mikrodenetleyici üzerinde de kolaylıkla uygulanabilmektedir.

Kapasite ölçerin çalışma prensibi

Değerler SI birimleri, t saniye, R ohm, C farad cinsinden ifade edilir. Kapasitördeki voltajın V C1 değerine ulaştığı süre yaklaşık olarak aşağıdaki formülle ifade edilir:

Bu formülden t1 süresinin kapasitörün kapasitansı ile orantılı olduğu sonucu çıkar. Bu nedenle kapasitans, kapasitörün şarj süresinden hesaplanabilir.

Şema

Formül 2, kapasitörün 0 volttan şarj edilmesi için gereken süreyi ifade eder. Ancak sıfıra yakın gerilimle çalışmak aşağıdaki nedenlerden dolayı zordur:

• Voltaj 0 volta düşmüyor. Kapasitörün tamamen boşalması zaman alır. Bu, ölçüm sürelerinin artmasına yol açacaktır.
• Başlangıçlar arasında gereken süreZamanlayıcıyı şarj etme ve başlatma. Bu ölçüm hatasına neden olacaktır. AVR için bu kritik değildir çünkü bu yalnızca bir saat döngüsü gerektirir.
• Analog girişte kaçak akım. AVR veri sayfasına göre giriş voltajı sıfır volta yakın olduğunda akım kaçağı artıyor.

Bu zorlukları önlemek için iki eşik voltajı VC 1 (0,17 Vcc) ve VC 2 (0,5 Vcc) kullanıldı. Yüzey baskılı devre kartı Kaçak akımları en aza indirmek için temiz olmalıdır. Mikrodenetleyici için gerekli besleme voltajı 1,5VAA pil ile çalışan DC-DC dönüştürücü tarafından sağlanmaktadır. DC-DC dönüştürücü yerine kullanılması tavsiye edilir 9 Vpil ve dönüştürücü 78 L05, tercihenAyrıcakapatmaBOİaksi takdirde sorunlar ortaya çıkabilir EEPROM.

Kalibrasyon

Alt aralığı kalibre etmek için: SW1 düğmesini kullanma. Daha sonra, pin #1 ve pin #3'ü P1'e bağlayın, 1nF kapasitör takın ve SW1'e basın.

Yüksek aralığı kalibre etmek için: P1 konektörünün #4 ve #6 numaralı pinini kapatın, 100nF'lik bir kapasitör takın ve SW1'e basın.

Açıldığında "E4" yazısı, kalibrasyon değerinin EEPROM'da bulunmadığı anlamına gelir.

Kullanım

Otomatik aralık belirleme

Şarj işlemi 3,3M dirençle başlar. Kondansatör üzerindeki voltaj 130 mS'den (>57nF) daha kısa sürede 0,5 Vcc'ye ulaşmazsa, kondansatör boşalır ve yeni şarj cihazı, ancak 3,3 kOhm'luk bir direnç aracılığıyla. Kondansatör üzerindeki voltaj 1 saniyede 0,5 Vcc'ye (>440μF) ulaşmazsa “E2” yazısı. Zaman ölçüldüğünde kapasite hesaplanır ve görüntülenir. Son bölüm ölçüm aralığını (pF, nF, µF) görüntüler.

Kelepçe

Soketin bir kısmını kelepçe olarak kullanabilirsiniz. Küçük kapasitansları (pikofarad birimleri) ölçerken, uzun kabloların kullanılması istenmez.

Bu yazıda en çok vereceğiz tüm talimatlar Nitelikli ustaların yardımı olmadan kendi ellerinizle bir kapasitör kapasite ölçer yapmanıza olanak sağlayacak.

Ne yazık ki, ekipman sıklıkla başarısız oluyor. Çoğu zaman bir sebep vardır - elektrolitik kapasitörün ortaya çıkışı. Tüm radyo amatörleri, cihaz muhafazasının sıkılığının ihlali nedeniyle ortaya çıkan sözde "kurumaya" aşinadır. Nominal kapasitanstaki azalma nedeniyle reaktans artar.

Ayrıca çalışma sırasında elektrokimyasal reaksiyonlar oluşmaya başlar, terminal bağlantılarını tahrip ederler. Sonuç olarak kontaklar kopar ve bazen onlarca Ohm'a ulaşan bir kontak direnci oluşur. Çalışma kapasitörüne bir direnç bağlandığında da aynı şey olacaktır. Aynı seri direncin varlığı çalışmayı olumsuz etkileyecektir elektronik cihaz devredeki kapasitörlerin tüm çalışması bozulacaktır.

Üç ila beş ohm aralığındaki direncin güçlü etkisi nedeniyle, anahtarlamalı güç kaynakları kullanılamaz hale gelir, çünkü içlerindeki pahalı transistörler ve mikro devreler yanar. Cihazın montajı sırasında parçalar kontrol edilmişse ve kurulum sırasında herhangi bir hata yapılmamışsa kurulumunda herhangi bir sorun yaşanmayacaktır.

Bu arada, Aliexpress'de yeni bir havya aramanızı öneririz - BAĞLANTI (harika yorumlar). Veya VseInstrumenty.ru mağazasında bazı lehimleme ekipmanları arayın - havyaların bulunduğu bölüme bağlantı .

Şema, çalışma prensibi, cihaz

Bu devre işlemsel yükselteç kullanılarak kullanılır. Kendi ellerimizle yapacağımız cihaz, birkaç pikofaraddan bir mikrofarad aralığındaki kapasitörlerin kapasitansını ölçmemize olanak tanıyacak.

Verilen diyagramı anlayalım:

• Alt bantlar. Birimin 6 “alt aralığı” vardır, bunların üst limitleri 10, 100'dür; 1000 pF'nin yanı sıra 0,01, 0,1 ve 1 µF. Kapasitans, mikroampermetrenin ölçüm ızgarası kullanılarak ölçülür.
• Amaç. Cihazın çalışmasının temeli alternatif akımı ölçmektir; incelenmesi gereken kapasitörden geçer.
• DA 1 amplifikatörü bir puls üreteci içerir. Tekrarlamalarının salınımları, kapasitörlerin C1-C6 kapasitansına ve ayrıca "ayar" direnci R5'in geçiş anahtarının konumuna bağlıdır. Frekans 100 Hz ila 200 kHz arasında değişecektir. Kırpma direnci R1 için jeneratörün çıkışındaki orantılı bir salınım modelini belirliyoruz.
• Diyagramda belirtilen D 3 ve D 6 gibi diyotlar, dirençler (ayarlanmış) R 7-R 11, mikro ampermetre RA 1, alternatif akım ölçerin kendisini oluşturur. Mikroampermetrenin içindeki direnç 3 kOhm'dan fazla olmamalıdır, böylece ölçüm hatası 10 pF'ye kadar olan aralıkta yüzde on'u aşmaz.
• Düzeltici dirençler R 7 - R 11, P A 1 ile paralel olarak diğer alt aralıklara bağlanır. İstenilen ölçüm alt aralığı, SA 1 geçiş anahtarı kullanılarak ayarlanır. Bir kontak kategorisi, jeneratördeki kapasitörleri (frekans ayarı) C 1 ve C 6'yı değiştirir, ikincisi göstergedeki dirençleri değiştirir.
• Cihazın enerji alabilmesi için 2 kutuplu stabilize bir kaynağa (8 ila 15 V arası voltaj) ihtiyacı vardır. Frekans ayar kapasitörünün değerleri %20 oranında değişebilir ancak kendilerinin de yüksek zamansal ve sıcaklık kararlılığına sahip olmaları gerekir.

Elbette fiziği anlamayan sıradan bir insan için bunların hepsi karmaşık görünebilir, ancak kendi ellerinizle bir kapasitör kapasitansı ölçer yapmak için belirli bilgi ve becerilere sahip olmanız gerektiğini anlamalısınız. Daha sonra cihazın nasıl kurulacağından bahsedelim.

Ölçüm cihazının kurulumu

Doğru ayarı yapmak için talimatları izleyin:

1. İlk olarak, R1 direnci kullanılarak salınımların simetrisi elde edilir. R5 direncinin “kaydırıcısı” ortadadır.
2. Bir sonraki adım, 10 pf referans kapasitörünü cx işaretli terminallere bağlamaktır. Direnç R5'i kullanarak mikroampermetre iğnesini referans kapasitörün kapasitansının karşılık gelen ölçeğine getirin.
3. Daha sonra jeneratör çıkışındaki salınım şekli kontrol edilir. Kalibrasyon tüm alt aralıklarda gerçekleştirilir; burada R7 ve R11 dirençleri kullanılır.

Cihazın mekanizması farklı olabilir. Boyut parametreleri mikroampermetrenin tipine bağlıdır. Cihazla çalışırken özel bir özellik yoktur.

Farklı sayaç modelleri oluşturma

AVR serisi modeli

Değişken bir transistöre dayalı böyle bir ölçüm cihazı yapabilirsiniz. İşte talimatlar:

1. Bir kontaktör seçiyoruz;
2. Çıkış voltajını ölçüyoruz;
3. kapasitans ölçerdeki negatif direnç 45 ohm'dan fazla değildir;
4. İletkenlik 40 mikron ise aşırı yük 4 Amper olacaktır;
5. Ölçüm doğruluğunu artırmak için karşılaştırıcıları kullanmanız gerekir;
6. Ağır yük durumunda darbe gürültüsünden korkmadıkları için yalnızca açık filtrelerin kullanılmasının daha iyi olduğu kanısındayız;
7. Ayrıca kutup stabilizatörlerinin kullanılması tavsiye edilir, ancak yalnızca ızgara karşılaştırıcıları cihazı değiştirmek için uygun değildir;

Kapasitans ölçeri açmadan önce, iyi yapılmış cihazlar için yaklaşık 40 ohm olması gereken direnci ölçmeniz gerekir. Ancak değişiklik sıklığına bağlı olarak gösterge farklılık gösterebilir.

Aşağıdaki videodan kendi ellerinizle kapasitör kapasite ölçerin nasıl yapılacağı hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Video talimatları

İnternette Dijital Kapasite Ölçer makalesini keşfettiğimde bu ölçeri yapmak istedim. Ancak AT90S2313 mikrodenetleyicisi elimizde değildi ve LED göstergeler ortak bir anot ile. Ancak DIP paketinde ATMEGA16 ve dört basamaklı yedi bölümlü sıvı kristal ekran vardı. Mikrodenetleyici pinleri onu doğrudan LCD'ye bağlamak için yeterliydi. Böylece, sayaç yalnızca bir mikro devre (aslında ikinci bir tane var - bir voltaj dengeleyici), bir transistör, bir diyot, bir avuç direnç kapasitör, üç konektör ve bir düğme ile basitleştirildi. kompakt ve kullanımı kolaydır. Artık bir kapasitörün kapasitansının nasıl ölçüleceğine dair hiçbir sorum yok. Bu, özellikle birkaç pikofarad (ve hatta bir pikofaradın kesirleri) kapasitesine sahip SMD kapasitörleri için önemlidir; bunları herhangi bir panoya lehimlemeden önce her zaman kontrol ederim. Artık pek çok masaüstü ve taşınabilir ölçüm cihazı mevcut olup, bunların imalatçıları 0,1 pF'lik daha düşük bir kapasitans ölçüm limiti ve bu tür küçük kapasitansları ölçmek için yeterli doğruluk talep etmektedir. Ancak birçoğunda ölçümler oldukça düşük bir frekansta (birkaç kilohertz) gerçekleştirilir. Soru şu: Bu koşullar altında (ölçülen şeye paralel olarak daha büyük bir kapasitör bağlansa bile) kabul edilebilir ölçüm doğruluğu elde etmek mümkün müdür? Ek olarak, internette bir mikrodenetleyici üzerinde RLC sayaç devresinin oldukça fazla klonunu bulabilirsiniz ve işlemsel yükselteç(elektromanyetik röle ve bir veya iki satırlı LCD ile aynı). Ancak küçük kapların bu tür cihazlarla “insanca” ölçülmesi mümkün değil. Diğer birçok cihazın aksine, bu ölçüm cihazı özellikle küçük kapasitans değerlerini ölçmek için tasarlanmıştır.

Küçük endüktansların (nanogenry birimleri) ölçülmesine gelince, bunun için firmamızın ürettiği RigExpert AA-230 analizörünü başarıyla kullanıyorum.

Kapasite ölçer fotoğrafı:

Kapasite ölçer parametreleri

Ölçüm aralığı: 1 pF ila yaklaşık 470 µF.
Ölçüm sınırları: otomatik geçiş sınırlar – 0...56 nF (alt sınır) ve 56 nF...470 µF (üst sınır).
Gösterge: üç anlamlı rakam (10 pF'den küçük kapasitanslar için iki rakam).
Kontrol: Sıfırlama ve kalibrasyon için tek tuş.
Kalibrasyon: tek seferlik, iki referans kapasitör kullanılarak, 100 pF ve 100 nF.

Mikrodenetleyici pinlerinin çoğu LCD'ye bağlıdır. Bazılarında ayrıca mikro denetleyicinin (ByteBlaster) devre içi programlanması için bir konektör bulunur. Kapasitans ölçüm devresinde, karşılaştırıcı girişleri AIN0 ve AIN1, ölçüm limitleri kontrol çıkışı (bir transistör kullanılarak) ve seçim çıkışı dahil olmak üzere dört pin kullanılır. eşik voltajı. Mikrodenetleyicinin kalan tek pinine bir buton bağlanır.

+5 V voltaj dengeleyici geleneksel devreye göre monte edilir.

Gösterge yedi bölümlü, 4 karakterli ve bölümlerin doğrudan bağlantısı olan (yani çoğul olmayan). Ne yazık ki LCD'de herhangi bir işaret yoktu. AND ve Varitronix gibi birçok şirketin göstergeleri aynı pin düzenine ve boyutlara (51×23 mm) sahiptir.

Diyagram aşağıda gösterilmiştir (şemada “kutupların ters çevrilmesine” karşı koruma diyotu gösterilmemektedir; güç konnektörünün bunun üzerinden bağlanması önerilir):

Mikrodenetleyici programı

ATMEGA16 “minik” seriden değil “MEGA” serisinden olduğu için bir assembler programı yazmanın pek bir anlamı yok. C dilinde bunu çok daha hızlı ve daha basit hale getirmek mümkündür ve mikrodenetleyicideki yeterli miktarda flash bellek, kapasiteyi hesaplarken yerleşik kayan nokta işlevleri kitaplığını kullanmanıza olanak tanır.

Mikrodenetleyici kapasitans ölçümünü iki adımda gerçekleştirir. Öncelikle kapasitörün 3,3 MOhm (alt limit) dirençli bir direnç üzerinden şarj olma süresi belirlenir. Gerekli voltaja 0,15 saniye içinde ulaşılamazsa (yaklaşık 56 pF kapasitansa karşılık gelir), kapasitör 3,3 kOhm'luk bir direnç (üst ölçüm sınırı) aracılığıyla tekrar şarj edilir.

Bu durumda, mikrodenetleyici önce kapasitörü 100 Ohm'luk bir direnç aracılığıyla boşaltır ve ardından 0,17 V'luk bir voltaja şarj eder. Ancak bundan sonra 2,5 V'luk bir voltaja (besleme voltajının yarısı) kadar şarj süresi ölçülür. Bundan sonra ölçüm döngüsü tekrarlanır.

Sonucun çıktısı alınırken, LCD terminallerine yaklaşık 78 Hz frekanslı alternatif kutuplu bir voltaj (ortak teline göre) uygulanır. Yeterince yüksek bir frekans, göstergenin titremesini tamamen ortadan kaldırır.

Kondansatör - eleman elektrik devresi bir dielektrikle ayrılmış iletken elektrotlardan (plakalardan) oluşur. Elektrik kapasitesini kullanacak şekilde tasarlanmıştır. U voltajının uygulandığı C kapasitansına sahip bir kapasitör, bir tarafta Q, diğer tarafta Q yükünü biriktirir. Buradaki kapasitans farad cinsinden, voltaj volt cinsinden, yük ise coulomb cinsindendir. 1 F kapasiteli bir kapasitörden 1 A akım geçtiğinde voltaj 1 saniyede 1 V değişir.

Bir faradın büyük bir kapasitansı vardır, bu nedenle genellikle mikrofaradlar (μF) veya pikofaradlar (pF) kullanılır. 1F = 106 µF = 109 nF = 1012 pF. Uygulamada birkaç pikofaraddan onbinlerce mikrofarada kadar değişen değerler kullanılmaktadır. Bir kapasitörün şarj akımı, bir dirençten geçen akımdan farklıdır. Bu, voltajın büyüklüğüne değil, ikincisinin değişim hızına bağlıdır. Bu nedenle kapasitans ölçümleri, kapasitörün özelliklerine göre özel devre tasarımları gerektirir.

Kapasitörlerdeki tanımlar

Kapasitans değerini belirlemenin en kolay yolu kapasitör gövdesi üzerindeki işaretlerdir.

50 V nominal voltaj için tasarlanmış, 22000 μF kapasiteli elektrolitik (oksit) polar kapasitör DC. WV - çalışma voltajı tanımı vardır. Polar olmayan bir kapasitörün işareti, alternatif akım devrelerinde çalışma olasılığını belirtmelidir. yüksek voltaj(220VAC).

330000 pF (0,33 µF) kapasiteli film kapasitörü. Bu durumda değer, sıfır sayısını gösteren üç basamaklı bir sayının son basamağıyla belirlenir. Aşağıdaki harf burada izin verilen hatayı gösterir - %5. Üçüncü rakam 8 veya 9 olabilir. Daha sonra ilk ikisi sırasıyla 0,01 veya 0,1 ile çarpılır.

100 pF'ye kadar olan kapasitanslar, nadir istisnalar dışında, karşılık gelen sayıyla işaretlenmiştir. Bu, ürün hakkında veri elde etmek için yeterlidir; kapasitörlerin büyük çoğunluğu bu şekilde işaretlenmiştir. Üretici, her zaman deşifre edilmesi mümkün olmayan kendi benzersiz tanımlarını bulabilir. Bu özellikle aşağıdakiler için geçerlidir: renk kodu yerli ürünler. Kapasiteyi silinmiş işaretlerle tanımak imkansızdır, böyle bir durumda ölçüm yapmadan yapamazsınız.

Elektrik mühendisliği formüllerini kullanarak hesaplamalar

En basit RC devresi paralel bağlanmış bir direnç ve bir kapasitörden oluşur.

Matematiksel dönüşümler (burada verilmemiştir) gerçekleştirildikten sonra devrenin özellikleri belirlenir ve bundan, yüklü bir kapasitör bir dirence bağlanırsa grafikte gösterildiği gibi deşarj olacağı sonucu çıkar.

RC çarpımına devrenin zaman sabiti denir. R ohm ve C farad cinsinden olduğunda RC çarpımı saniyeye karşılık gelir. 1 μF kapasitans ve 1 kOhm direnç için zaman sabiti 1 ms'dir, eğer kapasitör 1 V'luk bir voltaja şarj edilmişse, bir direnç bağlandığında devredeki akım 1 mA olacaktır. Şarj sırasında kapasitör üzerindeki voltaj t ≥ RC zamanında Vo'ya ulaşacaktır. Uygulamada şu kural geçerlidir: 5 RC'lik bir sürede kapasitör %99 oranında şarj edilecek veya deşarj olacaktır. Diğer değerlerde voltaj katlanarak değişecektir. 2.2 RC'de %90, 3 RC'de ise %95 olacaktır. Bu bilgi, basit cihazlar kullanılarak kapasitenin hesaplanması için yeterlidir.

Ölçüm devresi

Bilinmeyen bir kapasitörün kapasitansını belirlemek için onu bir direnç ve güç kaynağından oluşan bir devreye dahil etmelisiniz. Giriş voltajı, kondansatörün nominal voltajından biraz daha düşük seçilir; bilinmiyorsa 10–12 volt yeterli olacaktır. Ayrıca bir kronometreye de ihtiyacınız var. Güç kaynağının iç direncinin devre parametreleri üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için girişe bir anahtar takılmalıdır.

Direnç deneysel olarak, daha çok zamanlama kolaylığı açısından, çoğu durumda beş ila on kiloohm arasında seçilir. Kapasitör üzerindeki voltaj bir voltmetre ile izlenir. Zaman, gücün açıldığı andan itibaren sayılır - şarj edilirken ve kapatılırken, eğer deşarj kontrol ediliyorsa. Direnç ve zaman değerleri bilinen kapasitans, t = RC formülü kullanılarak hesaplanır.

Kapasitörün deşarj süresini saymak ve değerleri başlangıç ​​​​voltajının% 90'ı veya% 95'i olarak işaretlemek daha uygundur; bu durumda hesaplama 2.2t = 2.2RC ve 3t = 3RC formülleri kullanılarak yapılır; . Bu sayede elektrolitik kapasitörlerin kapasitansını zaman, voltaj ve direnç ölçüm hatalarına göre belirlenen doğrulukla öğrenebilirsiniz. Seramik ve diğer küçük kapasitanslar için kullanmak, 50 Hz'lik bir transformatör kullanmak ve kapasitansı hesaplamak öngörülemeyen bir hata verir.

Ölçüm aletleri

Kapasitansı ölçmek için en erişilebilir yöntem, bu özelliğe sahip, yaygın olarak kullanılan bir multimetredir.

Çoğu durumda, bu tür cihazlar, standart uygulamalar için yeterli olan onlarca mikrofaradlık bir üst ölçüm sınırına sahiptir. Okuma hatası %1'i geçmez ve kapasiteyle orantılıdır. Kontrol etmek için kapasitör uçlarını amaçlanan soketlere takın ve değerleri okuyun; tüm süreç minimum zaman alır. Bu işlev tüm multimetre modellerinde mevcut değildir, ancak genellikle farklı ölçüm limitleri ve kapasitör bağlama yöntemleriyle bulunur. Daha fazlasını belirlemek için ayrıntılı özellikler kapasitör (tanjant kaybı ve diğerleri), belirli bir görev için tasarlanmış diğer cihazlar kullanılır ve genellikle sabit cihazlardır.

Ölçüm devresi esas olarak köprü yöntemini uygular. Özel mesleki alanlarda sınırlı olarak kullanılırlar ve yaygın olarak kullanılmazlar.

Ev yapımı C-metre

Balistik galvanometre ve direnç depolu köprü devreleri gibi çeşitli egzotik çözümleri hesaba katmadan, acemi bir radyo amatörü basit bir cihaz veya bir multimetre için bir bağlantı yapabilir. Yaygın olarak kullanılan 555 serisi çip bu amaçlara oldukça uygundur. Bu, yerleşik bir dijital karşılaştırıcıya sahip gerçek zamanlı bir zamanlayıcıdır ve bu durumda jeneratör olarak kullanılır.

Dikdörtgen darbelerin frekansı, SA1 anahtarı kullanılarak R1–R8 dirençleri ve C1, C2 kapasitörleri seçilerek ayarlanır ve şuna eşittir: 25 kHz, 2,5 kHz, 250 Hz, 25Hz - 1, 2, 3 ve 4–8 anahtar konumlarına karşılık gelir . Kapasitör Cx, VD1 diyotu aracılığıyla sabit bir voltaja kadar darbe tekrarlama hızında şarj edilir. Boşalma, R10, R12–R15 dirençleri arasındaki bir duraklama sırasında meydana gelir. Bu sırada, Cx kapasitansına bağlı olarak süreli bir darbe oluşturulur (kapasitans ne kadar büyük olursa darbe o kadar uzun olur). R11 C3 entegre devresinden geçtikten sonra, çıkışta darbe uzunluğuna karşılık gelen ve Cx kapasitansının değeriyle orantılı bir voltaj belirir. 200 mV sınırındaki voltajı ölçmek için buraya bir multimetre (X 1) bağlanır. SA1 anahtarının konumları (ilkinden başlayarak) şu limitlere karşılık gelir: 20 pF, 200 pF, 2 nF, 20 nF, 0,2 µF, 2 µF, 20 µF, 200 µF.

Yapının ayarının ileride kullanılacak bir cihazla yapılması gerekmektedir. Ayarlama için kapasitörler, ölçüm alt aralıklarına eşit kapasitede ve mümkün olduğu kadar doğru bir şekilde seçilmelidir, hata buna bağlı olacaktır. Seçilen kondansatörler tek tek X1'e bağlanır. Her şeyden önce, 20 pF–20 nF alt aralıkları ayarlanır; bunun için ilgili multimetre okumalarını elde etmek için ilgili düzeltme dirençleri R1, R3, R5, R7 kullanılır; Seri bağlı dirençler. Diğer alt aralıklarda (0,2 µF–200 µF) kalibrasyon R12–R15 dirençleriyle gerçekleştirilir.

Bir güç kaynağı seçerken, darbelerin genliğinin doğrudan kararlılığına bağlı olduğu dikkate alınmalıdır. 78xx serisinin entegre stabilizatörleri burada oldukça uygulanabilir. Devre 20-30 miliamperden fazla olmayan bir akım tüketir ve 47-100 mikrofarad kapasiteli bir filtre kapasitörü yeterli olacaktır. Tüm koşullar yerine getirilirse ölçüm hatası yaklaşık% 5 olabilir; yapının kapasitansının ve zamanlayıcının çıkış direncinin etkisinden dolayı ilk ve son alt aralıklarda% 20'ye yükselir. Aşırı sınırlarda çalışırken bu dikkate alınmalıdır.

İnşaat ve ayrıntılar

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

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

R3, R7 68k R14 120 C3 0.47mkF

R4, R8 510k R15 13

Diyot VD1 - düşük kaçak akıma sahip herhangi bir düşük güçlü darbeli film kapasitörleri. Mikro devre 555 serisinden herhangi biridir (LM555, NE555 ve diğerleri), Rus analogu KR1006VI1'dir. Sayaç, yüksek giriş empedansına sahip ve buna göre kalibre edilmiş hemen hemen her voltmetre olabilir. Güç kaynağının 0,1 A akımda 5–15 volt çıkışa sahip olması gerekir. Sabit voltajlı stabilizatörler uygundur: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

PCB seçeneği ve bileşen düzeni

Konuyla ilgili video