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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Semplice misuratore di capacità digitale MASTER S. Enciclopedia di radioelettronica ed elettrotecnica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Nel lavoro quotidiano, i radioamatori devono spesso determinare i dati degli elementi radio. Se misurare la resistenza di un resistore non è difficile, puoi utilizzare un normale multimetro, quindi con i condensatori la situazione è più complicata. Accade che l'iscrizione sul corpo della parte venga cancellata o che il contenitore sia contrassegnato con un codice sconosciuto. A volte è necessaria una selezione precisa della capacità (nei circuiti di impostazione del tempo e della frequenza, nei filtri, nei circuiti risonanti, ecc.). In tutti questi casi vi aiuterà un semplice dispositivo, la cui descrizione dettagliata iniziamo a pubblicare in questo numero. SCOPO E DATI TECNICI Il misuratore di capacità digitale è progettato per misurare la capacità dei condensatori da pochi picofarad a 9 microfarad o più, in base al numero di traboccamenti del misuratore. La presenza di una tensione di polarizzazione costante (non più di 999 V) all'ingresso del dispositivo consente di misurare la capacità di condensatori sia non polari che polari. Utilizzando un capacimetro, è possibile selezionare o scartare rapidamente i condensatori, che sono uno dei componenti più inaffidabili delle apparecchiature radio, che di solito vengono scoperti durante la loro produzione o riparazione. I condensatori all'ossido inclusi in circuiti a resistenza relativamente elevata possono essere testati con questo dispositivo senza dissaldare i conduttori. Inoltre, è possibile utilizzare un capacimetro per misurare la lunghezza dei cavi coassiali o la distanza da un'interruzione. In questo caso si misura la capacità del cavo e il valore risultante viene diviso per la capacità lineare (un metro) del cavo, presa da un libro di consultazione o ottenuta sperimentalmente. Ad esempio, la capacità lineare del cavo RK-75 è di circa 67 pF, indipendentemente dal suo diametro. Il misuratore di capacità digitale ha un indicatore digitale a quattro cifre e tre limiti di misurazione: 1 - 9999 pF; 1 - 9999 nF; 1 - 9999 µF. La precisione della misurazione è del 2,5% ± l'unità meno significativa dell'intervallo selezionato ad una temperatura ambiente di 20°C. L'errore di temperatura nell'intervallo da +5 a +35°C non supera lo 0,25% per 1°C (limite "pF"], ±0,08% per 1°C (limite "nF" e "uF"). il dispositivo - non più di 150x88x48 mm. L'aspetto del misuratore di capacità digitale "Master C" è mostrato in fig. uno.
Il dispositivo non contiene parti scarse o costose ed è facile da configurare, il che lo rende facile da usare anche per i principianti. Se lo si desidera, è possibile aumentare il numero di limiti di misurazione restringendo l'intervallo di ciascuno. Ciò complicherà leggermente la progettazione del dispositivo (sarà necessario installare un altro interruttore), ma aumenterà la precisione delle misurazioni. PRINCIPIO DI AZIONE Passiamo allo schema funzionale del capacimetro (Fig. 2). L'idea principale della sua creazione è presa in prestito da [1]. La capacità misurata Cx è collegata al generatore di impulsi del periodo di misurazione (PPG). Il periodo degli impulsi generati è proporzionale a Cx. Vengono continuamente alimentati al generatore di impulsi di controllo del conto. Sulla base del segnale di autorizzazione, che viene generato ogni 0,8...1,0 con il generatore di cicli, il formatore di impulsi di controllo produce un singolo impulso, la cui durata è uguale a un periodo di impulso sull'uscita GUI.
Sul fronte iniziale di questo impulso, il formatore di impulso di ripristino imposta il contatore (indicatore digitale) su zero. Inoltre al tasto arriva un impulso di comando che permette il passaggio degli impulsi di clock all'ingresso del contatore. Questi impulsi sono generati da un generatore di impulsi di clock (GTI). La loro frequenza ad ogni limite di misurazione è scelta in modo tale che durante l'azione dell'impulso di controllo il contatore riceva un numero di impulsi pari al valore numerico della capacità misurata nelle unità corrispondenti: picofarad al limite “pF”, nanofarad al limite “ limite nF”, microfarad al limite “μF”. Poiché la capacità parassita di ingresso del dispositivo stesso viene sempre aggiunta alla capacità misurata all'ingresso GUI, all'ingresso del contatore vengono ricevuti impulsi, il cui numero è numericamente uguale alla somma di queste capacità. In questo progetto, la capacità di ingresso è 10...12 pF. Affinché il contatore mostri il valore reale al limite pF, la durata dell'impulso di reset viene scelta in modo tale che il contatore non risponda ad un certo numero di primi impulsi, il cui numero corrisponde alla capacità parassita di ingresso del dispositivo. Per maggiore chiarezza di quanto sopra, in Fig. La Figura 3 mostra i diagrammi temporali che spiegano il funzionamento dei componenti principali del capacimetro, indicando i punti dello schema elettrico in cui è possibile osservare questi impulsi.
SCHEMA PRINCIPALE Lo schema schematico di un capacimetro digitale è mostrato in Fig. 4. Il GIP è un multivibratore basato su un trigger Schmitt, costituito da un elemento DD1.3 e transistor VT1, VT2. Serve a convertire il valore della capacità misurata in un intervallo di tempo. I diodi VD1, VD2, il resistore R9 e il fusibile FU1 proteggono il dispositivo da danni quando collegato all'ingresso di un condensatore carico. Il condensatore C7 e il resistore R10 migliorano la linearità delle letture quando si misurano piccole capacità al limite pF. Il periodo di oscillazione del multivibratore è determinato dalla capacità collegata al suo ingresso e dalla resistenza di uno dei resistori nel circuito di feedback - R14, R15 o R16, a seconda del limite di misurazione selezionato. I transistor VT1 e VT2 servono ad "amplificare" l'uscita del trigger Schmitt, che ne migliora il funzionamento al limite "uF".
(clicca per ingrandire) Il condensatore C10 limita la frequenza degli impulsi all'uscita del microcircuito DD1.3 al limite "uF" in quei momenti in cui il condensatore misurato non è collegato all'ingresso. Senza il condensatore C10, la frequenza degli impulsi del multivibratore in tali momenti aumenta a 4...5 MHz, il che può portare al funzionamento errato dei trigger DD2.1, DD2.2 e al costante lampeggiamento dei numeri sugli indicatori. Il condensatore C9 svolge funzioni simili al limite "nF", ma il suo compito principale è ridurre il livello di interferenza sull'ingresso DD1.3 dagli impulsi GTI al limite "pF" ("messa a terra" del ponticello tra i contatti degli interruttori SB1.2 .3.2 - SBXNUMX). La GTI è assemblata sull'elemento DD1.1. Il periodo delle sue oscillazioni al limite pF è determinato dalla capacità del condensatore C3 e dalla resistenza dei resistori nel circuito di retroazione R1, R6. Ai limiti “nF” e “uF”, i condensatori C3 o C1 sono collegati al condensatore C2 con catene di resistori ad alta resistenza per aumentare il periodo di oscillazione. La frequenza di clock al limite pF, nF e µF è di circa 2 MHz, 125 e 1,5 kHz. Il generatore di cicli è un multivibratore basato sull'elemento DD1.2. Genera impulsi che determinano il tempo tra i cicli di misurazione o il tempo di ritenzione della lettura. I trigger DD2.1 e DD2.2 formano un formatore di impulsi di controllo, che serve a generare un impulso la cui durata è pari alla durata di un periodo di oscillazione della GUI, ovvero il tempo di carica e scarica del condensatore misurato. Questo metodo di generazione degli impulsi di controllo consente di aumentare la precisione quando si misura la capacità di condensatori con correnti di dispersione elevate (l'aumento del tempo di carica è compensato da una diminuzione del tempo di scarica). Il tasto sull'elemento DD1.4 serve per emettere impulsi del generatore di clock al contatore DD3 - DD6 per un tempo pari alla durata dell'impulso di controllo. Il formatore di impulsi di ripristino è assemblato sul transistor VT3. Dal suo circuito collettore, un impulso di reset viene inviato al contatore elettronico prima dell'inizio di ogni nuovo ciclo di misurazione. La durata dell'impulso di ripristino viene impostata dal resistore di regolazione R11 ed è selezionata in modo tale che il contatore elettronico non risponda ai primi 10-12 impulsi di conteggio al limite pF. Negli altri limiti, la durata di questo impulso è molto più breve del periodo degli impulsi di clock e non influisce sul funzionamento del contatore. Il contatore elettronico contiene quattro nodi identici A1 - A4. Ogni nodo è costituito da un controdecodificatore decimale su un chip DD3 (DD4 - DD6) e un indicatore luminescente digitale HG1 (HG2 - HG4). Gli anodi indicatori sono collegati direttamente alle uscite del microcircuito K176IE4. Ciò semplifica il circuito dei controindicatori, tuttavia, con questo circuito di collegamento, la tensione sugli anodi (segmenti luminosi) dell'indicatore non supera la tensione di alimentazione del microcircuito (solitamente 9 V). A questa tensione, la luminosità degli indicatori (soprattutto quelli usati) potrebbe essere insufficiente; inoltre, l'irregolarità del bagliore dei singoli indicatori diventa più pronunciata. Per aumentare ed equalizzare la luminosità degli indicatori luminescenti, la tensione di alimentazione dei microcircuiti del controdecodificatore è leggermente troppo alta (9,5...9,7 V), il che è abbastanza accettabile. Inoltre, ai filamenti (catodi) degli indicatori viene applicata una piccola polarizzazione negativa (2,5...2,8 V) rispetto al filo comune. In questo caso la tensione sui segmenti anodici degli indicatori rispetto al catodo cambia da 2,5...2,8 V (il segmento è spento) a 12,0...12,5 V (il segmento è acceso). Ciò aumenta significativamente la luminosità dei segmenti e riduce la differenza nella luminosità dei singoli indicatori [2]. L'alimentazione del dispositivo utilizza un trasformatore unificato di tipo T10-220-50, ampiamente utilizzato nelle vecchie calcolatrici. Al minimo produce una tensione di circa 40 V (pin 3 e 4) e 1,9 + 1,9 V (pin 5, 7 e 6, 7). Per ridurre queste tensioni a quelle richieste, un elemento di smorzamento reattivo, il condensatore C13, è collegato al circuito dell'avvolgimento primario. Riduce la tensione sull'avvolgimento primario a circa 100...110 V. Gli avvolgimenti secondari vengono ridotti di conseguenza. Lo svantaggio principale di questo metodo di riduzione della tensione è il forte aumento della resistenza di uscita dell'alimentatore. Pertanto, per ridurre le variazioni della tensione raddrizzata, a seconda del carico, i diodi zener VD14, VD4 sono collegati in parallelo con il condensatore di livellamento C5. Insieme al condensatore C13 formano uno stabilizzatore parametrico. Si possono utilizzare altri trasformatori di dimensioni adeguate, anche autocostruiti, che permettono di ottenere tensioni secondarie di 12...18 V con una corrente di almeno 30 mA e 0,75...1,0 V con una corrente di 200 mA . Quando si utilizza un tale trasformatore, è necessario escludere il condensatore C13 e i diodi zener VD4 e VD5. La caduta di tensione sul LED HL1 e sul diodo VD6 crea una polarizzazione negativa sui catodi degli indicatori fluorescenti digitali. Lo stabilizzatore di tensione è assemblato utilizzando i transistor VT4 e VT5. Le caratteristiche del suo lavoro sono descritte in dettaglio in [3]. Il diodo VD8 serve a ridurre la tensione di alimentazione dei microcircuiti D1 e D2 al valore nominale (9,0 V) al fine di ridurre leggermente il consumo di corrente quando i microcircuiti funzionano ad alte frequenze. COSTRUZIONE E DETTAGLI Le parti del dispositivo sono posizionate su due circuiti stampati - superiore e inferiore - realizzati in lamina di fibra di vetro, fissati insieme da supporti metallici o plastici alti 14 mm. I montanti sul lato del trasformatore e per il montaggio dell'interruttore di alimentazione sono lunghi rispettivamente 29 e 20 mm. Sono tutti con filettatura interna MZ. Il loro diametro esterno non è superiore a 8 mm. Sulla scheda superiore, la posizione delle tracce stampate è mostrata in Fig. 5, a, ci sono microcircuiti K176IE4, indicatori digitali IV-3, due piccoli morsetti a coccodrillo per il collegamento di condensatori misurati ed elementi di protezione dell'ingresso (Fig. 5, b). Puoi utilizzare gli indicatori IV-3A, devi solo tenere conto del fatto che la loro numerazione dei pin è diversa.
(clicca per ingrandire) Le restanti parti si trovano sul pannello inferiore (Fig. 6), compresi gli elementi di alimentazione. I pulsanti P2K con fissaggio dipendente vengono utilizzati come finecorsa di misurazione. Altri tipi di interruttori funzioneranno, ma sarà necessario apportare modifiche al PCB. Quando si utilizza un interruttore a scorrimento di piccole dimensioni ZP2N o un interruttore a scorrimento simile nel circuito di commutazione, il punto comune dei contatti SB2.2 e SB3.2, collegato al contatto normalmente chiuso SB1.2, è collegato direttamente al pin 13 di DD1.3. Con questo schema di commutazione limite, il condensatore C9 viene eliminato.
Quando si apportano modifiche al design del dispositivo, è necessario tenere conto del fatto che al limite “pF”, gli impulsi di un generatore di clock con una frequenza di 2 MHz penetrano attraverso i condensatori di montaggio all'ingresso del dispositivo e possono ridurre la precisione della misurazione di piccoli condensatori. Pertanto, i conduttori dei circuiti di ingresso dovrebbero essere i più corti possibile e posizionati lontano dai circuiti di uscita del generatore di clock. È utile anche la schermatura dei circuiti di ingresso. Lo schermo è realizzato sotto forma di un quadrato di lamiera stagnata di 25x25 mm, ricoperto di nastro isolante e saldato rigidamente alla piastra portante dell'interruttore P2K collegato al filo comune in modo che si trovi sopra il microcircuito DD1 e scherma il circuiti di ingresso situati sulla scheda superiore. È meglio collegare il pin 13 dell'elemento DD1.3 all'interruttore utilizzando un filo di montaggio sottile posato sopra lo schermo. I resistori fissi sono adatti del tipo MLT-0,125 o MLT-0,25. I resistori trimmer R1, R3 e R5 sono multigiro, tipo SP5-2, SP5-3 o SPZ-39. Il resistore trimmer R11 è di piccole dimensioni, tipo SPZ-38a o SPZ-19a. Il condensatore C3 è ceramico con TKE negativo e contrassegnato con M1500 o, in casi estremi, M750. I condensatori C1 e C2 devono essere termicamente stabili, C1 - P100, PZZ, MPO, MZZ - M150, C2 - K73-16, K73-17. Il condensatore C7 è costituito da due spire con un passo di 1 mm di un conduttore: l'uscita del resistore R10, avvolto su un filo isolato che collega il pin 13 di DD1.3 all'interruttore. È meglio non tagliare la punta rimanente del terminale, poiché potrebbe essere utile nella configurazione finale del dispositivo. Il condensatore C13 è composto da due condensatori MBM da 0,25 μF a 500 V, collegati in serie. È adatto anche un condensatore K73-16 o K73-17 per una tensione di almeno 630 V. Quando si utilizzano indicatori IV-ZA più economici, è possibile installare un condensatore MBM da 0,1 μF per 1000 V. Con la scelta corretta della capacità C13, la tensione all'uscita del raddrizzatore non deve essere inferiore a 14 V quando l'ingresso del dispositivo è in cortocircuito al limite “uF”. Sono adatti anche altri tipi di condensatori consigliati da [4]. Interruttore di alimentazione della tastiera, tipo PT5-1. È adatto anche un interruttore a scorrimento PD1 o un interruttore a levetta MT1, montato su una piastra con fori per le cremagliere. Il corpo del dispositivo è costituito da parti in plastica dello spessore di 2...4 mm secondo la fig. 7.
Per la parte inferiore della custodia è meglio prendere plastica con uno spessore di almeno 3 mm. Questa parte è fissata con quattro viti MZ “a filo” ad un blocco di circuiti stampati fissati con cremagliere. Per evitare che i perni delle parti inferiori della scheda poggino sulla parte inferiore della custodia, sul lato interno sono incollate quattro rondelle di plastica alte 2 mm. La piastra che copre l'apertura sotto i tasti dell'interruttore viene incollata per ultima sul fondo del case, dopo che il case è stato completamente assemblato e il coperchio superiore è fissato. Incollato alle pareti laterali, viene applicato frontalmente e fissato a sinistra con la parte inferiore dei “coccodrilli”, mentre il lato destro è fissato con due viti alle cremagliere. Per aprire le clip a coccodrillo vengono utilizzati i pulsanti ricavati dagli interruttori a pulsante KM1 - 1 o KM2 - 1. I pulsanti possono essere realizzati da due rivetti con un diametro di 4...5 mm. Sono installati sulla parte superiore in boccole di guida alte 7...9 mm con filettatura esterna M8 e leggermente svasate in modo che non cadano. Le boccole sono fissate al coperchio superiore con dadi. La finestra dell'indicatore sulla parte superiore della custodia è ricoperta di vetro organico verde per ridurre i riflessi delle bottiglie di vetro dell'indicatore. Le iscrizioni necessarie vicino ai comandi possono essere scritte su buona carta o, meglio ancora, stampate con una stampante e incollate alla carrozzeria con colla Moment o PVA. Per evitare che le iscrizioni vengano cancellate o contaminate, la carta deve essere prelaminata sul lato anteriore o ricoperta con un sottile strato di vernice trasparente. INSTALLAZIONE Dopo aver inciso e lavato i circuiti stampati dai resti di vernice protettiva o vernice, le piste stampate devono essere leggermente pulite con carta vetrata fine, pulite con un panno inumidito con alcool e applicate con vernice a base di colofonia alcolica (fondente). Quando la vernice si è asciugata, puoi iniziare l'installazione. È meglio iniziare con il trasformatore di alimentazione, quindi installare tutte le parti del raddrizzatore e dello stabilizzatore. Gli alloggiamenti dei condensatori C13 e del resistore R17 sono completamente isolati utilizzando "cambrik" e nastro isolante, montati in un'unica unità e fissati sulla scheda con i ponticelli J14 e J15. Le estremità del cavo di alimentazione, le estremità estese del condensatore C13 e del trasformatore sono saldate ai terminali dell'interruttore, dopodiché l'interruttore SA1 viene fissato sulla scheda. Ai terminali SA1, in corrispondenza della rottura del cavo di alimentazione, può essere saldato un fusibile di piccola taglia da 0,1 A. Tutti i telai che circondano il condensatore C13 devono essere di plastica, i telai metallici devono essere isolati. Si consiglia di riempire tutte le aree esposte dei terminali del condensatore C13 e della resistenza R17 con adesivo hot-melt o altro composto isolante. Un isolamento così accurato dei circuiti di rete e l'assenza di conduttori stampati collegati alla rete consentiranno in futuro di eseguire misurazioni, impostazioni e regolazioni del capacimetro in modo completamente sicuro. Dopo aver completato l'installazione dell'alimentatore, è necessario controllarlo. Per fare ciò, un carico equivalente - un resistore MLT-9,6 con una resistenza di 1...470 Ohm - viene temporaneamente collegato all'uscita dello stabilizzatore +510 V e viene controllata la tensione di uscita. Se necessario, la tensione di uscita dello stabilizzatore può essere regolata selezionando un diodo zener VD7. Questo controllo preliminare dello stabilizzatore riduce la probabilità di danni al dispositivo alla prima accensione. Dopo aver terminato il controllo dell'alimentazione, il cavo di alimentazione viene temporaneamente dissaldato in modo che non interferisca e vengono montate le restanti parti, prestando particolare attenzione ai ponticelli. Ce ne sono 37 in totale, compresi i ponticelli flessibili tra le schede superiore e inferiore. I ponticelli J1, J9, J10, J24 - J30 vengono montati prima dell'installazione degli elementi radio. I ponticelli J11 - J23 fissano le parti corrispondenti e vengono installati durante il processo di installazione. I ponticelli J2 - J5 vengono installati dopo aver installato gli interruttori SB1...SB3 e il microcircuito DD1. Infine, completata l'installazione di tutti gli elementi su entrambe le schede, sulla scheda superiore vengono saldati dei ponticelli flessibili di collegamento tra le schede, lunghi circa 25 mm. Le schede sono fissate insieme con rack, le estremità libere dei ponticelli sono saldate alla scheda inferiore. In fase di configurazione del dispositivo è possibile allungare il ponticello R9 - VD1 per facilitare l'apertura delle schede. Ma prima dell'adeguamento finale è necessario ridurlo al minimo. Le estremità posteriori dei coccodrilli e, soprattutto, i terminali degli interruttori SB1 - SB3 devono essere accuratamente stagnati prima dell'installazione sulla scheda. Gli elementi C9 e R14 vengono installati dopo aver installato gli interruttori SB1 - SB3 e aver accorciato i cavi superiori a 1,5 mm. I componenti montati non devono superare la scheda di oltre 12 mm. Dopo aver completato l'installazione, i terminali inferiori di tutte le parti delle schede vengono accorciati a 1,5 mm (possono essere leggermente rifiniti con una lima a tacche fini). Le aree di saldatura devono essere trattate con una spazzola inumidita con alcool per rimuovere lo sporco, quindi riapplicare la vernice pulita alla colofonia alcolica. CONTROLLO E REGOLAZIONE Dopo aver verificato la conformità dell'installazione del dispositivo con lo schema elettrico, è necessario assicurarsi che non vi siano cortocircuiti nei circuiti di alimentazione. Ora è possibile accendere l'alimentazione e controllare la tensione su C14, le tensioni di uscita dello stabilizzatore +9,6 V e +9,0 V, nonché la tensione del filamento (0,75...0,8 V). Se tutto è normale e gli indicatori sono accesi, è necessario assicurarsi che i singoli componenti del capacimetro funzionino correttamente. All'uscita del GTI (pin 10 DD1.1) dovrebbero esserci impulsi rettangolari con una frequenza compresa tra 1,8...2,0 MHz quando viene premuto il pulsante "pF", 120...130 kHz - "nF" , 1,4 ... 1,6 kHz - "uF". Ciò può essere verificato utilizzando un oscilloscopio con scansione calibrata o un frequenzimetro. Quindi un condensatore con una capacità di 82...100 pF viene collegato all'ingresso del dispositivo, viene premuto il pulsante “pF” e viene controllato il funzionamento del multivibratore GIP sull'elemento DD1.3 e sui transistor VT1, VT2. L'uscita del multivibratore (pin 11 DD1.3) dovrebbe contenere impulsi rettangolari con un periodo circa 100 volte maggiore del periodo degli impulsi di clock. Il funzionamento di questo multivibratore viene controllato allo stesso modo ai limiti “nF” e “μF”. Per fare ciò, all'ingresso del dispositivo sono collegati condensatori con una capacità di 100 nF e 100 μF. Successivamente si convincono del funzionamento del generatore di cicli di misurazione montato sull'elemento DD1.2. L'uscita di questo generatore dovrebbe contenere impulsi con un periodo di 0,8...1,0 s. Con la stessa periodicità (entro i limiti di “pF” e “nF” quando si collegano i condensatori corrispondenti), il nodo sugli elementi DD2.1 e DD2.2 genera un impulso di controllo, che può essere controllato all'ingresso 6 dell'elemento DD1.4. 4 utilizzando un oscilloscopio o una sonda logica. Una raffica di impulsi dovrebbe apparire sul pin 1.4 dell'elemento DDXNUMX nel momento in cui viene applicato l'impulso di controllo. Al limite “μF”, il periodo degli impulsi di controllo può raggiungere diverse decine di secondi. Allo stesso modo, utilizzando un oscilloscopio in modalità standby, o meglio ancora utilizzando una sonda logica, è possibile verificare la generazione di un impulso di reset sul collettore del transistor VT3. Per verificare il funzionamento del contatore con indicatori, è conveniente utilizzare un pulsatore logico [5]. I segni esterni del corretto funzionamento del capacimetro sono i seguenti: se il condensatore non è collegato all'ingresso, vengono visualizzate letture zero stabili ai limiti “nF” e “uF”; al limite “pF”, quando si toccano leggermente i terminali di ingresso con la mano, vengono visualizzate letture di diverse decine di pi-cofarad. MESSA A PUNTO DELLO STRUMENTO Per configurare il dispositivo, sarà necessario un set di condensatori con una precisione non inferiore a 0,5 ... 1,0% o un altro misuratore di capacità con una precisione non inferiore. Innanzitutto, la durata dell'impulso di ripristino viene regolata in modo da ottenere letture pari a zero del dispositivo al limite “pF” con terminali di ingresso liberi (compensazione della capacità dei circuiti di ingresso). Per fare ciò, ruotare il resistore regolato R11 in una delle sue posizioni estreme finché non vengono indicati diversi picofarad. Quindi ruotare lentamente nella direzione opposta finché non vengono visualizzate le letture zero. Quindi un condensatore con una capacità di circa 2000 pF viene collegato all'ingresso del dispositivo e le letture corrette vengono impostate utilizzando il resistore di regolazione R1. Successivamente è necessario verificare la correttezza della misurazione delle piccole capacità (1...3 pF) e, se necessario, regolare nuovamente le letture zero. Quindi controllare la linearità delle letture del dispositivo quando si collegano condensatori con una capacità compresa tra 10 e 100 pF. Di solito, quando non è presente la catena C7R10, le letture del dispositivo durante la misurazione di tali capacità sono sovrastimate di 1...2 pF. L'attivazione della catena consente di eliminare parzialmente la non linearità delle letture del dispositivo nell'intervallo specificato. Se le letture sono troppo alte, dovresti aumentare la capacità del condensatore C7 avvolgendo le spire del filo conduttore R10 sul ponticello dal pin 13 di DD1.3 all'interruttore SB1.2 con una pinzetta. Se le letture sono troppo basse, è necessario svolgere leggermente il filo. In generale, i valori nominali della catena C7R10 dipendono dalla frequenza degli impulsi di clock al limite pF. Quando la frequenza GTI aumenta a 2,5...2,8 MHz, una catena con valori R10 - 2 MOhm, C7 - 1,5 pF potrebbe rivelarsi ottimale. Negli altri limiti la non linearità delle letture è insignificante e non è necessaria alcuna correzione. L'impostazione dei limiti "nF" e "uF" si riduce al collegamento di condensatori con una capacità di circa 2000 nF (2 µF) e 2000 µF e alla regolazione corrispondente delle letture del contatore utilizzando i resistori di regolazione R3 e R5. Durante il funzionamento del dispositivo, non è necessario regolare i resistori R1, R3 e R5, quindi non è necessario praticare fori nell'alloggiamento per regolarli. Quando si utilizzano pulsanti metallici fatti in casa (senza molle di ritorno) per rilasciare i "coccodrilli" dopo aver applicato il coperchio superiore, è necessario correggere le letture zero del contatore, quindi è previsto un foro per la regolazione del resistore R11. MODERNIZZAZIONE Per alimentare il dispositivo è possibile utilizzare due elementi 316 con un convertitore di tensione secondo lo schema di Fig. 8.
Questo convertitore di tensione con stabilizzazione della larghezza di impulso [6], se prodotto e configurato correttamente, funziona bene nell'intervallo di tensione di alimentazione compreso tra 2,0 e 3,2 V, supportando una tensione di uscita di +9,6 V (18 mA) e una tensione di impulso per il filamento ( valore efficace 0,75...0,8 V, corrente 160...180 mA) con sufficiente precisione. Tuttavia, quando lo si ripete, possono sorgere problemi con la sintonizzazione a causa della complessità della produzione di un trasformatore di impulsi con parametri specificati con precisione e della selezione dei transistor. Per aumentare la gamma delle tensioni di alimentazione e ridurre la criticità delle impostazioni, è meglio utilizzare uno stabilizzatore aggiuntivo (VT3, VT4 - in Fig. 8). In questo caso, la tensione all'uscita del convertitore deve essere aumentata a +11,5... 12 V. La tensione di uscita dipende dalla tensione di stabilizzazione del diodo zener VD1. La tensione di alimentazione del convertitore serve contemporaneamente a creare una polarizzazione negativa nei circuiti di riscaldamento. Lo schema elettrico del convertitore differisce dal circuito prototipo [6] principalmente solo per le prestazioni e la tipologia degli elementi. Il transistor VT1 KT203B con un coefficiente di trasferimento di corrente da 30 a 60 può essere sostituito con KT361 con qualsiasi indice di lettere. È meglio prendere il transistor VT2 con un coefficiente di trasferimento di corrente di 25...80 della serie KT630A, ma è possibile utilizzare anche KT815, KT608 con qualsiasi indice di lettera. Il trasformatore T1 è avvolto su un anello di ferrite K16x10x4,5 M1000NM. Gli spigoli vivi dell'anello vengono leggermente smussati con un blocco smerigliato, quindi il nastro o la pellicola isolante stretto vengono avvolti in due strati. Gli avvolgimenti sono disposti uniformemente attorno alla circonferenza dell'anello. L'avvolgimento W1 contiene 55 spire di filo PELSHO 0,22...0,27, W2 - 19 spire PELSHO 0,1...0,22, W3 - 6 spire PEL o PELSHO 0,27...0,41. È possibile utilizzare nuclei di ferrite con permeabilità magnetica maggiore o di altre dimensioni, compresi quelli a forma di W, ma sarà necessario ricalcolare il numero di spire. Durante il montaggio è necessario prestare attenzione al corretto collegamento dei terminali degli avvolgimenti W1 e W2. Se, all'accensione, la tensione di uscita è assente o inferiore a 11,5 V, è necessario selezionare la modalità utilizzando il resistore di regolazione R2. Se questo non aiuta, dovresti cortocircuitare il resistore R3 (serve per eliminare l'autoeccitazione alle alte frequenze quando si utilizzano determinati tipi di transistor) e riprovare a selezionare la modalità con il resistore R2. Il convertitore si può considerare configurato se, quando la tensione di alimentazione cambia da 3,2 a 2,0 V, con un carico nominale (750 e 5 Ohm alle uscite + 12 e 0,75 V, rispettivamente), la tensione all'uscita +12 V non cambia scendere al di sotto di 10,5 V, altrimenti è necessario selezionare un diverso tipo di transistor VT2 o il numero di spire del trasformatore di impulsi. La corrente di alimentazione del convertitore con una diminuzione della tensione di alimentazione da 3,2 a 2,0 V aumenta, essendo nell'intervallo 120...155 mA, il periodo di ripetizione dell'impulso varia nell'intervallo 30...60 μs. L'unità a transistor VT5 viene utilizzata per monitorare lo scaricamento della batteria. Quando la tensione all'uscita dello stabilizzatore diminuisce di 70...100 mV rispetto al valore nominale, VT5 si apre e i segmenti virgola su tutti gli indicatori digitali si illuminano. Con una tale diminuzione della tensione di alimentazione, l'errore aggiuntivo non supera l'1%. La soglia per l'indicatore di batteria scarica viene regolata utilizzando il resistore R7. Le dimensioni del convertitore insieme al vano batterie non superano le dimensioni dell'alimentatore di rete; è solo necessario prevedere un coperchio facilmente asportabile per l'accesso al vano con elementi 316. Forse lo svantaggio più significativo di questo dispositivo è l'aumento dell'errore di temperatura al limite pF, che arriva fino allo 0,25% per 1°C. Ad altri limiti, è facilmente compensato selezionando i condensatori C1 e C2 con l'appropriato TKE. Al limite “pF” la frequenza GTI (circa 2 MHz) è prossima al limite; è necessario utilizzare un circuito di temporizzazione con un valore RC basso. In questo caso, secondo l'autore, aumenta l'influenza dell'instabilità della capacità di ingresso e della dipendenza dalla temperatura della resistenza di uscita dei transistor CMOS dell'elemento DD1.1 del microcircuito K561TL1. Per ridurre questo effetto, puoi provare a utilizzare una catena parallela o in serie di un resistore convenzionale e un termistore con TCR negativo come resistore R6. Il rapporto tra le resistenze di questi resistori dipende dal valore TCR specifico. Per aumentare la precisione della misurazione di alcune capacità, si potrebbe essere tentati di utilizzare un controdivisore aggiuntivo per 10, installandolo all'uscita della GUI con una virgola inclusa prima della cifra meno significativa. In questo caso è necessario tenere presente che un significativo rumore impulsivo proveniente dal GTI all'ingresso del dispositivo al limite “pF”, a causa del fenomeno di sincronizzazione, non darà il risultato desiderato senza l'uso di misure speciali. Il livello di questa interferenza può essere facilmente misurato collegando un oscilloscopio con un divisore 1/10 avente una resistenza di ingresso di almeno 10 MOhm all'ingresso del dispositivo. Letteratura
Autore: V.Andreev
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