В радиолюбительской практике
иногда появляется необходимость в измерении
емкости электролитических конденсаторов, так как их емкость со
временем может измениться . Прибор, по мнению автора, имеет ряд недостатков — высокое
энергопотребление, узкий диапазон измеряемых емкостей (10... 10000
мкФ), низкую точность измерения малых емкостей.
Предлагаемый измеритель свободен от указанных
недостатков и обеспечивает измерение емкости
конденсаторов от 0,01 до 10000 мкФ на четырех поддиапазонах с
верхними пределами измерения 10, 100, 1000 и 10000 мкФ. Поддиапазоны
переключаются автоматически. Результат измерений представляется в
цифровом виде на четырехразрядном индикаторе. Вместе с тем, оставив
неизменным число используемых микросхем, удалось существенно повысить точность и
ввести ряд сервисных функций, облегчающих работу с прибором.
Рис. 1. Цифровой измеритель ёмкости. Схема
Принцип действия прибора основан на подсчете числа импульсов за
интервал времени, пропорциональный емкости конденсатора.
Преобразователь "емкость-время" выполнен на одновибраторе DD5.3,
DD5.4. Длительность импульса, формируемого таким одновибратором,
определяется по эмпирической формуле :
Резисторы R7 и R8 подобраны таким образом, чтобы длительность
импульсов в миллисекундах была численно равна емкости в
микрофарадах. Запуск одновибратора осуществляется после нажатия
кнопки SB1. Для подавления дребезга контактов кнопки предназначен
формирователь DD5.1, DD5.2. Он формирует импульс отрицательной
полярности, длительность которого соответствует времени замыкания
контактов, а фронт и спад импульса несколько задержаны относительно
моментов замыкания и размыкания . Инвертор DD1.4 вырабатывает
сигнал сброса, совпадающий по времени с импульсом формирователя, что
обеспечивает установку в исходное состояние счетчиков DD9...DD12 и
триггера DD7. Спад импульса отрицательной полярности при помощи
дифференцирующей цепочки C2-R5 преобразуется в короткий
положительный импульс, запускающий одновибратор. Импульс с выхода
одновибратора открывает электронный ключ DD1.3, разрешающий
прохождение счетных импульсов от генератора опорных частот. Основной
частью этого генератора частот является мультивибратор на DD1.1,
DD1.2 с кварцевой стабилизацией частоты . Микросхемы DD2...DD4
составляют линейку делителей частоты на 10. Таким образом, на входы
мультиплексора DD6.1 подаются частоты 1 МГц, 100, 10 и 1 кГц.
Мультиплексор DD6.1 совместно с триггером DD7 и счетчиком DD8
образуют узел автоматического выбора предела измерения. При нажатии
кнопки SB1 схема автоматического выбора предела устанавливается в
исходное состояние благодаря подаче на вход R DD8 логической "1"
через резистор R4. Счетчик DD8 устанавливается в нулевое состояние,
а мультиплексор DD6.1 подает на вход электронного ключа DD1.3
частоту 1 МГц, что соответствует наименьшему пределу измерения. В
случае переполнения счетчиков DD9...DD12, на выходе переноса DD12
происходит спад импульса положительной полярности, который
увеличивает состояние счетчика DD8 на единицу и записывает в триггер
DD7 логический "О" с входа D. Этот логический "О" вызывает
срабатывание формирователя. По отрицательному импульсу формирователя
происходит сброс счетчиков DD9...DD12 и перевод триггера DD7 в
состояние логической "1". В результате длительность импульса
формирователя будет равна времени задержки. По спаду этого импульса
происходит перезапуск одновибратора. Изменение состояния DD8
приведет к тому, что частота на выходе DD6.1 будет равна 100 кГц, а
это соответствует увеличению предела измерения в 10 раз.
Микросхемы DD9...DD12 представляют собой декадные счетчики с
выходом на семисегментный индикатор. В качестве индикаторов
использованы вакуумно-люминесцентные индикаторы, которые обладают
низким потреблением тока и лучшими, по сравнению со светодиодными
матрицами, яркостными характеристиками. Мультиплексор DD6.2
осуществляет управление десятичными точками индикаторов.
Налаживание прибора рекомендуется производить в следующем
порядке.
1. Вход R DD8 временно отключить от кнопки SB1.
2. В точку соединения R2 и R3 подключить генератор
прямоугольных импульсов частотой 50...200 Гц. Особых требований к
нему не предъявляется, и его можно собрать по любой из известных
схем.
3. В качестве образцового подключить конденсатор емкостью 0,5..
.4 мкФ. Следует помнить, что точность измерителя зависит только от
точности калибровки.
4. Резистором R8 следует добиться как можно более точного
соответствия показаний прибора и действительной емкости образцового
конденсатора. После настройки движок R8 желательно законтрить
краской.
Детали. В измерителе можно применить микросхемы серий
К176, К561, К1561, а также 564. Резисторы —типа МЛТ-0,125. Резистор
R8 лучше использовать многооборотный типа СП5-1. В качестве
калибровочного конденсатора автор использовал К71-5В 1 мкф±1%.
Следует отметить, что не все экземпляры ИМС К176ЛА7 устойчиво
работают в кварцевом генераторе, поэтому использовать в качестве DD1
К176ЛА7 не рекомендуется.
В качестве индикаторов можно применить, кроме указаных на схеме,
ИВЗ, ИВ8. Если же применить жидкокристаллические индикаторы, что
потребует небольшой доработки схемы, прибор может питаться от
одной батареи напряжением 9 В типа "Крона".
А. Уваров
