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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Attacco al multimetro per misurare la capacità dei condensatori
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Il funzionamento del set-top box (Fig. 1) si basa su un principio ben noto: prima il condensatore Cx viene caricato a una tensione stabile U, quindi scaricato attraverso un misuratore di corrente. Se tali cicli di carica-scarica vengono eseguiti con una frequenza E, la corrente media I attraverso il contatore sarà I = UFCX. È conveniente utilizzare le seguenti dimensioni in questa formula: microampere, volt, hertz, microfarad.
L'allegato descritto ha cinque limiti di misurazione: 2000 e 20000 pF, 0,2, 2 e 20 µF. Il misuratore di corrente è il multimetro M-832, funzionante in modalità millivoltmetro CC con limite di 200 mV, integrato da shunt installati nell'allegato. Le frequenze di ricarica del condensatore da testare vengono scelte pari a 5 kHz al primo limite di misurazione, 500 Hz ai due successivi e 50 Hz all'ultimo. Ad una tensione alla quale è caricato il condensatore pari a 3 V, la corrente attraverso il misuratore corrispondente alla capacità massima misurata e calcolata utilizzando la formula precedente è 30 μA ai primi due limiti, 300 μA ai due successivi e 3 mA a l'ultimo. L'allegato (Fig. 2) è collegato a tre prese del multimetro - ai suoi ingressi “VΩmA” e “COM” (Comune), nonché alla presa “E PNP” per collegare l'emettitore di una struttura pn-p transistor durante la misurazione dei parametri del transistor.
Il generatore che determina la frequenza di ricarica del condensatore da testare è assemblato su un elemento invertitore: un trigger Schmitt DD1.1, e l'interruttore che collega alternativamente il condensatore Cx al positivo della fonte di alimentazione e al misuratore di corrente si trova sul lato inferiore. Interruttori CMOS del chip DD2. Per ridurre la resistenza delle chiavi pubbliche, entrambi i canali del microcircuito sono collegati in parallelo. Quando il livello all'ingresso 1 del microcircuito è basso, i suoi pin 13 e 3 sono collegati rispettivamente alle uscite XO e Y0 e il condensatore Cx sotto test viene caricato con una tensione di 3 V. Quando viene ricevuto un impulso di polarità positiva ricevuti a questo ingresso, questi pin sono collegati alle uscite X1 e Y1, il condensatore Cx viene scaricato attraverso uno degli shunt R6 - R9. Per alimentare il set-top box, viene utilizzato uno stabilizzatore multimetro interno con una tensione di circa 3 V. Viene rimosso dalle prese “E PNP” e “COM”. Tuttavia, le chiavi del microcircuito K2KP561 utilizzate come DD1 con una tensione di alimentazione di 3 V trasmettono bene i segnali solo a livelli "digitali", ad es. vicino alla tensione di alimentazione e al filo comune. Con una tensione di commutazione che varia dolcemente vicino alla metà della tensione di alimentazione, la resistenza dei transistor di commutazione aumenta rapidamente e il condensatore Cx non ha il tempo di ricaricarsi. Per aumentare la tensione di alimentazione, nel set-top box viene introdotto un convertitore basato sul microcircuito DA1 e sui condensatori C1 - C4, generando una tensione di -3 V rispetto al filo comune. Il funzionamento di un tale convertitore è descritto nell'articolo dell'autore “Voltage Converters on Switched Capacitors”, pubblicato su “Radio”, 2001, n. 12, p. 44, 45. La tensione di uscita del convertitore viene sommata alla tensione di uscita dello stabilizzatore del multimetro e viene utilizzata per alimentare i microcircuiti DD1 e DD2. I resistori R1 - R3, commutati dalla sezione interruttore SA1.1, insieme al condensatore C5 determinano la frequenza del generatore. La capacità di uscita degli interruttori, la capacità di montaggio del circuito collegato in parallelo al condensatore da testare e la capacità di ingresso del multimetro aumentano le letture del contatore di circa 40 pF. Per eliminare tale spostamento nelle letture, sono stati introdotti i resistori R4 e R5, la cui selezione può compensare l'errore di lettura. L'attacco è assemblato su un circuito stampato (Fig. 3) in fibra di vetro su un solo lato di 1 mm di spessore.
I resistori utilizzati erano MLT, S2-23, KIM (R5), condensatori K50-16 (C3, C4), analogici importati K50-35 (C1), KM-6 (C2), K73-9 per una tensione di 100 V ( C5). È possibile utilizzare qualsiasi altro resistore e condensatore di dimensioni adeguate, ma il condensatore C5 deve essere a pellicola metallica (serie K73) o carta; l'installazione di condensatori ceramici è inaccettabile a causa della loro stabilità alle basse temperature. Commutatore SA1 - PR2-5P2N, PG2-2-6P2N, PG2-9-6P2N, P2G-3-5P2N, P2G-3-6P2N, PGZ-5P2N o qualsiasi altro di piccole dimensioni per il numero di posizioni e direzioni richiesto. I microcircuiti della serie K561 sono sostituibili con quelli simili della serie KR1561 e il microcircuito KR1168EP1 può essere sostituito con il suo analogico importato ICL7660 o ICL7660A. Per semplificare il collegamento del set-top box alle prese del multimetro, sulla scheda sono fissate sulla scheda due coppiglie del diametro di 4 mm con dadi (circuiti “VΩmA” e “COM”) e una spina in ottone con diametro di 0,8 mm è saldato (circuito “E PNP”). L'interruttore è montato su una staffa in ottone spessa 1 mm. La staffa è fissata alla scheda con un dado a perno COM e una vite M2,5 con dado, per la quale è previsto un foro corrispondente sulla scheda. Per collegare il condensatore da testare, sulla scheda sono saldate due prese del connettore 2RM per pin con un diametro di 1 mm. È possibile inserire tali pin con clip a coccodrillo saldati perpendicolarmente al loro interno, che consentiranno di collegare condensatori misurati di varie dimensioni. La scheda è ricoperta da un involucro, saldato da un foglio di fibra di vetro e fissato alla scheda agli angoli mediante saldatura. La lamina dell'involucro è collegata ad un filo comune e funge da schermo. Quando si realizza una scheda per il funzionamento di un set-top box con un diverso tipo di multimetro, è necessario chiarire la posizione dei pin di contatto. Per facilitare la configurazione, sulla scheda sono presenti due posizioni per ciascun resistore selezionabile. I resistori di shunt relativamente a bassa resistenza R6 - R9 sono costituiti da due collegati in parallelo, mentre i resistori di shunt ad alta resistenza R1 - R5 sono costituiti da due collegati in serie. Configura la console nel seguente ordine. Innanzitutto, tutti gli elementi sono installati sulla scheda, ad eccezione dei resistori e della staffa con un interruttore. Nei fori della scheda contrassegnati in Fig. 3 con le iscrizioni "a SA1.1" e "a SA1.2", e un pezzo di filo di rame duro lungo circa 3 mm è saldato nei terminali sinistro (secondo la Fig. 3) del resistore R9 e inferiore R40 (filo comune) destinato all'installazione. Tra il pin 5 di DD2 e il filo comune (alla corrispondente coppia di segmenti di filo), è saldato un resistore con un valore nominale di 680 Ohm e una tolleranza non inferiore a ±10%. Un condensatore con una capacità di 1...2 μF è collegato alle prese X1, X1,5 e un resistore costante con una resistenza di 9 MOhm è saldato in serie tra i pin 10 e 1 del microcircuito DD1,5 (anche alle sezioni corrispondenti) con un resistore variabile da 470 kOhm. Per questa fase di regolazione, la precisione della capacità del condensatore non è importante. Impostare l'interruttore del multimetro sulla posizione "200 mV" e inserire i perni di collegamento nelle prese corrispondenti del multimetro. Utilizzando un voltmetro, misurare la tensione sui pin 14 e 7 del microcircuito DD1 rispetto al filo comune (COM): dovrebbe essere rispettivamente +3 e -3 V. Verificare la presenza di generazione con frequenza di circa 50 Hz utilizzando un oscilloscopio collegato in parallelo a Cx, o, in sua assenza, collegandovi un eventuale emettitore piezoelettrico. Le letture del multimetro dovrebbero corrispondere approssimativamente alla capacità del condensatore, ma possono variare in modo caotico entro certi limiti. Ruotando dolcemente l'albero del resistore variabile, si ottiene la massima stabilità delle letture del multimetro (sono accettabili fluttuazioni delle letture entro lo 0,5% del valore misurato). La frequenza del generatore dovrebbe essere pari a 50 Hz: si consiglia di controllarla con un oscilloscopio o un frequenzimetro. Le ondulazioni della tensione di ingresso con questa frequenza (e multipli di essa) sono ben soppresse dal convertitore analogico-digitale del multimetro e quando si discostano da essa si manifestano nel cambiamento caotico delle letture sopra menzionato. Misurare la resistenza totale dei resistori costante e variabile e selezionare una costante della stessa resistenza. Se questo è difficile da fare, puoi prendere un resistore con una resistenza leggermente inferiore e collegarne uno alternato in serie. Ripetere la regolazione basandosi sull'assenza di variazioni nelle letture e misurare la resistenza solo del resistore variabile. Sostituisci la variabile con una costante della stessa resistenza: qui non è più richiesta un'elevata precisione. Dopo aver installato al posto di Cx un condensatore con una capacità nota con precisione di 1,5 ... 1,9 μF, ottengono le letture corrispondenti sul display del multimetro selezionando il resistore R8. Per comodità, puoi prendere un resistore con una resistenza leggermente superiore e collegarlo in parallelo con una variabile da 22 kOhm. Dopo aver misurato la resistenza della parte introdotta del resistore variabile, selezionare la costante corrispondente. Successivamente, senza modificare la frequenza del generatore e utilizzando un condensatore di capacità nota di circa 10 μF, il resistore R9 viene selezionato allo stesso modo. Dopo aver saldato il resistore selezionato R8 e collegato un condensatore di riferimento con una capacità di 0,15...0,19 μF alle prese, selezionare il resistore R2. In questo caso, la frequenza del generatore dovrebbe essere di circa 500 Hz. Avendo mantenuto la stessa frequenza del generatore e del condensatore di riferimento, selezionare il resistore R7. Va tenuto presente che le letture del set-top box saranno sovrastimate di circa 40 pF, quindi, diciamo, un condensatore di riferimento di 0,015 μF dovrebbe corrispondere alle letture di 1504. Lo spostamento delle letture viene rimosso selezionando il resistore R5 . Successivamente, seleziona il resistore R6 con la stessa resistenza di R7. Dopo aver inserito nelle prese un condensatore di riferimento con una capacità di 1500...1900 pF, selezionare il resistore R3 e per eliminare uno spostamento nelle letture, selezionare il resistore R4. Se si dispone di un frequenzimetro digitale, è possibile impostare prima le frequenze del generatore su 50, 500, 5000 Hz selezionando rispettivamente i resistori R1, R2 e R3, quindi selezionare i resistori R6 - R9 utilizzando i condensatori di riferimento della capacità sopra indicata. I resistori selezionati vengono saldati sulla scheda, l'interruttore è installato sulla staffa e i suoi terminali sono collegati alla scheda. Con un'attenta selezione dei resistori, la precisione della misurazione ai primi quattro limiti non sarà inferiore al 2%, al limite di 20 µF la linearità viene mantenuta fino a 10 µF e con una capacità di 20 µF le letture saranno sottostimate di circa 8%. In assenza del microcircuito KR1168EP1 o ICL7660, è consigliabile alimentare il circuito -3 V del set-top box dalla batteria del multimetro tramite uno stabilizzatore di tensione -6 V, che può essere utilizzato come microcircuito KR1168EN6 o 79L06 con qualsiasi prefissi e suffissi (Fig. 4). Per fare ciò, installare una piccola presa sul corpo del multimetro, collegandola al terminale negativo della batteria. Il pin "Input" del microcircuito DA2 deve essere dotato di un conduttore flessibile con una spina, che è inserito nella presa aggiuntiva del multimetro.
L'accessorio può essere utilizzato come generatore di impulsi con frequenze di 50, 500 e 5000 Hz e ampiezza di 3 V, rimuovendoli dai terminali destinati al collegamento del condensatore in prova. Va ricordato che la resistenza di uscita di un tale generatore non è inferiore alla resistenza del resistore R1.2 - R6 collegato dalla sezione SA9. Se gli impulsi vengono rimossi dai pin 4 e 7 di DD1, la loro ampiezza sarà di 6 V e la resistenza di uscita diminuirà. Autore: S. Biryukov
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