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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA C-tester. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione In un'officina di radioamatori, accanto a vari strumenti di misura, il "C-tester" (ST) può prendere un posto modesto, ma del tutto legittimo per misurare la capacità elettrica dei condensatori "microfarad". Spesso non è necessario misurare la capacità di tali condensatori. Pertanto, insieme a ST, dovrebbe utilizzare dispositivi esterni: un cronometro o un orologio con lancetta dei secondi e, in alcuni casi, un milliamperometro multilimite (tester). Ciò consente di ottenere la massima semplicità, dimensioni ridotte e basso costo di ST. Assemblato secondo lo schema mostrato in Fig. 1, non richiede regolazioni, calibrazione, selezione delle parti e fornirà un errore di misura relativo non superiore a ±10% (escluso l'errore dei dispositivi esterni) nell'intervallo 5. ..10000 μF. Un tale errore di misurazione per questi condensatori è accettabile nella maggior parte dei casi pratici. Se necessario, può essere notevolmente ridotto.
Il circuito ST implementa il principio di determinazione indiretta della capacità elettrica di un condensatore in base al tempo della sua scarica dalla tensione iniziale a una certa tensione finale, che è in un rapporto fisso rispetto a quella iniziale. Con una tensione iniziale pari a E, la tensione sul condensatore U durante la sua scarica obbedisce all'equazione: U = E e -t/RC, (1) da cui C = t/R * 1/(/nE - /nU), (2) Accettiamo: t = RC. (3) Sostituendo il valore di t da (3) nella formula (1), otteniamo: U = E / e, (4) cioè, se le condizioni della formula (4) sono soddisfatte, la capacità da (3) è determinata come segue: C = t / R. (5) Pertanto, secondo la formula (5), con una tensione iniziale pari a E e una tensione finale calcolata secondo la formula (4), il valore della capacità misurata è direttamente proporzionale al tempo t. Prendiamo la resistenza del resistore R pari a 1 MOhm. Quindi la capacità del condensatore secondo la formula (5) sarà determinata da C = t 10 -6 (F) = t (μF), (6) cioè La capacità del condensatore C in microfarad è numericamente uguale al suo tempo di scarica t in secondi. Il CT fornisce tre intervalli di misurazione della capacità con moltiplicatori di decadi x1, x10, x100 e resistori di scarica con resistenze di 1 MOhm, 100 kOhm, 10 kOhm, rispettivamente. Tenendo conto di ciò, la formula (6) sarà simile a C = tn, (7) dove: C - capacità, μF; n - moltiplicatore di intervallo (1, 10 o 100). ST è organizzato e funziona come segue. Il condensatore misurato è collegato ai terminali "Cx" (rispettare la polarità per i condensatori polari). Il condensatore con una delle sue uscite attraverso una catena di contatti normalmente chiusi dei pulsanti SB1, SB2, SB3, contrassegnati "x1", "x10" e "x100", il resistore R4, che limita la corrente di carica del condensatore, e l'interruttore di alimentazione SA1 è collegato alla fonte di alimentazione G1. L'altra uscita del condensatore è collegata al filo comune attraverso i terminali "lut" e "case", chiusi da un ponticello (il ponticello non è mostrato in Fig. 1). Quando si accende l'alimentazione con l'interruttore a levetta SA1, il condensatore viene caricato alla tensione di alimentazione. Questa è la tensione iniziale. L'amplificatore operazionale DA1 è collegato secondo il circuito comparatore di tensione. Il suo ingresso invertente è collegato al condensatore misurato e l'ingresso non invertente è collegato al partitore di tensione R5, R6, nel punto di divisione del quale viene impostata una tensione pari a U = E / e, dove E è la fonte di alimentazione tensione, V; e è la base del logaritmo naturale (e=2,718). Questa è la tensione finale. Nello stato iniziale, con un condensatore completamente carico, la tensione all'uscita del comparatore è bassa, il transistor VT1 è chiuso e il LED HL1 non è acceso. Tenendo premuto uno qualsiasi dei pulsanti (SB1, SB2 o SB3), il condensatore da misurare viene collegato al corrispondente resistore R1, R2 o R3 e inizia la sua scarica. Quando la tensione sul condensatore diventa uguale alla tensione del divisore R5-R6, il comparatore commuta, la tensione alla sua uscita viene impostata su circa 6 V, il transistor VT1 si apre e il LED HL1 si accende. Il tempo t in secondi viene misurato dal momento in cui si preme il pulsante fino all'accensione del LED. Ora puoi rilasciare il pulsante. Il condensatore, attraverso la catena di contatti normalmente chiusi dei pulsanti SB1, SB2, SB3 e la resistenza R4, verrà nuovamente caricato ed il LED si spegnerà. Quando si misura la capacità, la scelta dell'uno o dell'altro pulsante è arbitraria ed è determinata solo dalla comodità del tempismo. La misurazione può essere avviata da qualsiasi pulsante, ma non prima di 10 s dal momento in cui si accende l'alimentazione o si rilascia il pulsante precedentemente premuto. Questo tempo è necessario per caricare in modo affidabile il condensatore da misurare. Dopo la misurazione, prima di scollegare il condensatore dai terminali “Cx”, spegnere l'alimentazione con l'interruttore a levetta “ON”. In questo caso, il condensatore verrà scaricato attraverso i contatti chiusi dell'interruttore a levetta SA1, la resistenza R4 e il ponticello sui terminali “lyt”. Quando si misura la capacità dei condensatori all'ossido (elettrolitici), a volte è necessario tenere conto della corrente di dispersione Iut, che può introdurre un errore significativo nel risultato della misurazione (il risultato sarà inferiore al valore reale). La situazione può essere corretta introducendo il coefficiente Kut, che dipende dalla lyt del condensatore e dall'intervallo selezionato di variazioni di n. Quando applicata a TA, tenendo conto della corrente di dispersione del condensatore, la formula (7) si presenta così: C = tn Kut, (8) dove: C è la capacità del condensatore, μF; Kut - fattore di correzione Kut = 1 + (Iut / nE), n - moltiplicatore di intervallo (1, 10 o 100); Iut - corrente di dispersione, μA; E - tensione di alimentazione, V. La tensione di alimentazione è di circa 9 V. Quindi Kut = 1 + (Iut / n9). È facile calcolare il coefficiente di Kut usando questa formula, ma è più facile usare il grafico della sua dipendenza dalla corrente di dispersione Iyt, mostrato in Fig. 2.
La corrente di dispersione del condensatore viene misurata con un milliamperometro collegato ai terminali "Iyt" anziché con un ponticello. Il collegamento del milliamperometro deve essere effettuato con l'alimentazione spenta. Quando l'interruttore di alimentazione è acceso, la corrente di carica del condensatore al primo momento può raggiungere i 20 mA, quindi scende a un certo valore determinato dalla perdita del condensatore. A regime, la corrente di dispersione può variare da frazioni di microampere a 20 mA (per un condensatore rotto). Questo deve essere tenuto in considerazione quando si imposta il limite di misurazione del milliamperometro al momento dell'accensione. Quando si misura la corrente di dispersione dei condensatori elettrolitici, è necessario mantenerli eccitati (treno) per qualche tempo fino a quando non viene stabilito il valore di corrente. Durante questo periodo, il condensatore non viene solo caricato, ma anche "formato", cambiando la sua capacità. I tipi di parti utilizzate possono essere qualsiasi. I resistori R1, R2, R3, R5, R6 devono avere una tolleranza di resistenza non superiore a ±5%. Il chip K140UD8 può essere sostituito con un chip K140UD6 o K140UD12 (incluso il pinout). Sul pannello CT sono installati: interruttore a levetta SA1, pulsanti SB1, SB2, SB3, morsetti "Cx", "Iut" e LED HL1. Il TA è alimentato da una batteria da 9 V, che consuma una corrente di 6 mA. Se si desidera ridurre l'errore di misurazione, è necessario installare resistori R1, R2, R3 con resistenze il più vicino possibile ai valori specificati nel diagramma. È inoltre necessario selezionare le resistenze dei resistori R5 e R6 in modo da rispettare la condizione R5 / R6 = 1,72. Può ridurre l'errore di misurazione del 3%. E puoi farlo. Collegare una sorgente di tensione costante regolabile ai terminali "Сх+" e "Housing", rispettando la polarità, impostarne l'uscita su una tensione uguale alla tensione della batteria misurata moltiplicata per un fattore di 0,368. Ad esempio, a E = 9,21 V, la tensione ai morsetti "Cx" deve essere impostata uguale a U = 9,21 * 0,368 = 3,39 (V). Non è necessario premere i pulsanti, i terminali "Cx-" e "Iyt" devono essere liberi. ST si accende. In questo caso se il led è acceso si accende in serie al resistore R6 una resistenza variabile con resistenza di 1 kOhm, e regolandola si trova la soglia alla quale il led si accende e si spegne. Se il LED è spento, i passaggi precedenti devono essere eseguiti includendo un resistore variabile in serie con il resistore R5. Viene misurata la resistenza del resistore variabile e viene aggiunto un resistore fisso con la stessa resistenza. Con questo metodo di selezione verrà compensato il bias tecnologico delle tensioni di ingresso dell'amplificatore operazionale DA1, che è anch'esso fonte di errore, seppur piccola. Il metodo di misurazione del tempo t determina direttamente l'accuratezza della misurazione della capacità. Per misurare il tempo, puoi usare un cronometro, la lancetta dei secondi di un orologio, un punto lampeggiante sul display dell'orologio digitale, oppure puoi, se non hai bisogno di una maggiore precisione, semplicemente contare i secondi. Una diminuzione della capacità misurata di un condensatore rispetto al suo valore nominale può essere dovuta a una maggiore corrente di dispersione. Se il LED non si spegne quando l'interruttore di alimentazione è acceso, il condensatore misurato ha una perdita breve o molto grande. Quando, dopo aver premuto il pulsante "x1", il LED si accende senza indugio, il condensatore è aperto o ha perso capacità. In ogni caso, è possibile trarre una conclusione sull'idoneità del condensatore. L'intervallo di misurazione della capacità fornito all'inizio dell'articolo è condizionale. In linea di principio, non è limitato a queste cifre e può essere ampliato in entrambe le direzioni senza alcuna modifica del circuito. Verrà esteso solo l'intervallo di misurazione del tempo da parte di uno strumento esterno. È possibile che l'errore di misurazione di piccole capacità aumenti a causa della difficoltà di misurare intervalli di tempo ridotti. Letteratura
Autore: V. Gusarov, Minsk; Pubblicazione: radioradar.net
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