3-цифрена верига за измерване на капацитет на LED

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Този проект е поредното тестово оборудване, което може да бъде изключително удобно за всеки електронен любител и изграждането на това устройство може да бъде много забавно.

Капацитетът е много полезно тестово оборудване, тъй като позволява на потребителя да провери желания кондензатор и да потвърди неговата относимост.



Обикновените или стандартните цифрови измервателни уреди най-често нямат уред за измерване на капацитет и следователно електронният ентусиаст трябва да разчита на скъпи измервателни уреди, за да получи това съоръжение.

Схемата, обсъдена в следващата статия, обяснява усъвършенстван, но евтин 3-разряден светодиоден капацитетен измервателен уред, който осигурява сравнително точно измерване за редица кондензатори, които обикновено се използват във всички съвременни електронни схеми.



Диапазони на капацитета

Предложената схема на схемата за измерване на капацитет осигурява 3-цифрен LED дисплей и измерва стойностите с пет диапазона, както е посочено по-долу:

Диапазон # 1 = 0 до 9,99 nF
Диапазон # 2 = 0 до 99.9nF
Диапазон # 3 = 0 до 999nF
Обхват # 4 = 0 до 9,99 µF
Обхват # 5 = 0 до 99,99 µF

Горните диапазони включват повечето от стандартните стойности, но конструкцията не е в състояние да определи изключително ниски стойности на няколко пикофарада или електролитни кондензатори с висока стойност.

На практика това ограничение може да не е особено притеснително, тъй като кондензаторите с изключително ниска стойност рядко се използват в днешните електронни схеми, докато големите кондензатори могат да бъдат тествани с помощта на няколко последователно свързани кондензатора, както ще бъде описано задълбочено по-късно в следващите параграфи.

Как работи

Включен е светодиод за предупреждение за преливане, за да се предотвратят неточни показания, в случай че бъде избран неподходящ обхват. Устройството се задвижва от 9-волтова батерия и следователно е абсолютно преносимо.

Фигура 2 показва схемата на тактовия генератор, осцилатор с ниско Hz, логически контролер и моностабилни мултивибраторни етапи на веригата на светодиодния капацитет.

Етапите на веригата брояч / драйвер и препълване са показани на следващата фигура по-горе.

Разглеждайки фигура 2, IC5 е 5-волтов стабилизатор на фиксирано напрежение, който осигурява добре регулиран изход от 5 волта от 9-волтовия източник на батерия. Цялата верига използва тази регулирана мощност от 5 волта за функционирането.

Батерията трябва да е с висок рейтинг mAh, тъй като текущата употреба на веригата е доста голяма при около 85 mA. Текущата консумация може да надхвърли 100 mA, когато повечето от цифрите на 3-дисплея са осветени за показване.

Нискочестотният осцилатор е изграден около IC2a ​​и IC2b, които са CMOS NOR порти. Независимо от това, в тази конкретна схема тези интегрални схеми са свързани като основни инвертори и се прилагат чрез нормална настройка на CMOS.

Забележете, че работната честота на осцилаторния етап е много по-голяма в сравнение с честотата, с която се предоставят показанията, тъй като този осцилатор трябва да генерира 10 изходни цикъла, за да позволи завършването на един цикъл на четене.

IC3 и IC4a са конфигурирани като логически етап на управление. IC3, който е CMOS 4017 декодер / брояч, включва 10 изхода ('0' до '9'). Всеки от тези изходи върви високо, последователно, за всеки един последователен цикъл на входния часовник. В този конкретен дизайн изходът „0“ доставя часовника за нулиране на броячите.

Изходът '1' впоследствие става висок и превключва моностабилния, който произвежда импулса на порта за веригата часовник / брояч. Изходите '2' до '8' са несвързани и интервалът от време, през който тези 2 изхода се повишават, позволява малко време, така че импулсът на портата да може да завърши и да позволи преброяването да приключи.

Изход „9“ доставя логическия сигнал, който фиксира новото отчитане върху LED дисплея, но тази логика трябва да е отрицателна. Това се постига с IC4a, който обръща сигнала от изход 9, така че да се преобразува в подходящ импулс.

Моностабилният мултивибратор е стандартна CMOS версия, използваща няколко входни NOR порта (IC4b и IC4c). Въпреки че е прост моностабилен дизайн, той предлага функции, които го правят напълно достоен за текущото приложение.

Това е неповторима форма и в резултат осигурява изходен импулс, който е по-малък от пусковия импулс, генериран от IC3. Тази функция всъщност е критична, тъй като когато се използва повторен тип, най-малкото четене на дисплея може да бъде доста високо.

Самостоятелният капацитет на предложения дизайн е доста минимален, което е от съществено значение, тъй като значителна степен на локален капацитет може да наруши линейния атрибут на веригата, което води до огромно ниско отчитане на дисплея.

Докато се използва, прототипният дисплей може да се види с четене на „000“ във всичките 5 диапазона, когато няма кондензатор, свързан през тестовите слотове.

Резисторите R5 до R9 функционират като резистори за избор на обхват. Когато намалите съпротивлението на времето през стъпките на десетилетието, времевият капацитет, необходим за определено отчитане, се увеличава през стъпките на десетилетието.

Ако считаме, че резисторите с диапазон са оценени с толеранс от поне 1%, може да се очаква тази настройка да осигури надеждни показания. Това означава, че може да не е необходимо всеки диапазон да се калибрира поотделно.

R1 и S1a са свързани, за да стартират сегмента с десетична запетая на правилния светодиоден дисплей, с изключение на диапазона 3 (999nF), в който не е необходима индикация с десетична точка. Тактовият осцилатор всъщност е често срещана 555 нестабилна конфигурация.

Pot RV1 се използва като контролер на тактовата честота за калибриране на този светодиоден капацитет. Моностабилният изход се използва за управление на щифта 4 на IC 1, а тактовият генератор ще се активира само докато е наличен периодът на порта. Тази функция елиминира търсенето на независим портал за сигнал.

Сега проверявайки фигура 3, откриваме, че веригата на брояча е свързана с помощта на 3 CMOS 4011 интегрални схеми. Те всъщност не се разпознават от идеалното семейство CMOS логика, въпреки това това са изключително гъвкави елементи, които заслужават честа консумация.

Те всъщност са конфигурирани като броячи нагоре / надолу, които имат индивидуални тактови входове и изходи за носене / заемане. Както може да се разбере, потенциалът да се използва в режим на брояч надолу тук е безсмислен, следователно входът на часовника надолу е свързан с отрицателната линия за подаване.

Трите брояча са свързани последователно, за да позволят конвенционален 3-цифрен дисплей. Тук IC9 е свързан, за да генерира най-малко значимата цифра, а IC7 позволява най-значимата цифра. 4011 включва брояч за десетилетие, декодер от седем сегмента и етапи на драйвер за заключване / дисплей.

Поради тази причина всеки IC може да замести типична опция за брояч / драйвер / резе в стил TTL с 3 чипа. Изходите имат достатъчно мощност, за да осветят директно всеки подходящ светодиоден LED дисплей с общ катод.

Въпреки захранването с ниско напрежение от 5 волта, се препоръчва да се управлява всеки отделен сегмент на LED дисплея през резистор за ограничаване на тока, така че текущата консумация на целия уред за измерване на капацитета да може да се поддържа под приемливо ниво.

Изходът за пренасяне на IC7 се прилага към входа на часовника IC6, което е двойно разделяне от тип D на две флип / флоп. Въпреки това в тази конкретна схема е внедрена само една част от интегралната схема. Изходът IC6 ще превключва състоянието само когато има претоварване. Това предполага, че ако претоварването е значително голямо, това ще доведе до много изходни цикли от IC7.

Директното захранване на LED индикатора LED1 през IC6 може да бъде доста неподходящо, тъй като този изход може да бъде кратък и LED може да е в състояние да генерира само няколко кратки осветления, които лесно могат да останат незабелязани.

За да се избегне тази ситуация, изходът IC7 се използва за задвижване на основна бистабилна верига за настройка / нулиране, създадена чрез свързване на двойка нормално празни порти на IC2 и впоследствие ключалката превключва LED индикатора LED1. Двата IC6 и резето се нулират от IC3, за да може веригата за преливане да започне от нулата, когато се приложи ново тестово отчитане.

Как се изгражда

Изграждането на тази 3-цифрена верига за измерване на капацитета е свързано с правилното сглобяване на всички части в посоченото по-долу оформление на печатни платки.

Не забравяйте, че интегралните схеми са всички видове CMOS и следователно чувствителни към статично електричество от вашата ръка. За да се избегнат повреди от статично електричество, се препоръчва използването на IC контакти. Дръжте интегралните схеми върху тялото им и натиснете в гнездата, без да докосвате щифтовете в процеса.

Калибриране

Преди да започнете да калибрирате тази финализирана 3-цифрена верига за измерване на капацитет на LED, може да е важно да използвате кондензатор със строг толеранс и величина, която осигурява приблизително 50 до 100% от пълния обхват на скалата на измервателния уред.

Нека си представим, че C6 е включен в устройството и се прилага за калибриране на измервателния уред. Сега настройте устройството в диапазон # 1 (9,99 nF в пълен мащаб) и вмъкнете директна връзка през SK2 и SK4.

След това много внимателно регулирайте RV1, за да визуализирате подходящото отчитане на 4.7nF на дисплея. След като това бъде направено, може да намерите уреда, показващ съответно правилните показания в редица кондензатори.

Моля, не очаквайте показанията да бъдат точно точни. Трицифреният измервателен капацитет сам по себе си е доста точен, въпреки че, както беше обсъдено по-рано, той на практика ще бъде придружен от някои незначителни несъответствия със сигурност.

Защо се използват 3 LED дисплея

Много кондензатори са склонни да имат доста големи допустими отклонения, въпреки че шепа разновидности могат да включват степен на точност по-висока от 10%. Практически погледнато, въвеждането на третата цифра на светодиодния дисплей може да не е оправдано по отношение на очакваната прецизност, но въпреки това е изгодно поради факта, че ефективно разширява най-ниския капацитет, който устройството е в състояние да чете през цялото десетилетие.

Тестване на стари кондензатори

В случай, че с това оборудване се тества стар кондензатор, евентуално бихте могли да видите, че цифровото отчитане на дисплея постепенно се увеличава. Това не може непременно да означава дефектен кондензатор, а по-скоро това може да е просто в резултат на топлината на нашите пръсти, което води до незначително покачване на стойността на кондензатора. Докато поставяте кондензатор в слотовете SKI и SK2, не забравяйте да държите кондензатора за тялото му, а не за проводниците.

Тестване на прекомерни кондензатори с висока стойност

Кондензатори с висока стойност, които не са в обхвата на този светодиоден кондензатор, могат да бъдат изследвани чрез свързване на кондензатора с висока стойност последователно с кондензатор с по-ниска стойност и след това тестване на общия сериен капацитет на двата блока.

Да кажем, че искаме да изследваме кондензатор със стойност 470 µF, отпечатана върху него. Това може да се осъществи, като се прикрепи последователно с кондензатор 100µF. Тогава стойността на кондензатора 470 µF може да бъде проверена по следната формула:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82,5 µF

82,5 µF ще потвърди, че 470 µF е добре със стойността си. Но да предположим, че ако измервателният уред показва някакви други показания като 80 µF, това би означавало, че 470 µF не е наред, тъй като действителната му стойност тогава ще бъде:

(X x 100) / (X + 100) = 80
100Х / Х + 100 = 80
100Х = 80Х + 8000
100Х - 80Х = 8000
X = 400 µF

Резултатът показва, че състоянието на тествания кондензатор от 470µF може да не е много добро

Двата допълнителни гнезда (SK3 и SK4) и кондензатор C6 могат да се видят на диаграмата. Намерението на SK3 е да улесни изхвърлянето на тестовите елементи чрез докосване през SK1 и SK3, преди да ги включите в SKI и SK2 за измерване.

Това е приложимо само за тези кондензатори, които могат да имат тенденция да съхраняват някакъв остатъчен заряд, когато бъдат отстранени от верига непосредствено преди тестването. Кондензаторите с висока стойност и високо напрежение са тези, които могат да бъдат податливи на този проблем.

Въпреки това, при сериозни условия може да се наложи кондензаторите да бъдат леко разредени чрез обезвъздушителен резистор, преди да ги извадите от верига. Причината за включването на SK3 е да се позволи изпитваният кондензатор да се разреди чрез свързване през SK1 и SK3, преди да се тестват през SKI и SK2 за измерването.

C6 е удобен, готов за употреба пробен кондензатор за бързо калибриране. В случай, че тестваният кондензатор показва някакво дефектно отчитане, може да е от съществено значение да преминете към обхват 1 и да поставите джъмперна връзка през SK2 към SK4, така че C6 да се свърже като тестов кондензатор. След това може да поискате да проверите дали над дисплеите е посочена законна стойност от 47nF.

Има обаче едно нещо, което трябва да се разбере: Измервателят сам по себе си е доста точен в рамките на няколко% плюс / минус, освен стойностите на кондензатора, почти идентични със стойността на калибриране. Допълнителен проблем е, че показанията на кондензатора могат да зависят от температурата и няколко външни параметъра. В случай, че отчитането на капацитета показва малка грешка, надвишаваща стойността му на допустимо отклонение, това най-вероятно показва, че детайлът е абсолютно наред и по никакъв начин не е дефектен.

Списък с части




Предишна: Предавателна схема на приемник за 80-метрова радиостанция Ham Напред: Обикновена алармена верига против кражба за защита на ценни предмети