Как работает измеритель емкости конденсаторов. Какие преимущества дает использование такого прибора. На каком принципе основана работа измерителя емкости. Какие характеристики конденсаторов можно измерить с его помощью.
Принцип работы измерителя емкости конденсаторов
Измеритель емкости конденсаторов — это простое но эффективное устройство, позволяющее с высокой точностью определять емкость и другие характеристики конденсаторов. Рассмотрим основные принципы работы такого прибора:
- Измерение основано на определении времени заряда конденсатора через резистор с известным сопротивлением до заданного напряжения.
- Время заряда прямо пропорционально емкости конденсатора.
- Микроконтроллер измеряет это время и вычисляет емкость.
- Для измерения ЭПС (эквивалентного последовательного сопротивления) конденсатор заряжается импульсами тока и анализируется форма напряжения на нем.
Такой подход позволяет создать компактный и недорогой прибор для измерения широкого диапазона емкостей с хорошей точностью.
Преимущества использования измерителя емкости
Использование специализированного измерителя емкости дает ряд важных преимуществ по сравнению с обычными мультиметрами:
- Более широкий диапазон измерения — от пикофарад до тысяч микрофарад.
- Высокая точность измерений, особенно для малых емкостей.
- Возможность измерения дополнительных параметров, например ЭПС.
- Удобство использования — не требуется переключение пределов измерения.
- Компактность и автономность работы от батареи.
Все это делает измеритель емкости незаменимым инструментом для разработки, ремонта и диагностики электронной техники.
Основные характеристики измерителей емкости
При выборе измерителя емкости стоит обратить внимание на следующие ключевые характеристики:
- Диапазон измеряемых емкостей — обычно от десятков пикофарад до тысяч микрофарад.
- Погрешность измерения — у хороших приборов не более 1-2%.
- Возможность измерения ЭПС конденсаторов.
- Наличие автоматического выбора диапазона.
- Тип дисплея — ЖК или светодиодный.
- Питание — от батареи или от сети.
- Габариты и масса прибора.
Оптимальное сочетание этих параметров позволяет подобрать измеритель емкости для конкретных задач.
Измерение емкости конденсаторов
Процесс измерения емкости конденсатора с помощью специализированного прибора обычно включает следующие этапы:
- Полностью разрядить конденсатор перед измерением.
- Подключить выводы конденсатора к измерительным клеммам прибора.
- Выбрать подходящий диапазон измерения (если нет автовыбора).
- Дождаться стабилизации показаний на дисплее.
- Считать результат измерения.
При этом важно соблюдать полярность для полярных конденсаторов. Для повышения точности рекомендуется проводить несколько измерений и вычислять среднее значение.
Измерение ЭПС конденсаторов
Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС) — важный параметр, характеризующий качество конденсатора. Процесс его измерения отличается от измерения емкости:
- Конденсатор заряжается импульсами тока.
- Анализируется форма напряжения на конденсаторе.
- По характеру переходного процесса вычисляется ЭПС.
- Для точного измерения емкость должна быть не менее 1-2 мкФ.
- Результат обычно выражается в миллиомах или омах.
Измерение ЭПС позволяет выявить старение или повреждение конденсатора даже при номинальной емкости.
Области применения измерителей емкости
Измерители емкости находят широкое применение во многих сферах электроники и электротехники:
- Разработка и отладка новых электронных устройств.
- Входной контроль качества конденсаторов.
- Диагностика и ремонт электронной аппаратуры.
- Проверка состояния конденсаторов в процессе эксплуатации.
- Учебные и исследовательские лаборатории.
- Производство электронных компонентов.
В каждой из этих областей измеритель емкости позволяет быстро и точно определить параметры конденсаторов, что повышает эффективность работы.
Конструкция типичного измерителя емкости
Большинство современных измерителей емкости имеют схожую конструкцию, включающую следующие основные элементы:
- Микроконтроллер — «мозг» устройства, управляющий процессом измерения.
- Измерительная схема — генератор тестовых сигналов и АЦП.
- Дисплей — для отображения результатов измерений.
- Органы управления — кнопки выбора режимов и диапазонов.
- Измерительные клеммы — для подключения конденсаторов.
- Источник питания — обычно батарея или аккумулятор.
Такая конструкция обеспечивает компактность, автономность и удобство использования прибора.
Точность измерения емкости и факторы, влияющие на нее
Точность измерения емкости зависит от множества факторов:
- Качество измерительной схемы и компонентов прибора.
- Правильность калибровки измерителя.
- Температура окружающей среды и измеряемого конденсатора.
- Наличие электромагнитных помех.
- Качество контакта с выводами конденсатора.
- Остаточный заряд на конденсаторе перед измерением.
Для повышения точности измерений рекомендуется проводить калибровку прибора, использовать экранирование и соблюдать правильную методику измерений.
The most simple digital capacitance meter (in Russian language)
Обнаружив в интернете статью Digital Capacitance Meter, я захотел собрать этот измеритель. Однако под рукой не оказалось микроконтроллера AT90S2313 и светодиодных индикаторов с общим анодом. Зато были ATMEGA16 в DIP-корпусе и четырехразрядный семисегментный жидкокристаллический индикатор. Выводов микроконтроллера как раз хватало на то, чтобы подключить его к ЖКИ напрямую. Таким образом, измеритель упростился всего до одной микросхемы (на самом деле, есть и вторая – стабилизатор напряжения), одного транзистора, диода, горстки резисторов-конденсаторов, трех разъемов и кнопки.Прибор получился компактный и удобный в использовании. Теперь у меня нет вопросов о том, как измерить емкость конденсатора. Особенно это важно для SMD-конденсаторов с емкостями в несколько пикофарад (и даже в доли пикофарада), которые я всегда проверяю перед тем, как в паять в какую-нибудь плату. Сейчас выпускается множество настольных и портативных измерителей, производители которых заявляют о нижнем пределе измерений емкости в 0.
Что касается измерения малых индуктивностей (единицы наногенри), то я для этого с успехом использую анализатор RigExpert AA-230, который выпускает наша компания.
Фотография измерителя емкости:
Параметры измерителя емкости
Диапазон измерения: от 1 пФ до примерно 470 мкФ.
Пределы измерения: автоматическое переключение пределов – 0…56 нФ (нижний предел) и 56 нФ … 470 мкФ (верхний предел).
Индикация: три значащие цифры (две цифры для емкостей меньших, чем 10 пФ).
Управление: единственная кнопка для установки «нуля» и калибровки.
Калибровка: однократная, при помощи двух образцовых конденсаторов, 100 пФ и 100 нФ.
Схема
Большая часть выводов микроконтроллера подключена к ЖКИ. К некоторым из них также подключен разъем для внутрисхемного программирования микроконтроллера (ByteBlaster). Четыре вывода задействованы в схеме измерения емкости, включая входы компаратора AIN0 и AIN1, выход управления пределами измерения (при помощи транзистора) и выход выбора порогового напряжения. К единственному оставшемуся выводу микроконтроллера подключена кнопка.
Стабилизатор напряжения +5 В собран по традиционной схеме.
Индикатор – семисегментный, на 4 знака, с прямым подключением сегментов (т.е. не-мультиплексный). К сожалению, на ЖКИ не было маркировки. Такую же цоколевку и размеры (51×23 мм) имеют индикаторы многих фирм, например, AND и Varitronix.
Схема приведена ниже (на схеме не показан диод для защиты от «переполюсовки», через него рекомендуется подключить разъем питания):
(нажмите, чтобы увеличить)
Программа микроконтроллера
Поскольку ATMEGA16 – из серии «MEGA», а не из серии «tiny», особого смысла писать ассемблерную программу нет смысла.
На языке Си удается сделать ее гораздо быстрей и проще, а приличный объем flash-памяти микроконтроллера позволяет пользоваться встроенной библиотекой функций с плавающей точкой при расчете емкости.
Микроконтроллер проводит измерение емкости за два шага. В первую очередь, определяется время заряда конденсатора через резистор сопротивлением 3.3 МОм (нижний предел). Если необходимое напряжение не достигнуто в течение 0.15 секунд (что соответствует емкости около 56 пФ), заряд конденсатора повторяется через резистор 3.3 кОм (верхний предел измерения).
При этом микроконтроллер сперва разряжает конденсатор через резистор сопротивлением 100 Ом, а затем заряжает его до напряжения 0.17 В. Только после этого замеряется время заряда до напряжения 2.5 В (половина напряжения питания). После этого, цикл измерения повторяется.
При выводе результата на выводы ЖКИ подается напряжение переменной полярности (относительно его общего провода) с частотой около 78 Гц. Достаточно высокая частота полностью устраняет мерцание индикатора.
Использовался компилятор WinAVR (AVR-GCC) и программатор AVRISP mkII. Микроконтроллер можно запрограммировать и при помощи AVReAl, но придется подобрать параметры командной строки.
Конструкция
Измеритель собран на отрезке макетной платы. Как микроконтроллер, так и ЖКИ имеют 40-выводный корпус с шагом выводов 2.54 мм и разным расстоянием между рядами. Благодаря этому можно установить их друг под другом:
При этом уменьшается размер платы и упрощается монтаж, поскольку большинство выводов соединено между собой короткими проводниками. Для того, чтобы появилась возможность использовать для этого провод без изоляции, контактные площадки между рядами выводов можно удалить:
На той же стороне платы, что и микроконтроллер и ЖКИ, размещены транзистор, разъем программирования и разъем питания. Здесь же находится разъем для подключения измеряемой емкости (отрезок панельки для микросхем) и контакты для подключения емкостей в SMD-корпусе (выполнены из изогнутых отрезков провода без изоляции).
Чем меньше длина соединительных проводов в цепях измерения, тем выше стабильность показаний, особенно, для емкостей в единицы пикофарад. По этой же причине все резисторы и конденсаторы – в SMD-исполнении.
Кварцевый резонатор, микросхема стабилизатора, диод и резисторы-конденсаторы установлены на стороне монтажа:
При помощи четырех стоек плата закреплена на основании, снабженном резиновыми ножками.
Работа с измерителем емкости
Для того, чтобы определить емкость неизвестного конденсатора, нужно просто подключить его к измерителю. Предел измерений будет выбран автоматически, отображая «p» – пикофарады, «n» – нанофарады и «μ» – микрофарады. Также, будет меняться положение десятичной точки. При подключении слишком большой емкости на ЖКИ будет выведено «999μ».
Нижний и верхний пределы измерения переключаются при значении емкости около 56 нФ. При подключении такой емкости возможны незначительные скачки показаний, поскольку два разных предела измерений калибруются при помощи разных образцовых конденсаторов.
Калибровка и установка «нуля»
Если при включении питания держать кнопку нажатой, измеритель перейдет в режим калибровки. При этом на ЖКИ загорится надпись «CAL». Затем, отобразится значение «100p». При этом нужно подключить к измерителю емкость 100 пФ и нажать кнопку. Далее появится значение «100n» – нужно подключить конденсатор емкостью 100 нФ и еще раз нажать кнопку. После этого измеритель перейдет в обычный режим.
Установка «нуля» происходит при нажатии кнопки в режиме измерения (на ЖКИ отобразится значение «000»). Она необходима для того, чтобы скомпенсировать емкость монтажа (несколько пикофарад).
Файлы
Схема
Программа
Денис Нечитайлов, UU9JDR
05.02.2008
P.S. от 7.11.2009:
Ссылки по теме:
Цифровой измеритель ёмкости – японская статья, переведенная на русский язык
Цифровой измеритель ёмкости elm-chan`а – обсуждение схемы
Измеритель ёмкости – конструкция на PIC-контроллере
Измеритель емкости и частотомер на AVR микроконтроллере
P.
S. от 18.11.2009:
Меня не раз спрашивали, как переделеть этот измеритель для подключения к светодиодным индикаторам. Отвечаю: Светодиодные индикаторы, как и ЖКИ с контроллером (а также черно-белые ЖКИ от всяческих телефонов) не обеспечивают того качества «картинки», которое меня устроило бы. Поэтому предлагаю не мучаться, а сходить на ближайший радиобазар или в ближайшую фирму, торгующую электронными компонентами, и купить такой же индикатор, какой я поставил в свой измеритель.
P.S. от 29.03.2010:
Ссылки по теме:
Измеритель емкости конденсаторов от 1пФ до 470 мкФ – статья на сайте Easy Electronics с печатной платой и расстановкой фьюзов для программатора AVRDUDE (игнорируем замечание узколобых юзеров о якобы невозможности компенсации емкости разъема а также очередное предложение поставить другой индикатор).
На этой же странице – схема измерителя емкости с увеличенным пределом измерений, программа. Другой ЖКИ.
| ПОРТАТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ 1.1 Введение Данная модель измерителя емкости имеет дисплей 3 ½ разряда (максимум дисплея 1999). Девять пределов позволяют проводить измерения в очень широком диапазоне от 0.1пФ до 20000мкФ с хорошей точностью. Прибор работает от батареи, легок и удобен в эксплуатации. * размер дисплея 21мм, макс. дисплея 1999 * 9 пределов измерения от 200пФ до 20мФ * высокая точность измерения * ручная точная установка нуля 20пФ * метод измерения – АЦП двойного интегрирования * индикация перегрузки «1» в старшем разряде * тестовые щупы с крокодилами * размер: 31.5 х 91 х 189 мм * вес: 240г (включая батарею) Точность гарантирована в течении года после калибровки при температуре от 18 С до 28С и относительной влажности до 80%.
2.2 Спецификация Точность измеряется в % от полной шкалы кол-во цифр в последнем разряде
3. Описание передней панели Рисунок на стр. 4 оригинальной инструкции 1. Жидкокристаллический дисплей 2. Переключатель пределов измерения 3. Ручка точной установки нуля 4. Входные гнезда 4.1 Перед началом работы 1. Убедитесь в правильности установки батареи 2. Определите полярность измеряемого конденсатора 3. Полностью разрядите конденсатор 4. Никогда не подавайте напряжение на гнезда прибора, это может привезти к серьезным повреждениям 5. 4.2 Замечания 1. Если заранее неизвестна предполагаемая величина емкости, начинайте измерения на пределе 200пФ и увеличивайте пределы до появления показаний. 2. При короткозамкнутом конденсаторе прибор показывает перегрузку («1» в старшем разряде) на всех пределах. Конденсатор с низким напряжением утечки отображается как перегрузка или как величина значительно большая реальной. Если конденсатор в обрыве, отображается «0» на всех пределах (возможно несколько пФ на пределе 200пФ). 3. При измерениях очень малых емкостей желательно использовать встроенное гнездо или очень короткие щупы во избежание искажения показаний. 4. При использовании щупов помните, что они вносят паразитную емкость. Приблизительно оценить влияние щупов можно измерив значения емкости щупов в разомкнутом состоянии и вычесть эту величину (если она отрицательна, то прибавив) из полученного измерения. 5. Конденсаторы, особенно электролитические, часто имеют очень большое отклонение от величины, обозначенной на корпусе. Не удивляйтесь, если величина существенно превышает указанную, если это укладывается в заявленный диапазон разброса параметров конденсатора. Однако, в редких случаях величина конденсатора бывает существенно ниже заявленного значения. 6. Существование утечки конденсатора может быть определено, при наличии большой разницы в показаниях одного и того же конденсатора на разных пределах. Эффект резистивной утечки минимален на минимальном пределе измерения. звуковой сигнал. 1. Выберите предел измерения. 2. Проконтролируйте, и если это необходимо установите нулевые показания дисплея (для пределов 200пФ, 2нФ, 20нФ). Установка нуля производится ручкой на передней панели. Диапазон изменения 20пФ. 3. Подсоедините емкость к щупам или установите в гнездо на передней панели. 4. Считайте показания на дисплее. 5. Не забудьте установить переключатель в положение OFF по окончании измерений.
6. Аксессуары 6.1 Входящие в комплект. Тестовые щупы MASTECH HYTL-6013 Батарея 9В типа NEDA1604 Инструкция HYS004270 Холстер HYHT — 060 ПОРТАТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ 1.1 Введение Данная модель измерителя емкости имеет дисплей 3 ½ разряда (максимум дисплея 1999). Девять пределов позволяют проводить измерения в очень широком диапазоне от 0.1пФ до 20000мкФ с хорошей точностью. Прибор работает от батареи, легок и удобен в эксплуатации. * размер дисплея 21мм, макс. дисплея 1999 * 9 пределов измерения от 200пФ до 20мФ * высокая точность измерения * ручная точная установка нуля 20пФ * метод измерения – АЦП двойного интегрирования * индикация перегрузки «1» в старшем разряде * тестовые щупы с крокодилами * размер: 31. * вес: 240г (включая батарею) Точность гарантирована в течении года после калибровки при температуре от 18 С до 28С и относительной влажности до 80%.
2.2 Спецификация Точность измеряется в % от полной шкалы кол-во цифр в последнем разряде
3. Рисунок на стр. 4 оригинальной инструкции 1. Жидкокристаллический дисплей 2. Переключатель пределов измерения 3. Ручка точной установки нуля 4. Входные гнезда 4.1 Перед началом работы 1. Убедитесь в правильности установки батареи 2. Определите полярность измеряемого конденсатора 3. Полностью разрядите конденсатор 4. Никогда не подавайте напряжение на гнезда прибора, это может привезти к серьезным повреждениям 5. Не соединяйте щупы вместе. Это приведет к быстрому разряду батареи прибора. При этом прибор будет показывать перегрузку на всех пределах. 4.2 Замечания 1. Если заранее неизвестна предполагаемая величина емкости, начинайте измерения на пределе 200пФ и увеличивайте пределы до появления показаний. 2. При короткозамкнутом конденсаторе прибор показывает перегрузку («1» в старшем разряде) на всех пределах. Конденсатор с низким напряжением утечки отображается как перегрузка или как величина значительно большая реальной. 3. При измерениях очень малых емкостей желательно использовать встроенное гнездо или очень короткие щупы во избежание искажения показаний. 4. При использовании щупов помните, что они вносят паразитную емкость. Приблизительно оценить влияние щупов можно измерив значения емкости щупов в разомкнутом состоянии и вычесть эту величину (если она отрицательна, то прибавив) из полученного измерения. 5. Конденсаторы, особенно электролитические, часто имеют очень большое отклонение от величины, обозначенной на корпусе. Не удивляйтесь, если величина существенно превышает указанную, если это укладывается в заявленный диапазон разброса параметров конденсатора. Однако, в редких случаях величина конденсатора бывает существенно ниже заявленного значения. 6. Существование утечки конденсатора может быть определено, при наличии большой разницы в показаниях одного и того же конденсатора на разных пределах. звуковой сигнал. 1. Выберите предел измерения. 2. Проконтролируйте, и если это необходимо установите нулевые показания дисплея (для пределов 200пФ, 2нФ, 20нФ). Установка нуля производится ручкой на передней панели. Диапазон изменения 20пФ. 3. Подсоедините емкость к щупам или установите в гнездо на передней панели. 4. Считайте показания на дисплее. Отображается значение емкости и единицы измерения (pF, nF, F, mF). Если на дисплее отображается «1» , значит измеряемая величина превышает установленный предел измерения. Переключите предел измерения на более высокий. При отображении нулей – переключитесь на нижний предел. 5. Не забудьте установить переключатель в положение OFF по окончании измерений.
6. Аксессуары 6.1 Входящие в комплект. Тестовые щупы MASTECH HYTL-6013 Батарея 9В типа NEDA1604 Инструкция HYS004270 Холстер HYHT — 060 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Окп 422160 портативный цифровой измеритель емкости my(DM)-6243 Паспорт Прибор имеет большой жк дисплей 3 1/2 разряда (максимальное отображаемое значение 1999).  Прибор работает от батареи, легок и удобен… | Прецизионный измеритель ёмкости и индуктивности Постоянной потребности в подобных измерениях у меня нет, а посему нет нужды покупать какой-то фирменный прибор (ради кружки молока… | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мегеон 14028 Прибор мегеон 14028 разработан для измерения индуктивности, емкости и сопротивления компонентов. Этот прибор может питаться от батареи… | План- конспект Ид-13, ид-14, ид- 15К, индивидуальный радиофотолюминесцентный измеритель дозы ид-11, войсковой измеритель дозы ид назначение, тактико-технические… | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Контрольное устройство Для изменения установочных размеров выкручиваем 4 самореза крепления емкости под мелкие вещи и устанавливаем переходник, изготовленный… | Дистанционный измеритель температуры (пирометр) Mastech ms6540B Дистанционный измеритель температуры (пирометр) Mastech ms6540B это прибор для бесконтактного измерения температуры в диапазоне от.  .. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Особому вниманию претендентов! Для участия в тендере Вам необходимо… Лот №2 Комплекс работ по монтажу системы резервного водоснабжения с установкой накопительной подземной емкости для воды на азс №№139,… | Техническое задание № п/п Измеритель потенциалов Орион ип-01 — это портативный прибор широкого назначения, применяемый в целях | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Техническое задание № п/п Измеритель потенциалов Орион ип-01 — это портативный прибор широкого назначения, применяемый в целях | Руководство по эксплуатации Паспорт Цифровой измеритель тока короткого замыкания и сопротивления петли фазы нуль 4118А, 4120А | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Г. Екатеринбург, ул. Волгоградская, 185 Многоразовые ёмкости после опорожнения дезинфицируются дез средством (п 6 СанПиН 1 2790-10) | Инструкция по применению Экспресс-измеритель концентрации глюкозы в крови портативный пкг- 02.  4 «Сателлит Плюс» в комплекте с полоской электрохимической… | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Техническое задание на поставку стандартного промышленного оборудования Измеритель уровней электромагнитных излучений П3-41 разработки не ранее 2012 года в комплекте с антеннами преобразователями ап-1… | Требование к продукции Возможность установки черного картриджа повышенной емкости не менее чем на 2 300 стр при 5% заполнении листа формата А4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Руководство по эксплуатации Содержание Бесконтактный индуктивный измеритель влажности оборудован датчиком, расположенным на задней части прибора. Работа измерителя заключается… | Руководство по эксплуатации м 143. 000. 00-01 рэ С целью просушки генератора необходимо хранить емкости для раствора отдельно от генератора до следующего использования |
Основные положения
2.8В пик.
01мкФ
Не соединяйте щупы вместе. Это приведет к быстрому разряду батареи прибора. При этом прибор будет показывать перегрузку на всех пределах.
Отображается значение емкости и единицы измерения (pF, nF, F, mF). Если на дисплее отображается «1» , значит измеряемая величина превышает установленный предел измерения. Переключите предел измерения на более высокий. При отображении нулей – переключитесь на нижний предел.
5 х 91 х 189 мм
Описание передней панели
Если конденсатор в обрыве, отображается «0» на всех пределах (возможно несколько пФ на пределе 200пФ).
Эффект резистивной утечки минимален на минимальном пределе измерения.
Удалите старую батарею и установите новую, такого же типа.
ruИзмеритель ёмкости и ЭПС конденсаторов — приставка к мультиметру
В наше время практически у каждого радиолюбителя имеется цифровой мультиметр, но далеко не в каждой модели имеется функция измерения ёмкости конденсаторов. Как при ремонте радиоаппаратуры, так и при оценке пригодности повторно используемых конденсаторов очень полезно измерение ёмкости и эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС) «подозрительных» конденсаторов
Основными критериями при разработке измерителя являлись простота схемы, дешевизна и доступность элементов, простота налаживания и небольшие габариты. Можно сказать, что это «конструкция выходного дня», которая может быть собрана за несколько часов
В основе работы данного прибора при измерении ёмкости лежит принцип зарядки конденсатора неизвестной ёмкости до определённого напряжения через резистор известного сопротивления Продолжительность этого процесса прямо пропорциональна ёмкости конденсатора.
Принцип измерения ЭПС заключается в следующем, разряженный конденсатор подключается к источнику напряжения через резистор известного сопротивления.
затем через небольшие промежутки времени микроконтроллер дважды измеряет напряжение на заряжаемом конденсаторе и вычисляет его ЭПС.
С уменьшением ёмкости повышается погрешность измерения ЭПС. Поэтому это измерение программно отключается при ёмкости конденсатора менее 2 мкФ.
Основные технические характеристики
Интервал измерения ёмкости, мкФ…………0,02…10000
Погрешность измерения ёмкости, не более, % ….. .5
Интервал измерения ЭПС, Ом…………….0.. 50
Дискретность измерения ЭПС, Ом . 0,2
Погрешность измерения
ЭПС, Ом ………………±0,45
Максимальное напряжение на проверяемом конденсаторе, В ……………….5
Потребляемый ток, мА
в режиме покоя…………5,5
в режиме измерения…..11
Схема измерителя показана на рис. 1 Основа устройства — микроконтроллер PIC 12F683 (DD1) Он работает на тактовой частоте 4 МГц от внутреннего RC-генератора. После включения микроконтроллер входит в режим измерения ёмкости, и тогда конфигурация портов ввода/вывода следующая: GP0 и GP4 работают как выходы и управляют зарядкой конденсатора через резисторы R1 и R3 соответственно; GP1 — инвертирующий вход встроенного в микроконтроллер компаратора при этом его неинвертирующий вход подключён к внутреннему источнику образцового напряжения, определяющему порог напряжения, до достижения которого осуществляется подсчёт времени зарядки конденсатора; GP3 — вход сигнала от кнопки SB1 переключения в режим измерения ЭПС- GP5 — выход управления индикацией поддиапазона ёмкости и, наконец, ССР1 — выход ШИ сигнала среднее напряжение которого пропорционально измеряемому параметру.
Расчётное значение периода ШИ сигнала — 4096 мкс.
К выходным гнездам Х2 и ХЗ подключают щупы цифрового мультиметра, включённого в режим измерения постоянного напряжения на пределе 2000 мВ Фильтрации ШИ напряжения на выходе нет, поскольку все цифровые мульти-метры в режиме измерения постоянного напряжения имеют на входе АЦП ФНЧ с низкой частотой среза.
Рис. 1
Поддиапазоны измеряемой ёмкости индицируют светодиоды HL1, HL2 зелёного цвета свечения и HL3, HL4 красного цвета. При измерении емкости менее 1 мкФ, а также при измерении ЭПС светодиоды погашены Если ёмкость больше 1 мкФ, но меньше 10 мкФ, горят только красные светодиоды. Если ёмкость больше ЮмкФ, но меньше 100 мкФ, горят они все. Если ёмкость больше 100 мкФ, но меньше 1000 мкФ, горят только зелёные светодиоды Наконец, если ёмкость больше 1000 мкФ, но не более 10000 мкФ красные и зелёные светодиоды мигают В этом поддиапазоне максимальное значение на дисплее мультиметра равно «1000» в остальных — «999»
Если измеряемая ёмкость больше 10000 мкФ, светодиоды остаются в состоянии поочередного мигания, а дисплей мультиметра показывает пороговое значение, о котором написано ниже.
Разрядка измеряемого конденсатора происходит через резисторы R1 и R2, при этом порт GP1 также переключается в режим выхода. Суммарное время между циклами зарядка/разрядка в последнем поддиапазоне измерения достигает 10 с, в других поддиапазонах оно меньше.
При нажатии на кнопку SB1 прибор на 5 с переходит в режим измерения ЭПС, затем возвращается в режим измерения ёмкости. В режиме измерения ЭПС конфигурация портов ввода/вывода микроконтроллера следующая- GP0 и GP1 синхронно управляют зарядкой конденсатора через резисторы R1 и R2; GP4 — вход встроенного аналого-цифрового преобразователя;
GP5 и ССР1 выполняют те же функции, что и в режиме измерения ёмкости. Во время измерения ЭПС светодиоды не горят, индикация выводится в десятых долях ома с дискретностью 0,2 Ома. Это связано с тем, что разрешающая способность встроенного АЦП микроконтроллера составляет около 5 мВ, а ток зарядки конденсатора в этом режиме равен 25 мА Если измеренное ЭПС конденсатора превышает 50 Ом, то на дисплее мультиметра будет пороговое значение.
Измеритель питается от батареи 9 В типоразмера 6F22, которую подключают к разъёму Х1. Напряжение батареи подаётся на микросхему стабилизатора 78L05 (DA1) с выходным напряжением 5 В Конденсаторы С1 и С2 обеспечивают устойчивость её работы. Если есть возможность, взамен микросхемы 78L05 лучше применить LP2950CZ-5.0 — это уменьшит потребляемый ток до 1,5 мА в режиме покоя и до 7,5 мА в режиме измерения. Диоды VD1 и VD2 и стабилитрон VD3 служат для защиты линий входа/выхода микроконтроллера от выхода из строя при подключении заряженного конденсатора. При выборе стабилитрона VD3 надо учесть, что при напряжении 5 В через него не должен течь ток более 0,5 мА. Например, можно применить BZX55C5V6. Диоды VD1 и VD2 — любые кремниевые импульсные, например, из серий КД521, КД522. Но диоды 1N4148 выбраны из-за большего максимально допустимого импульсного прямого тока Диод VD4 может быть заменён перемычкой, если исключена неправильная полярность подключения батареи питания к разъёму Х1.
Ввиду простоты прибора печатная плата для него не разработана, он собран на макетной плате размерами 26×40 мм.
Микроконтроллер устанавливают в панель. При программировании разрешение сброса микроконтроллера необходимо отключить — не должна стоять отметка в окне «MCLR Enable», поскольку этот вывод используется в качестве сигнального входа. Светодиоды HL1-HL4 — любые разного цвета свечения с заметной яркостью при токе 5…6 мА, в экземпляре автора использованы DFL-3014RC и DFL-3014LGC диаметром 3 мм. Необходимое условие — цепь из четырёх последовательно соединённых светодиодов не должна светиться при подключении к источнику напряжением 5 В, поэтому применены четыре светодиода, хотя для индикации необходимы только два. Если яркость свечения светодиодов разного цвета заметно различается, её выравнивают подбором резисторов R8 и R9.
Рис. 2
Разъём Х1 — контактная колодка от батареи типоразмера 6F22. Гнёзда Х2 и ХЗ для подключения мультиметра взяты от разъёма питания материнской платы компьютера (рис. 2). Плюсовое гнездо Х2 не имеет особенностей. Минусовое гнездо ХЗ, совмещённое с выключателем питания SA1, — самодельная конструкция, показанная на рис.
3. Одна из двух пружинящих полос контакта удалена, рядом установлена изолирующая площадка из стеклотекстолита со стороной квадрата 3…4 мм. На ней закреплена согнутая пружинная проволока диаметром 0,5…0,6 мм, выполняющая функцию выключателя питания SA1. Когда минусовый щуп мультиметра вставлен в гнездо ХЗ, он касается пружинной проволоки, в результате чего замыкается цепь минусового провода питания измерителя. Разумеется, при повторении конструкции можно применить любой миниатюрный выключатель питания SA1 промышленного изготовления и минусовое гнездо, такое, как Х2.
Рис.3
Подстроечный резистор R7 — СПЗ-19а или аналогичный миниатюрный. Резистор R3 определяет ток зарядки для интервала измеряемых ёмкостей до 15 мкФ, его лучше взять с допуском 1 % или отобрать с помощью цифрового омметра. Резистор R1 определяющий ток зарядки для ёмкостей более 15 мкФ, можно отобрать из номинала 1 кОм 5 %, его расчётное сопротивление — 980 Ом, но вполне допустимо поставить 1 кОм 1 % без отбора, поскольку такая ёмкость характерна для оксидных конденсаторов, а для них точность измерения их ёмкости 5 % вполне достаточна.
Калибровка прибора может быть выполнена двумя способами.
Первый способ — подключить к измерителю один или несколько конденсаторов суммарной ёмкостью более 10000 мкФ и движком подстроеч-ного резистора R7 установить на дисплее мультиметра пороговое значение «1023». Также можно подсоединить ко входу измерителя цепь из резистора 62 . 100 Ом и конденсатора 50 ..1000 мкФ, нажать на кнопку SB1 и аналогично установить то же самое пороговое значение на дисплее. Поскольку время нахождения измерителя в этом режиме всего 5 с, эту операцию, возможно, придётся повторить несколько раз.
Погрешность калибровки может составить около 3 % в наихудшем случае так как она складывается из погрешностей внутреннего генератора и отличий сопротивлений резисторов R1-R3 от расчётных значений Заявленная производителем точность частоты внутреннего RC-генератора микроконтроллера DD1 — ±1 % при постоянной температуре 25° и ±2 % в интервале 0…85 °С.
Второй способ — подключить к измерителю плёночный или керамический конденсатор с известной ёмкостью в пределах 4,7.
..9 мкФ и движком под-строечного резистора R7 установить значение его ёмкости на дисплее мультиметра. Предварительно необходимо измерить ёмкость этого конденсатора образцовым прибором с точностью не хуже 1 %. При калибровке по этому способу пороговое значение может незначительно отличаться от «1023» Выбор способа калибровки не принципиален- разброс показаний нескольких экземпляров прибора, откалиброванных разными способами, не превысил 3 %.
Разумеется, к измерителю должен подключаться только предварительно разряженный конденсатор. При измерении ёмкости оксидных конденсаторов необходимо соблюдать полярность подключения. Касание руками измерительных зажимов искажает показания.
Программы микроконтроллера можно скачать здесь
Автор: Ю. Ванюшин, г. Уфа, Башкортостан
Цифровой измеритель емкости | Журнал Nuts & Volts
» Перейти к дополнительным материалам
За прошедшие годы я накопил довольно большой выбор воздушных переменных конденсаторов и триммеров.
Раньше при запуске проекта, в котором использовалось одно из этих устройств, казалось, что для выбора правильного требуется Акт Конгресса, поскольку они имели неизвестные значения. Я, наконец, решил, что пришло время добавить измеритель емкости к моему испытательному стенду. Однако я не мог оправдать стоимость (100 долларов +), поэтому решил построить свой собственный.
Просматривая опубликованные конструкции измерителей емкости за последние 20 с лишним лет, я обнаружил, что большинство из них имели недостатки, в том числе плохую линейность, низкую точность и нестабильные измерительные выводы (могут перегореть внутренние микросхемы при замыкании друг на друга). Некоторые схемы были превосходны по разрешению и низкочастотному диапазону, достигая фемтофарадной области. Однако их сложность не оправдывала их чрезвычайной точности, которая намного превышала потребности испытательного стенда.
Требования
В этот момент я решил спроектировать собственное устройство с нуля.
Моими первоначальными предпосылками были бы:
- Минимальное переключение диапазона для адекватного диапазона измерений
- Прецизионные компоненты не требуются
- Минимальные настройки
- Достойная точность и стабильность
- Работа от батареи
Готовое устройство соответствует этим требованиям. Его точность настолько высока, насколько позволяет разрешение, и соответствует стандарту, на который он откалиброван. Перекрытие предусмотрено для всех диапазонов, кроме самого нижнего, чтобы решить эту проблему. По моему опыту, как только вы становитесь ниже 10 пФ (наихудшее разрешение здесь), физическая схема в значительной степени диктует необходимые значения. Обычно это случай добавления «немного больше или немного меньше» из значений центра дизайна. Учтите следующее: средний PN-переход имеет емкость 5 пФ и изменяется в зависимости от напряжения на нем, что затрудняет точное предсказание того, как он будет вести себя в готовой схеме.
Печатные платы и компоновка могут добавить еще 1-5 пФ между узлами, которые еще сложнее предсказать. Именно по этой причине я решил не выходить за пределы разрешения десятых долей пикофарад.
Окончательный проект был определен следующим образом:
- Четыре диапазона:
– 0–999 пФ
– 0–99,9 нФ
– 0–9,99 мкФ
– 0–999 1 мкФ
– 0–999 1 мкФ
– 0–99,9 мкФ - Четыре корректировки калибровки
- Одна «нулевая» регулировка
- Прецизионные компоненты не используются
- Работа от 9-вольтовой батареи
- Точность значительно выше 1%
Теория работы
Прежде чем я перейду к строительству, я хочу дать подробную теорию работы, которая также будет полезна при устранении неполадок, если это необходимо. Сердцем этой конструкции является U1, компаратор LM311. Обычно выход U1-p7 высокий. Когда конденсатор вставляется в тестовые разъемы Cx, он начинает заряжаться в направлении положительного напряжения p7 через резистор синхронизации диапазона (R8, R9).
, Р10). Cx также подключен к отрицательному входу U1 (p3). Когда это напряжение превышает опорное напряжение на p2 (положительный вход), компаратор отключается, и U1-p7 переходит в низкий уровень.
Схема.
Теперь Cx начинает разряжаться через то же сопротивление времени до этого нового низкого напряжения. Положительный вход также сразу же упал до более низкого напряжения в это время из-за резистора обратной связи R6. U1-p2, опорное напряжение, теперь ниже, чем Cx (отрицательный вход U1-p3). Cx продолжает разряжаться до тех пор, пока его напряжение не упадет ниже опорного значения U1-p2. В этот момент компаратор срабатывает, на выходе становится высокий уровень, и весь процесс начинается сначала.
Резисторы R5 и R6 обеспечивают большой гистерезис для быстрого переключения, стабильности и адекватного периода синхронизации. R1-R4 в сочетании с P1-P4 обеспечивают калибровку для каждого диапазона, устанавливая надлежащее опорное напряжение на U1-p2.
Таким образом, в основном то, что мы сделали, это изменили физическую величину (емкость) на электрический синхронизирующий сигнал (период на выходе U1-p7).
Все значения компонентов, упомянутые до сих пор, были выбраны для обеспечения периода 10,0 мс на выходе U1-p7 для полномасштабного считывания на трехразрядном дисплее (999 > 000). Это соответствует 10 мкс на счет. Например, в нижнем диапазоне (0–999 пФ) 1 пФ = 1 мкс, а полная шкала равна 9,99 мс. Это справедливо для первых трех диапазонов. Четвертый диапазон (0-999 мФ) имеет гораздо более длительный период, как будет объяснено ниже.
Когда я впервые собрал этот блок, времязадающие резисторы R8-R10 были подключены напрямую к переключателю S1B двумя дюймовыми выводами от платы, и у меня были всевозможные проблемы с нестабильностью. Это было вызвано внутренними и внешними помехами на этих выводах. Удивительно, но эти точки были гораздо более подвержены шуму, чем отведения к Cx. По этой причине был добавлен U2 (аналоговый переключатель), обеспечивающий переключение прямо в месте расположения компонента, что полностью устранило эту проблему.
R23,24 обеспечивают, чтобы их управляющие входы оставались на уровне земли, когда они не активированы. Диод D1 устраняет один полюс переключателя, заставляя S1A выполнять двойную функцию. Эта схема очень точна и линейна во всем своем диапазоне и имеет бесконечное разрешение, так как это в основном аналоговое устройство.
Однако за это приходится платить, и это шумовые помехи. Даже пара сотен микровольт шума на входах компаратора рядом с точками срабатывания могут вызвать ошибочные показания на цифровом дисплее (не будет проблемой с дисплеями счетчиков). Но я включил пару новых функций ниже по течению, чтобы почти полностью исключить ошибочные отображения.
Первой особенностью является U3 — ряд двойных декадных счетчиков, подключенных для выполнения функции деления на 100. Фактически это умножает период на 100 (помните, что период является обратной величиной частоты). Это выгодно в нескольких отношениях. Это значительно увеличивает период стробирования на его выходе, позволяя не только удерживать фиксированный счет дисплея дольше, но и более медленную и стабильную тактовую частоту (U4C).
Но, прежде всего, он обеспечивает 100-периодное усреднение выходного сигнала U1, что значительно повышает точность и стабильность в шумных условиях.
Итак, до этого момента у нас теперь есть период 1,0 с на выходе U3 для полномасштабного вывода на первых трех диапазонах. Выход представляет собой идеальную прямоугольную волну, и положительная часть будет использоваться в качестве стробирующего импульса для часов. В четвертом диапазоне (0–999 мФ) этот делитель обойден, поскольку требуемая постоянная времени для этого диапазона настолько велика, что при правильном проектировании его стробирующий импульс может поступать непосредственно на S1C, который выбирает правильный стробирующий импульс для используемого диапазона.
Во всех случаях нам нужен положительный импульс длительностью 500 мс, представляющий полную шкалу для любого диапазона. Этот стробирующий импульс будет управлять двумя цепями из этой точки. Одним из них является схема Q1, Q2. Это схема с переменной задержкой для обнуления паразитной (паразитной) емкости.
Положительный фронт стробирующего импульса интегрируется комбинацией резисторов R11, P5, C2 перед возбуждением тактового генератора U4A. Это задерживает запуск тактового генератора, что является второй новой функцией, как упоминалось ранее. Вместо того, чтобы просто стробировать свободно работающий тактовый генератор для счетных импульсов, входящий строб фактически запускает и останавливает генератор.
Когда входящий интегральный импульс достигает достаточной амплитуды, он мгновенно запускает тактовый генератор и работает на это время. В этот момент нам может сойти с рук медленно нарастающий логический импульс из-за того, что эти логические элементы И-НЕ имеют встроенные в их входы триггеры Шмидта. Также тактовый генератор может быть однокаскадным устройством по той же причине.
Запуская часы таким образом, мы устраняем «прохождение часов» и раздражающее дрожание дисплея. «Прохождение часов» происходит, когда запуск ворот может произойти в любой момент автономного тактового цикла, тем самым создавая шаблон прохождения через них.
С другой стороны, это влияет на LSB дисплея, вызывая «±1 цифру», обычно встречающуюся в спецификациях счетчика. Запирая их вместе, это устраняется. U4A — это тактовый генератор с частотой 2 кГц, производящий 1000 счетных импульсов за период стробирования 500 мс, что дает отображение 999 > 000, для полномасштабного чтения. Тактовые импульсы отсюда подаются на тактовый вход U5-p12 для работы этого устройства.
Теперь вернемся на мгновение к схеме задержки Q1, Q2. Эта схема работает только в первом диапазоне (0-999 пФ). Нам это не нужно и не нужно на других диапазонах. Это достигается включением Q2 и заземлением C2. Q2 включается, когда переключатель диапазонов S1A находится в первом диапазоне, подачей +5 В на его базу через R13. Диод D1 изолирует эту схему от связанной с ней схемы калибровки. C1 обеспечивает небольшую остаточную задержку для других диапазонов. Q1 включается, когда импульс затвора становится отрицательным, тем самым давая характеристику резкого отключения затвора и очищая эту цепь на землю, настраивая ее на следующий входящий импульс затвора.
Постоянная времени R11, P5, C2 определяет здесь уровень интеграции и, следовательно, величину задержки. P5 теперь по существу становится регулятором обнуления, блокируя паразитную емкость, которая в противном случае отображалась бы на дисплее. Этот регулятор имеет диапазон 0-50 пФ для обнуления как внутренней, так и внешней емкости. В этом блоке будет около 20 пФ внутренних паразитов для обнуления, оставив еще около 30 пФ для внешних паразитов. При желании P5 можно установить на переднюю панель, но для этого управления вам понадобится как минимум 10-оборотный потенциометр.
Возвращаясь к выходу затвора на S1C, когда этот импульс становится низким, U4A останавливается, и общий счет регистрируется в схеме счетчика U5. Отрицательная часть затвора, подаваемая на U4B, сильно различается постоянной времени C4, R16, создавая на своем выходе положительный импульс длительностью 20 мкс. Этот импульс подается на U5-p5 и фиксирует сохраненный счет на дисплее. В то же время отрицательный фронт этого импульса управляет U4C через C5, R17, и его работа идентична U4B.
Опять же, имеется положительный импульс длительностью 20 мкс, но с задержкой на 20 мкс по сравнению с U4B. Этот импульс приводит в действие U5-p13 и сбрасывает схему счетчика на ноль, подготавливая эти ступени к следующему стробируемому циклу счета.
U5 — четырехразрядный счетчик с мультиплексированными выходными драйверами. Последняя цифра (MSB) не используется, так как у нас есть только трехзначный дисплей. Драйверы общего сегмента ограничены по току через RN1, DIP-пакет мощностью 330 Вт. Общие катоды дисплея управляются через U6, сильноточный семиблочный инвертор.
Одной раздражающей особенностью дисплея, который я использовал, является то, что десятичные точки также мультиплексируются. Единственный способ разделить их — использовать схему декодирования Q3, Q4. Если вы используете дисплей, где десятичные точки доступны индивидуально, вы можете исключить эту ерунду и запустить их напрямую на S1D через подходящие токоограничивающие резисторы (510 Вт).
У меня не было ни места, ни желания добавлять еще одну микросхему для схемы переполнения.
Однако в U6 было три простаивающих инвертора, которые не приносили дохода. Я подключил их логически, чтобы найти потерю сегмента «а» в то же время, когда цифра «А» была активной. Наполовину испеченный? Да, но это работает для первого цикла переполнения и почти не занимает дополнительного места на плате. Это, по крайней мере, подтвердит, что когда на дисплее отображается «000», это либо полная шкала, либо вообще нет емкости!
Обратите также внимание на наличие двух источников питания +5 В. Один из них (аналоговый +5 В) зарезервирован исключительно для LM311 (U1), которому для правильной работы требуются очень тихие линии питания. Хотя я показываю один высокочастотный шунтирующий конденсатор на линиях питания, на практике я всегда использую несколько — обычно по одному на каждые три-четыре микросхемы, а также на концах длинных (три дюйма или около того) линий питания.
Строительство
К этому моменту у вас должно быть хорошее представление о схеме и уверенность в ее построении, так что теперь я перейду к деталям конструкции.
Схема была построена на двух платах. Одна из них представляла собой перфорированную плату размером 1-1/4” x 3”, собранную вручную для дисплея, U6, RN1, Q3 и Q4. Другая была основной платой 2-3/4” x 3-7/8”. Плата дисплея откидывается и устанавливается на те же стойки с резьбой, что и основная плата, с соответствующими прокладками. Я использовал пластиковый корпус, общий для BUD и SERPAC.
После того, как переключение резисторов времени (R8-R10) выполнено с использованием U2, больше не нужно выполнять критически важные соединения. Просто делайте входы U1 (p2, p3) короткими и максимально четкими.
Тактовый генератор 2 кГц (U4A) можно настроить на правильную частоту с помощью R15. Это не обязательно должно быть точным: плюс-минус 20 Гц достаточно. Здесь используйте два резистора. Один будет настолько большим, насколько вы можете использовать, не превышая целевую частоту, а другой будет небольшим значением для точной настройки. Я использовал 51 кВт последовательно с 6,2 кВт и оказался в пределах 2 Гц от цели 2 кГц.
Все резисторы изготовлены из 5% углеродной пленки. R9 (10 МВт) должен быть 1% металлической пленкой не для точности, а для стабильности. Углеродные резисторы с таким высоким значением могут иметь дикие и непредсказуемые температурные коэффициенты. Я использовал 5% углеродную пленку в этом устройстве, но заменю ее в следующий раз, когда у меня будет заказ. Их может быть трудно найти, но Ньюарк Электроникс они есть.
Печатные платы.
Собран и открыт.
После сборки блока калибровка выполняется путем регулировки P1-P4 и P5. Приятной особенностью этих элементов управления калибровкой является то, что они компенсируют все допуски компонентов схемы от своих центров проектирования, включая ошибку тактовой частоты. Начните с грубой настройки верхнего предела каждого диапазона. Затем вернитесь к диапазону один (0-999 пФ) и отрегулируйте P5 (ноль), чтобы просто устранить любые паразитные показания на «000».
Теперь отрегулируйте P1 в соответствии с любым стандартом, который вы используете. Затем отрегулируйте диапазоны со второго по четвертый до стандартного верхнего предела.
Теперь вы должны видеть «000» на всех диапазонах без емкости в Cx. Если диапазоны со второго по четвертый показывают какие-либо паразитные показания, C1 придется настроить где-то между 2000-5000 пФ. При выполнении этих тестов используйте, если возможно, небольшие тестовые розетки (A-29071-ND, которые подключены параллельно штыревым разъемам Cx). Они подходят для проводов диаметром 0,20–0,40 дюйма, что соответствует 90% испытанных конденсаторов. При необходимости используйте короткие выводы из штыревых разъемов и вычтите любые остаточные показания, которые они добавляют (2-10 пФ), перед подключением испытательного конденсатора.
Для калибровки используйте наилучшие стандарты, которые вы можете раздобыть и которые находятся ближе к верхнему пределу каждого диапазона. Мне посчастливилось иметь коробку для замены десятичных конденсаторов на 1%, но вы можете приобрести конденсаторы на 1%, которые будут калибровать два наиболее важных диапазона (один и два).
Это 1000 пФ и 100 нФ.
Калибровка, тестирование, использование
Если представится возможность, вы можете провести повторную калибровку с лучшими стандартами в диапазонах три и четыре. Точность этого устройства ограничена только точностью стандартов, с которыми вы его калибруете. В моем случае это был 1%, что вполне достаточно для тестового стенда.
Хотя дисплей достаточно стабилен, будут случаи, когда значение Cx настолько близко к следующему целому разряду (т. е. 99%), что это может вызвать мерцание LSB. Если это произойдет, просто поднесите свободную руку к конденсатору в Cx (2-3 дюйма), читая показания дисплея. Это добавит последнюю долю пикофарад и стабилизирует LSB до следующей целой цифры, к которой он уже так близок.
Средний ток, потребляемый этим устройством, составляет около 35 мА, что является довольно большой нагрузкой для девятивольтовой батареи. Я провел ускоренные тесты на срок службы, предполагая, что 1000 тестов в год по пять секунд на тест, и оказалось, что батарея будет работать почти столько же, сколько срок ее хранения.
Для передней панели я попробовал кое-что новое. Я нарисовал это из одной из моих схематических программ САПР вместе с текстом. Затем я распечатал это на глянцевой фотобумаге и приклеил к корпусу аэрозольным клеем. Выглядит красиво, но не знаю, насколько прочным он будет. Время покажет, я думаю. Я построил это устройство менее чем за 30 долларов и очень им доволен. Первые тесты, которые я провел, заключались в количественной оценке и маркировке всех этих воздушных переменных конденсаторов и триммеров. Это был ветерок и радость. NV
ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ
| РЕЗИСТОРЫ | ЗНАЧЕНИЕ | ||
| Р1 | 22К | ||
| Р2 | 33К | ||
| Р3 | 6,8К | ||
| Р4 | 27К | ||
| R5, 14, 18, 19, 20, 21, 23, 24 | 10К | ||
| Р6 | 39К | ||
| Р7 | 1К | ||
| Р8 | 100К | ||
| Р9 | 10М | ||
| Р10 | 1,5К | ||
| Р11, Р12 | 5,6К | ||
| Р13 | 4. 7К | ||
| Р15 | 57К* | ||
| Р16, Р17 | 47К | ||
| Р22 | 510 | ||
| РН1 | 330 х 7 | ||
| ОБОРУДОВАНИЕ | |||
| С1 | Шесть полюсов-четыре поз. | ||
| С2 | П.Б. № | ||
| Штифтовые домкраты | |||
| Миниатюрные испытательные домкраты | |||
| КОНДЕНСАТОРЫ | |||
| С1 | 0,003 мкФ | ||
| С2, С9 | 0,22 мкФ | ||
| С3 | 0,01 мкФ | ||
| С4, С5 | 470 пФ | ||
| С6 | 22 мкФ | ||
| С7 | 0,1 мкФ | ||
| С8 | 0,47 мкФ | ||
| ПОТЕНЦИОМЕТРЫ | |||
| П1-П4 | 10К/15Т | ||
| Р5 | 100К/15Т | ||
| ПОЛУПРОВОДНИКИ | |||
| Д1, Д2 | 1Н914 | ||
| Д3 | Светодиод пять миллиампер | ||
| Q1 | 2N3906 | ||
| Q2-Q4 | 2N3904 | ||
| У1 | ЛМ311 | ||
| У2 | CD4066 | ||
| У3 | 74HC390 | ||
| У4 | 74HC132 | ||
| У5 | 74C926 | ||
| У6 | УЛН2003 | ||
| Дисплей | Трехзначный MX | Цифровой ключ | 160-1545-5-НД |
Описание —Измеритель емкости модели 3000 по-прежнему является первым доступным на рынке недорогим высокоточным прибором, предназначенным исключительно для измерения конденсаторов очень малых номиналов и конденсаторов, размер и форма которых неудобны для обычных розеток, зажимных приспособлений или проводов типа «крокодил». Модель 3000 особенно удобна для измерения микросхемы конденсаторов , малые размеры которых не позволяют использовать опознавательные знаки. Другие области применения включают измерение емкости между дорожками на печатной плате, тонкопленочных конденсаторов, емкости затвора полевого МОП-транзистора, емкости микрополосковой или полосковой линии и т. д. Аналоговый выход и широкополосные варианты обеспечивают удобное и недорогое решение для измерения динамической емкости. устройств МЭМ. Полные технические характеристики можно найти в руководстве по эксплуатации . Модель 3000 использует запатентованную* схему с переключаемым конденсатором и логометрические методы измерения для устранения ошибок, связанных с паразитной емкостью относительно земли и дрейфом компонентов. Эта уникальная схема позволяет удаленно подключать испытательный конденсатор или конструкцию к измерителю с помощью двух миниатюрных экранированных датчиков или коаксиальных кабелей, не влияя на установку нуля, точность или разрешающую способность прибора. Хотя разрешение ЖК-дисплея модели 3000 ограничено 3 1/2 цифрами, более высокое разрешение можно получить, используя малошумящий аналоговый выходной сигнал от 0 до 200 мВ на задней панели. Когда аналоговый выходной сигнал подключен к внешнему цифровому вольтметру высокого разрешения, такому как HP 34401A или Solartron 7061, максимальное разрешение и шум от чтения к чтению модели 3000 составляют менее 10 ppm, как показано на этом рисунке.0615 участок . Цифровой выход доступен через порт USB и предоставляет пользователю дополнительный диапазон, разрешение и возможность записи данных в файл. Порт USB полностью поддерживается LabVIEW©. Драйверы USB и демонстрационная программа LabVIEW© доступны для измерителя емкости модели 3000. Демонстрационная программа LabVIEW© модели 3000 представляет собой автономный исполняемый файл, для загрузки и запуска которого требуется только исполняющая машина LabVIEW©. При запуске демонстрационной программы LabVIEW© отображается виртуальная передняя панель модели 3000, а также дополнительные функции, в том числе графики показаний счетчика и гистограммы, регулировка смещения, частота дискретизации и запись данных в файл на диске. Базовая точность модели 3000 составляет +/- (0,1% показания +2 разряда). Каждое устройство откалибровано с использованием эталонов конденсаторов, поддерживаемых GLK Instruments. * Патент США № 4806846, LabVIEW© является зарегистрированной торговой маркой National Instruments www.ni.com Эталоны для калибровки измерителя емкости и испытательные приспособления для измерителя LCR —Мы предлагаем линейку стандартных конденсаторов с 2 разъемами BNC (3 контакта) для быстрой проверки калибровки измерителя емкости модели 3000. Эти эталоны конденсаторов можно проверить и откалибровать с помощью нашего специального адаптера с 4 разъемами BNC (5 контактов) (P/N 2 | 0-100) на любом измерителе LCR с расстоянием между контактами BNC 22 мм. Рекомендуемые измерители LCR включают Keysight или Agilent E4980AL/E49.80A, измеритель емкости E4981A или прецизионный измеритель LCR IET GenRad 1693. Мы также предлагаем специальный калибровочный адаптер типа «банан» с 4 BNC на 3 контакта (P/N 20-200) для проверки калибровки стандартных конденсаторов IET GenRad серии 1409.
Скриншот демонстрационной программы LabVIEW© можно найти здесь . Для многих пользователей демонстрационная программа может быть всем, что необходимо для сбора и хранения данных. Для пользователей, которые хотят настроить демонстрационную программу или написать свою собственную программу виртуального прибора, мы предоставляем полный набор LabVIEW© VI. Демонстрационная программа LabVIEW© модели 3000, USB-драйверы, ВП LabVIEW© и инструкции по установке программного обеспечения находятся на компакт-диске с приложениями, поставляемом с каждым прибором, или их можно загрузить здесь . В настоящее время мы поддерживаем LabVIEW© версий 7.1, 8.2 и 8.5. Устанавливаемое на заводе обновление со всеми функциями цифрового ввода/вывода доступно для большинства старых приборов. Контакт 
Эти стандарты сравниваются с нашим основным эталонным конденсатором GR 1404-A. Прослеживаемость до NIST предоставляется бесплатно. Рекомендуемый цикл калибровки составляет 2 года.
Дополнительные сведения об адаптерах измерителя LCR см. здесь .
Доставка по адресам в Калифорнии регулируется 7,75% налог с продаж, если вы не предоставите нам текущий номер разрешения CA на перепродажу.
272.6325 (оставьте сообщение, все звонки проверяются, электронная почта для более быстрого ответа) 
