3-цифрени круг ЛЕД мерача капацитета

Овај пројекат је још једна тестна опрема која може бити изузетно корисна сваком електроничком хобију, а израда ове јединице може бити врло забавна.

Мерач капацитета је врло корисна опрема за испитивање, јер омогућава кориснику да провери жељени кондензатор и потврди његову релативност.

Обична или стандардна дигитална бројила углавном немају уређај за мерење капацитивности, па стога електронички ентузијаст мора да се ослања на скупа бројила да би добио ову опрему.

Коло о коме се говори у следећем чланку објашњава напредни, а јефтини троцифрени ЛЕД мерач капацитивности, који пружа релативно тачна мерења за низ кондензатора који се обично користе у свим савременим електронским колима.

Распони капацитета

Предложени дизајн кола мерача капацитивности обезбеђује троцифрени ЛЕД дисплеј, а вредности мери у пет опсега, као што је наведено у наставку:

Опсег # 1 = 0 до 9,99 нФ
Опсег # 2 = 0 до 99,9 нФ
Опсег # 3 = 0 до 999 нФ
Опсег # 4 = 0 до 9,99µФ
Опсег # 5 = 0 до 99,99µФ

Горе наведени опсези укључују већину стандардних вредности, међутим дизајн није у стању да одреди изузетно ниске вредности неколико пикофарада или електролитских кондензатора велике вредности.

Практично ово ограничење не треба превише забрињавати, јер се кондензатори изузетно мале вредности ретко користе у данашњим електронским колима, док би се велики кондензатори могли тестирати помоћу неколико серијски повезаних кондензатора, што ће бити детаљно описано касније у наредни пасуси.

Како то ради

Укључена је ЛЕД упозорења за преливање како би се спречила нетачна очитавања у случају да се одабере неодговарајући опсег. Уређај се напаја кроз 9 волтну батерију и стога је апсолутно преносив.

На слици 2 приказан је дијаграм кола за осцилатор такта, осцилатор ниског Хз, логички контролер и моностабилне степене мултивибратора у кругу ЛЕД мерача капацитивности.

Фазе бројача / покретачког програма и преливног круга приказане су на следећој слици изнад.

Гледајући слику 2, ИЦ5 је фиксни регулатор напона од 5 волти који обезбеђује лепо регулисан излаз од 5 волти из извора од 9 волти батерије. Читав круг користи ову регулисану снагу од 5 волти за функционисање.

Батерија би требала бити високог нивоа мАх, јер је тренутна употреба кола прилично велика и износи око 85 мА. Тренутна потрошња могла би да пређе 100 мА кад год је већина цифара са 3 екрана осветљена за приказ.

Осцилатор ниске фреквенције изграђен је око ИЦ2а и ИЦ2б који су ЦМОС НОР врата. Ипак, у овом одређеном колу ови ИЦ-ови су повезани као основни претварачи и примењени кроз уобичајено ЦМОС подешавање.

Приметите да је радна фреквенција степена осцилатора много већа у поређењу са фреквенцијом којом се дају очитавања, јер овај осцилатор мора да генерише 10 излазних циклуса како би омогућио завршетак једног циклуса очитавања.

ИЦ3 и ИЦ4а су конфигурисани као управљачка логичка фаза. ИЦ3 који је ЦМОС 4017 декодер / бројач, укључује 10 излаза ('0' до '9'). Сваки од ових излаза иде високо, узастопно, за сваки појединачни узастопни циклус такта. У овом конкретном дизајну излаз '0' испоручује бројач на сат за ресетовање.

Излаз '1' накнадно постаје висок и пребацује моностабилни који ствара импулс на капији за коло сат / бројач. Излази '2' до '8' су неповезани, а временски интервал кроз који се ова два излаза повисују омогућава мало времена како би импулс капије могао да се заврши и омогући бројање да заврши.

Излаз '9' даје логички сигнал који закачи ново очитавање преко ЛЕД екрана, међутим ова логика треба да буде негативна. То се постиже помоћу ИЦ4а који инвертира сигнал са излаза 9 тако да се преводи у одговарајући импулс.

Моностабилни мултивибратор је стандардна ЦМОС верзија која користи два улазна НОР улаза (ИЦ4б и ИЦ4ц). Иако је једноставан моностабилни дизајн, нуди функције које га чине савршено достојним тренутне апликације.

Ово је облик који се не може поново покренути и као резултат даје излазни импулс који је мањи од импулса окидача генерисаног из ИЦ3. Ова функција је заправо критична, јер када се користи тип који се може поново покренути, најмање очитавања са екрана може бити прилично високо.

Самокапацитивност предложеног дизајна је прилично минимална, што је неопходно јер би знатан степен локалне капацитивности могао пореметити линеарни атрибут кола, што би резултирало огромним најнижим очитавањем на екрану.

Током употребе, прототип дисплеја се могао видети са очитавањем '000' у свих 5 опсега када ниједан кондензатор није повезан преко прореза за тестирање.

Отпорници Р5 до Р9 функционишу као отпорници за одабир опсега. Када смањите временски отпор у корацима деценије, временски капацитет потребан за одређено очитавање повећава се у корацима деценије.

Ако узмемо у обзир да су оптички отпорници оцењени толеранцијом од најмање 1%, може се очекивати да ће ова поставка пружити поуздана очитавања. То значи да можда неће бити потребно да се сваки опсег калибрише одвојено.

Р1 и С1а су ожичени за покретање сегмента децималне тачке на исправном ЛЕД дисплеју, осим за опсег 3 (999нФ) у коме индикација децималне тачке није потребна. Осцилатор сата је заправо уобичајена 555 стабилна конфигурација.

Пот РВ1 се користи као регулатор фреквенције такта за калибрацију овог ЛЕД мерача капацитивности. Моностабилни излаз се користи за управљање пином 4 ИЦ 1, а осцилатор сата ће се активирати само док је доступан период гејта. Ова функција елиминише потребу за независним улазом за сигнал.

Сада проверавајући слику 3, откривамо да је коло бројача ожичено помоћу 3 ЦМОС 4011 ИЦ-а. Они се заправо не препознају из идеалне породице ЦМОС логика, али ипак су то изузетно флексибилни елементи који су вредни честе потрошње.

Они су заправо конфигурисани као бројачи горе / доле који имају појединачне улазе сата и излазе за пренос / позајмљивање. Као што се може разумети, потенцијал за употребу у режиму бројача доле је овде бесмислен, улаз доњег сата је зато закачен негативном линијом напајања.

Три бројача су повезана узастопно како би се омогућио конвенционални троцифрени приказ. Овде је ИЦ9 ожичен да генерише најмање значајну цифру, а ИЦ7 омогућава најзначајнију цифру. 4011 укључује декадни бројач, седмосегментни декодер и фазе покретачког механизма за засун / приказ.

Из тог разлога би свака појединачна ИЦ могла заменити типичну опцију бројача / возача / резе у ТТЛ стилу. Излази имају довољно снаге да директно осветле било који одговарајући заједнички катодни седмосегментни ЛЕД дисплеј.

Упркос нисконапонском напајању од 5 волти, препоручује се да се сваки поједини сегмент дисплеја води кроз отпорник за ограничавање струје, тако да тренутна потрошња целокупне јединице мерача капацитивности може бити испод прихватљивог нивоа.

Излаз ИЦ7 „за ношење“ примењује се на улаз ИЦ6 сата, односно двоструки Д тип поделе са два флип / флоп. Међутим, у овом одређеном колу је имплементиран само један део ИЦ. Излаз ИЦ6 ће пребацити стање само када дође до преоптерећења. То имплицира, ако је преоптерећење значајно велико, резултираће многим излазним циклусима из ИЦ7.

Директно напајање ЛЕД индикатора ЛЕД1 преко ИЦ6 могло би бити прилично неприкладно, јер овај излаз може бити тренутни и ЛЕД можда може генерирати само неколико кратких осветљења која могу лако остати непримећена.

Да би се избегла ова ситуација, ИЦ7 излаз користи се за погон основног склопа / ресетовања бистабилног кола створеног ожичењем пара нормално празних капија ИЦ2, а затим засун пребацује ЛЕД индикатор ЛЕД1. ИЦ3 ресетује два ИЦ6 и резу да би преливни круг започео од нуле кад год се примени ново пробно очитавање.

Како градити

Конструкција овог троцифреног круга мерача капацитивности је само о правилном састављању свих делова у доњем распореду ПЦБ-а.

Имајте на уму да су ИЦ све врсте ЦМОС-а и стога осетљиве на статички електрицитет из ваше руке. Да бисте избегли оштећења статичким електрицитетом, препоручује се употреба ИЦ утичница. Држите ИЦ-ове на њиховом телу и угурајте их у утичнице, а да притом не додирујете игле.

Калибрација

Пре него што започнете калибрацију овог финализованог кола са 3-цифреним мерачем капацитивности, можда ће бити важно да користите кондензатор са уском толеранцијом и величином која обезбеђује приближно 50 до 100% пуног опсега мерила.

Замислимо да је Ц6 уграђен у јединицу и примењује се за калибрацију бројила. Сада подесите уређај на опсег # 1 (9,99 нФ пуне скале) и уметните директну везу преко СК2 и СК4.

Затим, врло нежно подесите РВ1 да бисте визуелизовали одговарајуће очитавање 4,7 нФ на екрану. Једном када се то уради, можда ћете пронаћи јединицу која показује одговарајуће тачна очитавања на низу кондензатора.

Међутим, молим вас, немојте очекивати да ће очитавања бити тачна. Мерач капацитивности са три цифре је прилично прецизан, мада ће, као што је раније речено, сигурно бити праћен неким мањим одступањима.

Зашто се користе 3 ЛЕД екрана

Многи кондензатори имају тенденцију да имају прилично велике толеранције, мада неколико врста може имати тачност већу од 10%. Практично говорећи, увођење 3. цифре ЛЕД дисплеја можда није оправдано с обзиром на очекивану прецизност, ипак је то корисно због чињенице да ефикасно проширује најнижи капацитет који уређај може читати током читаве деценије.

Тестирање старих кондензатора

У случају да се стари кондензатор тестира са овом опремом, могли бисте видети да дигитално очитавање на дисплеју постепено расте. То не мора нужно значити неисправан кондензатор, већ то може бити једноставно резултат топлоте наших прстију због које вредност кондензатора незнатно расте. Док уметате кондензатор у слотове СКИ и СК2, пазите да кондензатор држите за његово тело, а не за каблове.

Тестирање прекомерних кондензатора велике вредности

Кондензатори велике вредности који нису у домету овог ЛЕД мерача капацитивности, могли би се испитати повезивањем кондензатора велике вредности у серију са кондензатором мање вредности, а затим испитивањем укупне серијске капацитивности две јединице.

Рецимо, желимо да испитамо кондензатор на коме је одштампана вредност 470 µФ. Ово се може применити додавањем у серију са кондензатором од 100µФ. Тада би се вредност кондензатора 470 µФ могла проверити помоћу следеће формуле:
(Ц1 к Ц2) / (Ц1 + Ц2) = 82,5 µФ

82,5 µФ ће потврдити да је 470 µФ у реду са својом вредношћу. Али претпоставимо, ако бројило показује нека друга очитавања, попут 80 µФ, то би значило да 470 µФ није у реду, јер би његова стварна вредност тада била:

(Кс к 100) / (Кс + 100) = 80
100Кс / Кс + 100 = 80
100Кс = 80Кс + 8000
100Кс - 80Кс = 8000
Кс = 400 µФ

Резултати указују на то да здравље тестираног кондензатора од 470µФ можда није баш добро

Две додатне утичнице (СК3 и СК4) и кондензатор Ц6 могу се видети на дијаграму. Намера СК3 је да олакша пражњење испитних елемената додиривањем преко СК1 и СК3 пре него што их прикључи на СКИ и СК2 за мерење.

Ово је применљиво само на оне кондензаторе који могу да имају тенденцију да складиште нешто заосталог наелектрисања када се уклоне из кола непосредно пре тестирања. Кондензатори високе вредности и високог напона су они који су можда подложни овом проблему.

Међутим, у озбиљним условима можда ће бити потребно да се кондензатори незнатно испразне преко отпорника за одзрачивање пре него што их извадите из кола. Разлог за укључивање СК3 је омогућавање пражњења кондензатора који се тестира повезивањем преко СК1 и СК3 пре него што их тестирамо на СКИ и СК2 за мерење.

Ц6 је практичан, спреман за употребу, кондензатор узорка за брзу калибрацију. У случају да кондензатор на тесту показује погрешно очитавање, тада би могло бити неопходно пребацити се на опсег 1 и поставити краткоспојник преко СК2 на СК4, тако да се Ц6 повеже као тест кондензатор. Даље, можда ћете желети да проверите да ли је на екранима приказана легитимна вредност 47нФ.

Међутим, постоји једна ствар коју треба разумети: Мерач је сам по себи прилично тачан у року од неколико% плус / минус, осим вредности кондензатора готово идентичних вредности калибрације. Додатно питање је што очитавања кондензатора могу зависити од температуре и неколико спољних параметара. У случају да очитавање капацитивности покаже малу грешку која прелази вредност толеранције, то највероватније указује на то да је део апсолутно у реду и да ни на који начин није неисправан.

Листа делова