Објашњена 2 једноставна кола мерила капацитета - Коришћење ИЦ 555 и ИЦ 74121

У овом посту ћемо говорити о неколико лаких, али врло згодних малих кола у облику мерача фреквенције и мерача капацитивности помоћу свеприсутног ИЦ 555.

Како раде кондензатори

Кондензатори су једна од главних електронских компоненти које спадају у породицу пасивних компонената.

Они се широко користе у електронским колима и готово ниједно коло не може да се изгради без укључивања ових важних делова.

Основна функција кондензатора је блокирање једносмерне струје и пропуштање наизменичне струје, или једноставним речима, било којем напону који пулсира у природи биће дозвољено да прође кроз кондензатор, а сваки напон који није поларизован или је у облику једносмерне струје блокира кондензатор кроз процес пуњења.

Друга важна функција кондензатора је складиштење електричне енергије пуњењем и враћањем у прикључени круг процесом пражњења.

Горе наведена два главне функције кондензатора користе се за спровођење различитих кључних операција у електронским колима које омогућавају добијање излаза према потребним спецификацијама дизајна.

Међутим за разлику отпорници, кондензатори тешко је измерити уобичајеним методама.

На пример, обични мултитестер може имати мноштво мерних карактеристика као што су ОХМ мерач, волтметар, амперметар, тестер диоде, хФЕ тестер итд., Али можда једноставно нема илузивне карактеристика за мерење капацитивности .

Карактеристике мерила капацитивности или индуктивитета су доступне само у врхунским мултиметрима који дефинитивно нису јефтини и не би сваки нови хоби могао бити заинтересован за његово набавку.

Овде разматрани круг врло ефикасно се бави овим питањима и показује како се гради једноставан јефтин сперма капацитивности мерач фреквенције који код куће може да изгради било који електронски почетник и користи га за предвиђену корисну апликацију.

Кружни дијаграм

Како фреквенција функционише за откривање капацитета

Позивајући се на слику, ИЦ 555 чини срце целе конфигурације.

Овај свестрани чип за радне коње је конфигурисан у свом најстандарднијем режиму, тј.
Сваки позитивни врх импулса примењен на улазу који је пин # 2 ИЦ ствара стабилни излаз са неким унапред одређеним фиксним периодом подешеним унапред подешеном П1.

Међутим, за сваки пад врха импулса, моностабилно се ресетује и аутоматски активира са следећим надолазећим врхом.

Ово генерише неку врсту просечне вредности на излазу ИЦ за коју је директно пропорционална фреквенција примењеног такта.

Другим речима, излаз ИЦ 555 који се састоји од неколико отпорника и кондензатора интегрише серију импулса како би се обезбедила стабилна просечна вредност директно пропорционална примењеној фреквенцији.

Просечна вредност се лако може прочитати или приказати преко покретног бројила завојнице повезаног преко приказаних тачака.

Дакле, горње очитавање ће дати директно очитавање фреквенције, тако да имамо на располагању мерач фреквенције уредног изгледа.

Коришћење фреквенције за мерење капацитета

Сада, гледајући следећу слику испод, можемо јасно видети да додавањем спољног генератора фреквенције (ИЦ 555 непроменљив) у претходни круг, постаје могуће да мерач интерпретира вредности кондензатора у назначеним тачкама, јер овај кондензатор директно утиче или је пропорционалан фреквенцији такта.

Због тога ће нето вредност фреквенције која је сада приказана на излазу одговарати вредности кондензатора спојеног у горе поменутим тачкама.

То значи да сада имамо два у једном колу који могу да мере капацитет и фреквенцију, користећи само неколико ИЦ-а и неке случајне електронске делове. Са мало модификација, коло се лако може користити као тахометар или као бројач броја окретаја у минути.

Листа делова

• Р1 = 4К7
• Р3 = МОЖЕ БИТИ ПРОМЕНЉИВ ЛОНАЦ ОД 100К
• Р4 = 3К3,
• Р5 = 10К,
• Р6 = 1К,
• Р7 1К,
• Р8 = 10К,
• Р9, Р10 = 100К,
• Ц1 = 1уФ / 25В,
• Ц2, Ц3, Ц6 = 100н,
• Ц4 = 33уФ / 25В,
• Т1 = БЦ547
• ИЦ1, ИЦ2 = 555,
• М1 = 1В ФСД метар,
• Д1, Д2 = 1Н4148

Мерач капацитета помоћу ИЦ 74121

Ово једноставно коло мерача капацитивности пружа 14 линеарно калибрисаних опсега мерења капацитивности, од 5 пФ до 15 уФ ФСД. С1 се користи као прекидач опсега и ради у сарадњи са С4 (с1 / к10) и С3 (к л) или С2 (к3). ИЦ 7413 ради као нестални осцилатор, заједно са Р1 и Ц1 до Ц6 који делују као елементи за одређивање фреквенције.

Ова фаза активира ИЦ 74121 (моностабилни мултивибратор) тако да генерише асиметрични квадратни талас са понављајућом фреквенцијом, за коју вредност одређују делови Р1 и Ц1 до Ц6 и са радним циклусом према одлуци Р2 (или Р3) и Цк .

Типична вредност овог квадратно-таласног напона линеарно се мења са променом радног циклуса, што се пак линеарно мења на основу вредности Цс, вредности Р2 / Р3 (с10 / к И) и фреквенције (утврђене помоћу Положај прекидача С1).

Прекидачи за одабир коначног опсега С3ј ..- кл) и 52 (к3) у основи убацују отпорник у серију са бројилом. Конфигурација око пинова 10 и пина 11 ИЦ 74121, а за Цк мора бити што је могуће краћа и крутија, како би се осигурало да овде залутали капацитет буде минималан и без колебања. П5 и П4 се користе за независну калибрацију нуле за опсеге малих капацитета. За све веће домете калибрација урађена помоћу уреза П3 је сасвим довољна. Ф.с.д. калибрација је прилично једноставна.

Немојте прво лемити Ц6 у струјни круг, већ га причврстите преко терминала означених Цк за непознати кондензатор. Ставите С1 у положај 3, С4 у положај к1 и С2 затворено (с3), ово се подешава за опсеге од 1500 пФ ф.с.д. Сада Ц6 постаје спреман за примену као вредност референтне тачке за калибрацију. Затим се лонац П1 дорађује док метар не дешифрује 2/3 ф.с.д. Тада би се С4 могао померити у положај 'к 10', С2 држати отвореним и С3 затворити (к1), што се пореди са 5000 пФ ф.с.д., док се ради са Ц6 као непознатим кондензатором. Резултат овог комплетног постављања треба да обезбеди 1/5 фс.д.

С друге стране, можете набавити асортиман тачно познатих кондензатора и користити их преко Цк тачака, а затим прилагодити различите лонце за одговарајуће фиксирање калибрација на бројчанику.

Дизајн ПЦБ-а

Још један једноставан, али тачан круг мерача капацитета

Када се на кондензатор преко отпорника примени константни напон, наелектрисање експоненцијално расте. Али ако напајање кондензатора долази из извора константне струје, наелектрисање на кондензатору показује пораст који је прилично линеарни.

Овај принцип у коме се кондензатор линеарно пуни, овде је коришћен у доле описаном једноставном мерачу капацитивности. Дизајниран је за мерење вредности кондензатора и изван опсега многих сличних аналогних бројила.

Користећи напајање са константном струјом, бројило утврђује време потребно за допуну наелектрисања преко непознатог кондензатора до неког познатог референтног напона. Мерач пружа 5 опсега у пуној скали од 1,10, 100, 1000 и 10 000 µФ. На скали од 1 µФ, вредности капацитивности од само 0,01 µФ могу се мерити без потешкоћа.

Како то ради.

Као што је приказано на слици, делови Д1, Д2, Р6, К1 и један од отпорника преко Р1 до Р5 пружају 5 избора за константно напајање струјом преко прекидача С1А.

Када се С2 држи у назначеном положају, ова константна струја се кратко споји на масу кроз С2А. Када се С2 пребаци у алтернативни избор, константна струја се убацује у кондензатор који се испитује, преко БП1 и БП2, што присиљава кондензатор да се пуни у линеарном режиму.

Оп амп ИЦ1 је причвршћен попут упоређивача, са (+) улазним пином причвршћеним за Р8, који фиксира референтни ниво напона.

Чим линеарно растуће наелектрисање преко кондензатора на испиту достигне неколико миливолти више од (-) улазног пина ИЦ1, он тренутно пребацује излаз компаратора са +12 волти на -12 волти.

То доводи до тога да излаз упоређивача активира извор константне струје направљен помоћу делова Д3, Д4, Д5, Р10, Р11 и К2.

У случају да се С2А пребаци на масу, баш као и С2Б, то резултира кратким спојем кондензаторских терминала Ц1, окрећући потенцијал преко Ц1 на нулу. Са С2 у отвореном стању, пролазак константне струје преко Ц1 покреће напон на Ц1 да се линеарно повећава.

Када напон на кондензатору који се испитује проузрокује пребацивање компаратора, резултира тиме да диода Д6 преокрене уназад. Ова радња спречава да се Ц1 даље пуни.

Будући да се пуњење Ц1 дешава само до тренутка када се статус излаза компаратора само промени, подразумева се да напон развијен на њему треба да буде директно пропорционалан вредности капацитивности непознатог кондензатора.

Да би се осигурало да се Ц1 не испразни док мерач М1 мери свој напон, за мерач М1 уграђен је ступањ међуспремника високе импедансе, створен помоћу ИЦ2.

Отпорник Р13 и мерач М1 чине основни монитор волтметра од око 1 В ФСД. По потреби се може користити даљински волтметар под условом да има опсег испод 8 волти. (У случају да уграђујете ову врсту спољног бројила, обавезно подесите Р8 на опсег од 1 µФ, тако да тачно идентификовани кондензатор од 1 µФ одговара очитавању од 1 волта.)

Кондензатор Ц2 се користи за сузбијање осциловања К1 напајања са константном струјом, а Р9 и Р12 се користе за заштиту оперативних појачала у случају да се истосмерно напајање искључи током времена када се кондензатор који се тестира и Ц1 пуне, или иначе би могли почети да се празне кроз оперативна појачала, што доводи до оштећења.

Листа делова

Дизајн ПЦБ-а

Како калибрисати

Пре напајања круга капацитивног мерача, помоћу танког одвијача прецизно подесите иглу мерача М1 на нулти ниво.

Поставите тачно познати кондензатор око 0,5 и 1,0 µФ на +/- 5%. Ово би функционисало као „ознака еталона за калибрацију“.

Прикључите овај кондензатор на БП1 и БП2 (позитивна страна на БП1). Подесите прекидач опсега С1 на положај '1' (мерач треба да прикаже пуну скалу од 1 µФ).

Положај С2 за одвајање уземљења од два круга (К1 колектор и Цл). Мерач М1 сада ће започети висококвалитетно кретање и подмирити се при одређеном очитавању. Пребацивање С2 натраг мора довести до тога да бројило падне према доле на нулту волтну ознаку. Још једном промените С2 и потврдите висококвалитетно очитавање бројила.

Алтернативно скочите С2 и фино подесите Р8 док не нађете да мерач показује тачну вредност 5% калибрације кондензатора. Горе наведена само једна подешавања калибрације биће сасвим довољна за преостале домете.