Обяснени 2 прости схеми за измерване на капацитет - Използване на IC 555 и IC 74121

Обяснени 2 прости схеми за измерване на капацитет - Използване на IC 555 и IC 74121

В тази публикация ще говорим за няколко лесни, но много удобни малки вериги под формата на честотомер и капацитет, използващи вездесъщия IC 555.



Как работят кондензаторите

Кондензаторите са един от основните електронни компоненти, които попадат в семейството на пасивните компоненти.

Те се използват широко в електронните вериги и практически не може да се изгради схема, без да се включват тези важни части.





Основната функция на кондензатора е да блокира постоянен ток и да премине променлив ток или с прости думи всяко напрежение, което е пулсиращо по природа, ще може да премине през кондензатор и всяко напрежение, което не е поляризирано или е под формата на постоянен ток, ще бъде блокирано от кондензатор през процеса на зареждане.

Друга важна функция на кондензаторите е съхраняването на електричество чрез зареждане и връщането му обратно към свързана верига в процеса на разреждане.



Горните две основни функции на кондензаторите се използват за изпълнение на редица ключови операции в електронни схеми, които позволяват получаване на изходи според необходимите спецификации на проекта.

Въпреки това за разлика резистори, кондензатори са трудни за измерване чрез обикновени методи.

Например, един обикновен мултистестер може да включва много измервателни функции, като OHM метър, волтметър, амперметър, диоден тестер, hFE тестер и т.н., но може просто да няма илюзорните функция за измерване на капацитета .

Характеристиката на капацитетен измервателен уред или индуктивен измервателен уред се вижда, че се предлага само в мултиметри от висок клас, които определено не са евтини и не всеки нов любител може да се интересува от неговото закупуване.

Схемата, обсъдена тук, се справя много ефективно с тези проблеми и показва как да се изгради обикновен евтин капацитет честотомер които могат да бъдат изградени у дома от всеки електронен новак и да се използват за предвиденото полезно приложение.

Електрическа схема

Диаграма на честотата на IC 555

Как работи честотата за откриване на капацитет

Позовавайки се на фигурата, IC 555 формира сърцето на цялата конфигурация.

Този универсален чип за работен кон е конфигуриран в най-стандартния си режим, който е моностабилният режим на мултивибратор.
Всеки положителен пик на импулса, приложен на входа, който е пин # 2 на IC, създава стабилен изход с някакъв предварително определен фиксиран период, зададен от предварително зададената P1.

Въпреки това за всяко падане в пика на импулса, моностабилният нулира и автоматично се задейства със следващия пристигащ пик.

Това генерира вид средна стойност на изхода на IC, за която е пряко пропорционална на честотата на приложения часовник.

С други думи, изходът на IC 555, който се състои от няколко резистора и кондензатори, интегрира поредицата от импулси, за да осигури стабилна средна стойност, пряко пропорционална на приложената честота.

Средната стойност може лесно да бъде прочетена или показана през движещ се бобинен метър, свързан през показаните точки.

Така че горното отчитане ще даде директно отчитане на честотата, така че ние разполагаме със спретнато изглеждащ честотомер.

Използване на честота за измерване на капацитета

Сега, разглеждайки следващата фигура по-долу, можем ясно да видим, че чрез добавяне на външен честотен генератор (IC 555 нестабилен) към предишната верига, става възможно да накарате измервателния уред да интерпретира стойностите на кондензатор в посочените точки, тъй като този кондензатор директно влияе или е пропорционален на честотата на тактовата верига.

проста схема на капацитет, базирана на IC 555

Следователно стойността на нетната честота, показана сега на изхода, ще съответства на стойността на кондензатора, свързан в гореспоменатите точки.

Това означава, че сега имаме верига две в една, която може да измерва капацитета, както и честотата, като използва само няколко интегрални схеми и някои случайни електронни части. С малки модификации веригата може лесно да се използва като оборотомер или като RPM броячно оборудване.

Списък с части

  • R1 = 4K7
  • R3 = МОЖЕ ДА БЪДЕ ПРОМЕНЛИВ 100K POT
  • R4 = 3K3,
  • R5 = 10K,
  • R6 = 1K,
  • R7 1K,
  • R8 = 10K,
  • R9, R10 = 100K,
  • C1 = 1uF / 25V,
  • C2, C3, C6 = 100n,
  • C4 = 33uF / 25V,
  • T1 = BC547
  • IC1, IC2 = 555,
  • M1 = 1V FSD метър,
  • D1, D2 = 1N4148

Измервател на капацитет с помощта на IC 74121

Тази проста схема за измерване на капацитета осигурява 14 линейно калибрирани диапазона на измерване на капацитета, от 5 pF до 15 uF FSD. S1 се използва като превключвател на обхвата и работи в сътрудничество със S4 (s1 / x10) и S3 (x l) или S2 (x3). IC 7413 работи като нестабилен осцилатор, заедно с R1 и C1 до C6, които действат като елементите за определяне на честотата.

Този етап активира IC 74121 (моностабилен мултивибратор), така че той генерира асиметрична квадратна вълна с повтаряща се честота, когато стойността се определя от частите R1 и C1 до C6 и с работен цикъл, както е решено от R2 (или R3) и Cx .

Типичната стойност на това напрежение с квадратна вълна се променя линейно при промяна на работния цикъл, което от своя страна се променя линейно въз основа на стойността на Cs, стойността на R2 / R3 (s10 / x I) и честотата (установена от Позиция на превключвателя S1).

Крайните превключватели за обхват S3j ..- xl) и 52 (x3) основно поставят резистор последователно с измервателния уред. Конфигурацията около щифтовете 10 и щифт 11 на IC 74121 и за Cx трябва да бъде възможно най-къса и твърда, за да се гарантира, че разсеяният капацитет тук е минимален и без колебания. P5 и P4 се използват за независимо калибриране на нула за диапазони с нисък капацитет. За всички по-високи диапазони, калибрирането, извършено от oreset P3, е напълно достатъчно. F.s.d. калибрирането е доста лесно.

Не запоявайте първоначално C6 във веригата, а го прикрепете към клемите, маркирани Cx за неизвестния кондензатор. Поставете S1 в позиция 3, S4 в позиция x1 и S2 затворени (s3), това се настройва за диапазоните от 1500 pF f.s.d. Сега C6 става готов за прилагане като стойност на еталонната отметка за калибриране. След това гърнето P1 се променя, докато измервателният уред дешифрира 2/3 от f.s.d. След това S4 може да се премести в позиция 'x 10', S2 се държи отворен и S3 е затворен (x1), което се сравнява с 5000 pF f.s.d., докато работи с C6 като неизвестен кондензатор. Резултатът за тези пълни настройки трябва да осигури 1/5 от fs.d.

От друга страна, можете да набавите асортимент от точно известни кондензатори и да ги използвате в точките Cx и след това да регулирате различните гърнета за фиксиране на калибровките на циферблата на глюкомера по подходящ начин.

Дизайн на печатни платки

Още една проста и все пак точна верига за измерване на капацитет

Когато се прилага постоянно напрежение към кондензатор през резистор, кондензаторният заряд се увеличава експоненциално. Но ако захранването през кондензатор е от постоянен източник на ток, зарядът на кондензатора показва увеличение, което е почти линейно.

Този принцип, при който кондензаторът се зарежда линейно, се използва тук в обсъдения по-долу обикновен измервателен капацитет. Той е проектиран да измерва стойностите на кондензатора далеч извън обхвата на много подобни аналогови измервателни уреди.

Използвайки захранване с постоянен ток, измервателният уред определя времето, необходимо за допълване на заряда върху неизвестния кондензатор до известно известно референтно напрежение. Измервателният уред осигурява 5 обхвата в пълен обхват от 1,10, 100, 1000 и 10 000 µF. На скалата от 1 µF могат да се измерват без затруднения стойности на капацитета от 0,01 µF.

Как работи.

Както е показано на фигура, части D1, D2, R6, Q1 и един от резисторите през R1 до R5 осигуряват 5 избора за постоянно подаване на ток през превключвателя S1A.

Когато S2 се задържа в посоченото положение, този постоянен ток се къса на земята чрез S2A. Когато S2 се превключва при алтернативен избор, постоянният ток се задвижва в тествания кондензатор през BP1 и BP2, което принуждава кондензатора да се зареди в линеен режим.

Op amp IC1 е прикрепен като компаратор, с неговия (+) входен щифт, прикрепен към R8, който фиксира референтното ниво на напрежението.

Веднага след като линейно нарастващият заряд в тествания кондензатор достигне няколко миливолта по-високо от (-) входния щифт на IC1, той незабавно превключва изхода на компаратора от +12 волта на -12 волта.

Това кара изхода на компаратора да активира източник с постоянен ток, направен с помощта на частите D3, D4, D5, R10, R11 и Q2.

В случай, че ако S2A се превключи на земя, точно както S2B, това води до късо съединение на клемите на кондензатора C1, превръщайки потенциала през C1 до нула. При S2 в отворено състояние, преминаването през постоянен ток през C1 задейства напрежението в C1 да се увеличава линейно.

Когато напрежението в тествания кондензатор накара компаратора да се превключва, резултатът е диодът D6 да се обърне обратно. Това действие спира C1 да не зарежда повече.

Тъй като зареждането на C1 се случва само до момента, в който състоянието на изхода на компаратора просто се промени, предполага, че напрежението, развито върху него, трябва да бъде право пропорционално на стойността на капацитета на неизвестния кондензатор.

За да се гарантира, че C1 не се разрежда, докато измервател M1 измерва напрежението си, за измервателния уред M1 е включен буферна степен с висок импеданс, създадена с помощта на IC2.

Резисторът R13 и измервател M1 представляват основен волтметров монитор от около 1 V FSD. Когато е необходимо, може да се използва дистанционен волтметър, при условие че разполага с пълен обхват под 8 волта. (В случай, че включите този вид външен измервателен уред, уверете се, че сте настроили R8 в диапазона от 1 µF, така че точно идентифицираният кондензатор от 1 µF да съответства на отчитане от 1 волта.)

Кондензатор С2 се използва за противодействие на трептенето на захранването с постоянен ток Q1, а R9 и R12 се използват за охрана на операционните усилватели в случай, че захранващият DC е изключен по време, когато тестваният кондензатор и C1 се зареждат, или в противен случай те биха могли да започнат да се разреждат през операционните усилватели, което води до повреда.

Списък с части

Дизайн на печатни платки

Как да калибрирам

Преди да подадете захранване към веригата на капацитета, използвайте фина отвертка, за да настроите иглата на измервател M1 точно до нулевото ниво.

Позиционирайте точно известен кондензатор около 0,5 и 1,0 µF при +/- 5%. Това би функционирало като „марка за еталон за калибриране“.

Закачете този кондензатор през BP1 и BP2 (положителна страна към BP1). Настройте превключвателя за обхват S1 на разположението „1“ (глюкомерът трябва да показва 1-µF пълна скала).

Позиция S2, за да разкачите заземяващия проводник от двете вериги (Q1 колектор и Cl). Метърът M1 сега ще започне висококачествено движение и ще се установи при определено отчитане. Превключването на S2 обратно трябва да доведе до падането на измервателния уред надолу при нулевата волта. Сменете S2 още веднъж и потвърдете висококачественото отчитане на глюкомера.

Алтернативно прескачайте S2 и прецизирайте R8, докато не намерите метъра, показващ точната стойност на 5% от калибрирането на кондензатора. Горната само една настройка за калибриране ще бъде напълно достатъчна за останалите диапазони.




Предишен: Обикновена кола за алармена кола Напред: Изградете прости транзисторни схеми