Приставка к мультиметру для измерения ёмкости конденсаторов
Приставка к мультиметру для измерения ёмкости конденсаторов.
С помощью простой приставки к цифровому мультиметру можно измерять ёмкости конденсаторов в диапазоне 2 пф…200 мкф. Она собрана на двух микросхемах, одна из которых — интегральный таймер.
Схема приставки приведена на рис. 1. Принцип её работы основан на периодической зарядке измеряемого конденсатора до фиксированного напряжения и последующей его разрядке через эталонный резистор. На микросхеме DA2 собран генератор прямоугольных импульсов, частоту которых устанавливают выбором одного из токозадающих резисторов R1—R8 и конденсаторов СЗ, С4 переключателем SA1; с помощью секции SA1.3 переключают эталонные резисторы R12—R15. Амплитуду импульсов генератора на микросхеме DA2 поддерживает интегральный стабилизатор напряжения на DA1.
Работает приставка следующим образом. После подключения проверяемого конденсатора С„ к гнездам XS3 в момент появления импульса напряжения на выходе DA2 происходит его быстрая зарядка через диод VD2. Во время паузы конденсатор разряжается через эталонное сопротивление, и при этом формируется импульс, длительность которого пропорциональна ёмкости конденсатора Сх. Эти импульсы поступают на интегрирующую цепочку R11С5, на выходе которой образуется напряжение, пропорциональное длительности этих импульсов и, соответственно, ёмкости измеряемого конденсатора. К выходу этой цепи и подключают мультиметр в режиме измерения напряжения на пределе 200 мВ.
Генератор вырабатывает импульсы с частотой следования примерно 25 кГц (положение 1 переключателя SA1, поддиапазон 20 пФ); 2,5 кГц (положение 2, 200 пФ); 250 Гц (положение 3, 2000 пФ) и 25 Гц (положения 4—8, поддиапазоны 0,02— 200 мкф). Для повышения экономичности напряжение питания на приставку подается через кнопку SB1 только на время измерения. Это позволяет питать устройство от автономного источника, например, батарей «Крона», «Корунд», «Ника» 7Д-0.125. Максимальный ток, потребляемый приставкой при измерении ёмкости полярных конденсаторов на поддиапазоне 200 мкФ, составляет 25…30 мА. На поддиапазоне 20 мкф он уменьшается примерно в полтора раза, а на остальных составляет 10…12 мА. Диод VD1 предохраняет приставку от подачи напряжения обратной полярности.
Большинство деталей приставки размещено на печатной плате размерами 32×24 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, эскиз которой приведен на рис. 2, расстановка элементов — на рис. 3. Плата размещена в металлическом или пластмассовом корпусе. На нём установлены переключатель, кнопка, а также гнезда и разъемы. Остальные детали смонтированы либо на гнездах, либо на переключателе и кнопке навесным монтажом.
В устройстве можно применить детали: DA2 — М1006ВИ1 (но при этом придется скорректировать печатную плату), диоды — любые импульсные, полярные конденсаторы С1, С2 — групп К50, К52, К53, СЗ — К73, С4 — КМ, К10-17. Подстроечные резисторы — СПЗ-19 или аналогичные, постоянные — МЛТ, С2-33. Кнопка SB1 с самовозвратом (без фиксации) любого типа, например КМ, переключатель — ПГ2 или аналогичный на три направления и не менее восьми положений.
Гнёзда разъемов Х1, Х2, Х4, Х5 — любые, подходящие к соединительным шнурам, в качестве разъёма XS3 была использована половина панельки для микросхемы.
Налаживание приставки проводят совместно с мультиметром, с которым предполагается её использовать. Потребуются эталонные конденсаторы, ёмкость которых предварительно измерена с точностью не хуже 1…2 %. Для каждого поддиапазона нужен такой конденсатор с ёмкостью, соответствующей предельному значению или несколько меньшей. После проверки правильности монтажа и работоспособности приставки её налаживание начинают с поддиапазона 20 пФ. Для этого подключают эталонный конденсатор и подстроенным резистором R1 добиваются показаний мультиметра (на пределе измерения 200 мВ), соответствующих ёмкости конденсатора. Аналогичную процедуру проводят на поддиапазоне 200 пФ, но на этот раз с помощью резистора R3. Так же калибруют приставку на следующем поддиапазоне 2000 пФ резистором R5, а на под-диапазоне 0,02 мкФ — резистором R7. Если изменения сопротивления подстроенных резисторов для получения калибровки не хватает, придется изменить сопротивление соответствующего постоянного резистора (R2, R4, R6, R8). После калибровки на указанных пределах измерения движки подстроенных резисторов перемещать уже нельзя.
На поддиапазонах с пределами от 0,2 мкФ до 200 мкФ калибровка приставки осуществляется подбором резисторов R12—R15 соответственно, их размещают непосредственно на переключателе SA1. При этом резисторы R12—R15, возможно, придется составить, по крайней мере, из двух последовательно включённых.
Если настройку проводить тщательно с применением конденсаторов, ёмкость которых измерена с указанной выше точностью, то погрешность измерения приставки совместно с хорошим мультиметром составит не более 5 %, за исключением первого и восьмого поддиапазонов. На первом поддиапазоне при измерении конденсаторов ёмкостью менее 5 пФ погрешность возрастает до 20…30 % из-за влияния ёмкости монтажа и диода VD2, но эта погрешность может быть легко учтена. На последнем поддиапазоне из-за влияния выходного сопротивления микросхемы DA2 погрешность также возрастает до 20…30 %, но и она поддается учёту.
И. Нечаев, г. Курск. Радио №8, 1999г.
