Измеритель емкости-2

Оксидные конденсаторы обладают неприятным свойством терять емкость - "высыхать", что является одной из основных причин отказов радиоаппаратуры, находящейся в длительной эксплуатации. Предлагаю схему прибора для измерения емкости конденсаторов. Прибор позволяет измерять емкость на пяти поддиапазонах:

	1.  0,1...3,1 		±0,1 мкф; 
	2.  1,0...31 		±1 мкф: 
	3.  3.10...310 		±10мкФ; 
	4.  4. 100...3100 	±100мкФ; 
	5.  5.1000...31000 	±1000мкФ. 

Принципиальная схема приведена на рис.1. На транзисторе VT1 и микросхеме DD1 собран генератор эталонных частот. Генератор работает постоянно, и при высоком уровне на выводе 10 DD1.4 импульсы эталонной частоты поступают на пятиразрядный двоичный счетчик DD5, DD6, DD4.2. Информация о количестве поступивших на вход счетчика (вывод 11) DD5.1 импульсов отображается светодиодами VD2...VD6 в двоичном коде.

На элементах DD2 и DD3.1 собран второй генератор, импульсная последовательность которого формируется с участием конденсатора Сх, емкость которого необходимо измерить. Высокий уровень на выводе 5 DD2.3 разрешает его работу.

На VT2, DD3.2, DD3.3, DD3.4 собран генератор импульсов индикации. В течение одного периода собственных колебаний этого генератора информация на счетчик не поступает, счетчик индицирует свое состояние, светодиод VD1 "Измерение" погашен.

В качестве переключателя режима измерение/индикация используется RS-триггер DD4.1. Переключается триггер по входу R импульсами с генератора индикации, по входу S - импульсами с генератора Сх. Временные диаграммы работы схемы приведены на рис.2.

В зависимости от предполагаемой емкости Сх, переключателем SA1 выбирается определенная частота генерации, подстраиваемая резисторами R2...R6. Если емкость Сц точно равна верхнему пределу измерений на любом из поддиапазонов, то количество импульсов, поступивших на счетчик, должно быть равно 31 (полная емкость счетчика). При меньшем значении Сх количество импульсов, поступивших на счетчик, будет соответственно меньше.

Пусть измерение ведется на 5-м под-диапазоне. Светодиоды высветили код 1, 4,16. В этом случае емкость определяется так:

Сх=(1+4+16)x1000=21000 (мкФ).

Погрешность измерения на этом под-диапазоне составляет ±1000 мкф. Если данная точность недостаточна, необходимо провести еще одно измерение на 4-м поддиапазоне. В этом случае счетчик будет работать с переполнением:

21000:3100=6 и 24 в остатке (31 100 - шаг измерения на 4-м поддиапазоне). Остаток будет высвечен числами 8, 16.

Сх=(31x6+8+16)x100=21000±100(мкФ).

Если нет ошибок в монтаже, настройка прибора сводится к его калибровке. Начинать нужно с 5-го поддиапазона.

Сначала надо подключить к гнездам Сх конденсатор емкостью в несколько десятков тысяч микрофарад. Его лучше составить из нескольких конденсаторов, включенных параллельно. Вместо подстроечного резистора R2, временно впаять переменный с номиналом 100...200 кОм и добиться показаний счетчика, соответствующих емкости подключенного конденсатора. Измерить сопротивление резистора и заменить его последовательно соединенными постоянным и подстроечным (величина подстроечного должна быть примерно 1/3 необходимого номинала). Уточнить величину подстроенного резистора подключением С„ других номиналов.

Данные операции следует проделать на остальных поддипазонах. Время индикации устанавливается подбором R13.

Для четкой работы прибора необходим хороший источник питания, в котором емкость фильтрующего конденсатора в выпрямителе после диодного моста должна быть не менее 2000 мкф. Хорошие результаты получаются если в стабилизаторе использовать микросхемы серии 142.

Рисунок печатной платы приведен со стороны печатных проводников (рис.3). Перемычки помечены штриховой линией. Детали расположены с противоположной стороны платы, значком "х" помечены выводы деталей, припаянные к общему проводу, разводка которого не приведена. В приборе использованы микросхемы серии 155, применение менее энергоемких серий нежелательно. Это потребует переработки схемы. Транзисторы - КТ315, светодиоды - АЛ102, АЛ307. При разработке прибора основным критерием была простота. Двоичные счетчики можно заменить десятичными на ИМС К155ИЕ2, дополнив их соответствующими дешифраторами и индикаторами, но конструкция заметно усложнится. С1, С2 - К52, К53; СЗ, С4, С5 - МБМ, К73, KM [3]. Остальные детали - любого типа с допуском ±20%. SA1 - галетный или П2К. На свободных местах платы установлены С1...С4, R2...R6. Из разводка не приведена, так как они могут иметь иные размеры, чем у автора. Светодиоды впаиваются так, чтобы при установке платы они выступали на лицевой панели. В качестве гнезд для С использованы одиночные розетки от разъемов ШР.

Литература:
1. Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей. - М.: Радио и связь, 1987.
2. Овечкин М.А. Любительские телевизионные игры.-М.: Радио и связь, 1985.
3. В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып.109.-М.: Патриот, 1991.
4. Мальцев Л.А. и др. Основы цифровой техники. - М.: Радио и связь, 1987.

РЛ 2-99