Поделиться ссылкой
Список тегов
Популярное
Наши друзья
RadioStorage.net - электронные схемы, статьи и программы радиолюбителю, самоделки своими руками

Схемы приборов для измерения эмкости конденсаторов

Среди большого разнообразия схем приборов, предназначенных для измерения емкости конденсаторов, наибольшее распространение нашли мостовые схемы, питаемые напряжением звуковой частоты. Достоинство приборов, работающих по мостовым схемам, — простота конструкции, портативность н широкий диапазон измеряемых емкостей. В зависимости от схемы моста и его конструктивного выполнения точность измерения может быть доведена до 1— 2%.

Принципиальные схемы на пассивных элементах

Простейшая схема для измерения емкости приведена па рис. 1. Четыре емкости Со, Сх, C1, С2 включены в плечи моста. В одну из диагоналей моста включен телефон Тф, а в другую — источник напряжения звуковой частоты U В общем случае, при включенном источнике тока, ток в цепи телефона не равен нулю. Отсутствия тока в телефоне можно добиться, изменяя величины емкостных сопротивлений (емкостей) отдельных плеч.

Если падение напряжения на эталонном конденсаторе Са равно падению напряжения на конденсаторе С2, то в точках б и г потенциалы относительно точки а будут равны и, следовательно, ток в телефоне Тф будет отсутствовать. Такое положение называется равновесием (балансом) моста. В момент равновесия моста между емкостями, входящими в отдельные плечи, существует определенное соотношение Сэ * С1 = С2 * Сх Из этого соотношения легко определить емкость неизвестного конденсатора СХ = (С1: С2) * Сэ.

Схемы приборов для измерения эмкости конденсаторов

Получить полное равновесие моста при указанной схеме можно только в том случае, если все конденсаторы, входящие в плечи, не имеют потерь. Наличие потерь у отдельных конденсаторов приводит к тому, что такой мост полностью сбалансировать не удается, и поэтому равновесие моста определяется по минимуму слышимости в телефоне Тф. Некоторое понижение точности измерения из-за отсутствия полного баланса моста не играет существенного значения в радиолюбительской практике. Вместе с тем мост с емкостными плечами прост в обращении и безотказен в работе.

На рис. 2 приведена практическая схема моста для измерения емкостей конденсаторов. От схемы, приведенной на рис. 1, она отличаетіія тем, что у нее ветвь а, г, в (два нижних плеча) состоит не из двух, а из пяти слюдяных конденсаторов постоянной емкости. Образцовый (эталонный) конденсатор С3, переменный, с воздушным диэлектриком и максимальной емкостью 500 пф. С помощью переключателя В1 можно менять отношение емкостей, входящих в плечи аг и гв, и тем самым изменять диапазон измерений. В качестве конденсатора Сэ лучше всего использовать конденсатор прямоемкостного типа, так как в этом случае графики градуировки моста получаются линейными.

С указанными на схеме данными мост обеспечивает следующие пределы измерений: на первом положении до 300 пф, на втором до 1000 пф, на третьем до 7500 пф и на четвертом до 50 000 пф. Минимальная емкость, которую можно измерить прибором, зависит от качества монтажа и достигает 15— 25 пф.

После сборки моста его необходимо отградуировать. Это можно сделать с по мощью набора конденсаторов с известной емкостью. При градуировке переключатель В1 устанавливают на первый предел измерения, а к зажимам Сх поочередно подключают известные емкости до 300 пф С помощью конденсатора Сэ мост каждый раз балансируют и записывают значения емкостей, подключенных к зажимам Сх, и соответствующие им значения градусов шкалы конденсатора Сэ. На основании полученных данных составляют таблицы градуировки, представляющие собой зависимость делений шкалы конденсатора Сэ от измеряемой емкости Сх. Подобным же образом градуируют и остальные диапазоны, но при этом используются образцовые емкости с другими величинами. Данные градуировки можно затем нанести на шкалу переменного конденсатора Сэ.

На рис. 3 дан другой вариант моста для измерения емкостей. Отличительной особенностью этой схемы является то, что два плеча моста образованы не емкостями, а резисторами R1, R2 Кроме того, для получения полного баланса моста применена компенсация угла потерь, или, как говорят, регулировка фазы. Расширение диапазона измерений производится путем изменения отношений сопротивлений, входящих в плечи аг и гв, с помощью переключателя В1, а также переключением концов ветвей с активными сопротивлениями (переключателем В2), в результате чего отношение плеч меняется на обратное и создается возможность измерять емкости больше и меньше эталонной.

Измеряемая емкость Сх определяется из соотношения: CX = (R1: R2) * Сэ (где R1 — сопротивление плеча аг, R2— сопротивление плеча гв). В данной схеме отводы сделаны так, чтобы отношение R2/R1 было близко к 1, 2, 5 и 10. Следовательно, при перестановке переключателя В2 в правое положение можно будет измерять емкости в 2, 5 и 10 раз большие эталонной (Сэ), а при левом положении переключателя В2 — в 2. 5 и 10 раз меньше эталонной. Регулировка фазы производится переменным резистором R3, который переключателем В3 может включаться в плечо с эталонной или в плечо с измеряемой емкостью.

Питание мостов можно осуществлять от любого источника звукового напряжения величиной 20— 30 В и с частотой порядка 50—1000 гц, т. е. от сети переменного тока, зуммерного генератора, генератора на транзисторе (по трансформаторной схеме) и др.

Измерения с помощью моста производятся следующим образом. Включив измеряемый конденсатор и источник питания моста, слушают в телефоне звук. Затем, вращая ротор конденсатора С3, добиваются пропадания звука в телефоне Тф. Если при этом по всей шкале конденсатора звук не пропадает, то с помощью переключателя В1 переходят на другой диапазон измерений. Предположим, что в данном диапазоне звук в телефонах заметно уменьшается на каком-то делении шкалы конденсатора Сэ. Для получения более острого минимума вращают ручку фазирующего резистора R3 (рис. 3), включая его поочередно в одно из плеч моста (переключателем В3). После этого опять подстраивают переменным конденсатором Сэ . Баланс моста достигается двумя или тремя чередованиями этих двух операций.

Схема на транзисторах

Большой практический интерес представляет прибор для измерения емкости конденсаторов с прямым отсчетом по шкале стрелочного микроамперметра (рис. 4). Принцип действия такого прибора основан на периодическом заряде и разряде измеряемого конденсатора Сх. При дайной частоте заряда и разряда, величине зарядного напряжения, ток разряда прямо пропорционален емкости измеряемого конденсатора. Таким образом имеется возможность отсчитывать емкость конденсатора Сх по имеющейся шкале микроамперметра uА, измеряющего разрядный ток.

Прибор позволяет измерять емкость конденсаторов от 5 до 100 000 пф на шкалах 0-100, 0-1000, 0-10.000 и 0-100.000 пф. Он собран на двух транзисторах. Питание от батареи типа «Крона» или аккумулятора типа 7Д-0.1. На шкале 0-100 пф он потребляет ток порядка 7 ма, на остальных шкалах — значительно меньше, но не превышает 4 ма. Погрешность измерения не превышает 5% от верхнего предела.

Схемы приборов для измерения эмкости конденсаторов

Основа прибора —  несимметричный мультивибратор, собранный на транзисторах Т1, Т2 с различной проводимостью, генерирующий периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения с большой скважностью. Скачкообразное изменение частоты повторения импульсов осуществляется секцией В1а, переключателя В1, включающего в цепь обратной связи один из конденсаторов С1— С4; плавное — переменным резистором R3. Этим же переключателем производится переход с одного диапазона измерения на другой.

Прямоугольные импульсы напряжения, выделяемые на резисторе R1, через контакты 3— 4 кнопки Кн и диод Д1 заряжают один нз образцовых конденсаторов С5— С8 или Сх (при нажатой кнопке Кн). В промежутках между импульсами этот конденсатор разряжается через резисторы R1, R5 и микроамперметр uА. Конденсаторы С5— С8 должны быть подобраны с возможно большей точностью, так как измерение в сущности сводится к сравнению величины Сх с емкостью одного из образцовых конденсаторов, переключение которых производится одновременно с переходом с диапазона на диапазон секцией переключателя В1б.

Налаживание прибора каких-либо затруднений обычно не вызывает, если он собран из заведомо проверенных деталей и при монтаже не допущено ошибок.

О работоспособности прибора легко судить по микроамперметру, показания которого должны изменяться при вращении ручки калибровочного резистора R3. Установив переключатель В1 в положение / (шкала «100 пф »), переменным резистором R3 добиваются отклонения стрелки микроамперметра на всю шкалу.

После этого переключатель В1 переводят в положение 2 (шкала «1000 пф») и, не изменяя величины резистора R3, подбирают значение конденсатора С2 таким, чтобы стрелка микроамперметра находилась вблизи конца шкалы. Аналогично уточняют значения емкости конденсаторов С3 и С4 в положениях 3 (шкала «10.000 пф») и 4 (шкала «100.000 пф»). Более точная калибровка прибора — установка стрелки микроамперметра на конец шкалы производится резистором R3 в процессе измерения.

Порядок измерения емкости конденсаторов следующий. Включив прибор, переключателем В/ выбирают нужный предел измерения, причем верхний предел емкости, которую можно измерить на каком-либо диапазоне, равен тому из конденсаторов С5— С8, который оказывается включенным в цепь заряда.

Резистором R3 стрелку мнкроамперметра устанавливают на конец шкалы н, нажимая кнопку Кн, производят отсчет значения емкости С*. Если при этом стрелка микроамперметра зашкаливает, переходят на следующую шкалу с большим пределом измерения. Конструкция прибора может быть самой разнообразной. Габариты ее определяются в основном типом микроамперметра.

Источник: С. Л. Матлин - Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.


 голосов: 0  просмотров: 687   → Измерения и настройка  


Добавить комментарий
Ваше имя:

Ваш E-Mail:



Введите код с картинки