2 Basit Kapasitans Ölçer Devresi Açıklandı - IC 555 ve IC 74121 Kullanılarak

Bu yazıda, her yerde bulunan IC 555'i kullanan frekans ölçer ve kapasitans ölçer şeklinde birkaç kolay ama çok kullanışlı küçük devreden bahsedeceğiz.

Kapasitörler Nasıl Çalışır?

Kapasitörler, pasif bileşen ailesine giren ana elektronik bileşenlerden biridir.

Bunlar elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılır ve bu önemli parçaları içermeden neredeyse hiçbir devre kurulamaz.

Bir kapasitörün temel işlevi, DC'yi bloke etmek ve AC'yi geçmek veya basit bir deyişle, doğada titreşen herhangi bir voltajın bir kapasitörden geçmesine izin verilecek ve polarize olmayan veya bir DC formundaki herhangi bir voltaj, bir şarj işlemi boyunca kapasitör.

Kondansatörlerin bir diğer önemli işlevi, elektriği şarj yoluyla depolamak ve boşaltma işlemi ile bağlı bir devreye geri sağlamaktır.

Yukarıdaki iki kapasitörlerin temel işlevleri tasarımın gerekli özelliklerine göre çıktıların alınmasını sağlayan elektronik devrelerde çeşitli önemli işlemleri uygulamak için kullanılır.

Ancak aksine dirençler, kapasitörler sıradan yöntemlerle ölçmek zordur.

Örneğin, sıradan bir multitesterde OHM metre, voltmetre, ampermetre, diyot test cihazı, hFE test cihazı vb. Gibi birçok ölçüm özelliği olabilir, ancak yanıltıcı olmayabilir. kapasitans ölçme özelliği .

Bir kapasite ölçerin veya bir endüktans ölçerin özelliği, yalnızca kesinlikle ucuz olmayan ve her yeni hobicinin bir tane satın almakla ilgilenmeyeceği yüksek kaliteli multimetrelerde mevcut olduğu görülmektedir.

Burada tartışılan devre, bu sorunları çok etkili bir şekilde ele alır ve basit ve ucuz bir kapasitans kümesinin nasıl oluşturulacağını gösterir. frekans ölçer herhangi bir elektronik acemi tarafından evde kurulabilir ve amaçlanan faydalı uygulama için kullanılabilir.

Devre şeması

Kapasitansı Tespit Etmek İçin Frekans Nasıl Çalışır?

Şekle bakıldığında, IC 555 tüm konfigürasyonun kalbini oluşturur.

Bu çalışma atı çok yönlü yongası, en standart modu olan tek kararlı multivibratör modu ile yapılandırılmıştır.
IC'nin pini # 2 olan girişe uygulanan darbenin her pozitif zirvesi, önceden belirlenmiş P1 tarafından ayarlanan önceden belirlenmiş sabit periyotlarla kararlı bir çıktı oluşturur.

Bununla birlikte, nabzın zirvesindeki her düşüş için, tek kararlı sıfırlanır ve bir sonraki gelen tepe ile otomatik olarak tetiklenir.

Bu, IC'nin çıkışında, uygulanan saatin frekansı ile doğru orantılı olan bir tür ortalama değer üretir.

Başka bir deyişle, birkaç direnç ve kondansatörden oluşan IC 555'in çıkışı, uygulanan frekansla doğru orantılı sabit bir ortalama değer sağlamak için darbe serilerini entegre eder.

Ortalama değer, gösterilen noktalara bağlanan hareketli bir bobin ölçer üzerinden kolayca okunabilir veya görüntülenebilir.

Dolayısıyla, yukarıdaki okuma, frekansın doğrudan bir okumasını sağlayacaktır, bu nedenle elimizde düzgün görünümlü bir frekans ölçerimiz var.

Kapasitansı Ölçmek için Frekansı Kullanma

Şimdi aşağıdaki şekle baktığımızda, önceki devreye harici bir frekans üreteci (IC 555 kararsız) ekleyerek, sayacın belirtilen noktalardaki bir kapasitörün değerlerini yorumlamasının mümkün olduğunu açıkça görebiliriz, çünkü bu kapasitör doğrudan saat devresinin frekansını etkiler veya orantılıdır.

Bu nedenle, çıktıda şimdi gösterilen net frekans değeri, yukarıda tartışılan noktalara bağlanan kapasitörün değerine karşılık gelecektir.

Bu, şimdi sadece birkaç IC ve bazı sıradan elektronik parçalar kullanarak kapasitansı ve frekansı ölçebilen ikisi bir arada devremiz olduğu anlamına geliyor. Küçük değişikliklerle devre, bir takometre veya RPM sayacı ekipmanı olarak kolayca kullanılabilir.

Parça listesi

• R1 = 4K7
• R3 = DEĞİŞKEN 100K TENCERE OLABİLİR
• R4 = 3K3,
• R5 = 10K,
• R6 = 1K,
• R7 1K,
• R8 = 10K,
• R9, R10 = 100K,
• C1 = 1uF / 25V,
• C2, C3, C6 = 100n,
• C4 = 33uF / 25V,
• T1 = BC547
• IC1, IC2 = 555,
• M1 = 1V FSD metre,
• D1, D2 = 1N4148

IC 74121 kullanan Kapasitans Ölçer

Bu basit kapasitans ölçer devresi, 5 pF'den 15 uF FSD'ye kadar 14 adet doğrusal olarak kalibre edilmiş kapasitans ölçüm aralığı sağlar. S1, bir aralık anahtarı olarak kullanılır ve S4 (s1 / x10) ve S3 (x l) veya S2 (x3) ile birlikte çalışır. IC 7413, frekans belirleme öğeleri gibi davranan R1 ve C1 ila C6 ile birlikte kararsız bir osilatör gibi çalışır.

Bu aşama, IC 74121'i (tek kararlı çoklu titreştirici) etkinleştirir, böylece değeri R1 ve C1 ila C6 tarafından ve R2 (veya R3) ve Cx tarafından karar verilen bir görev döngüsü ile tekrarlayan bir frekansa sahip asimetrik bir kare dalga oluşturur. .

Bu kare dalga geriliminin tipik değeri, görev döngüsü değiştikçe doğrusal olarak değişir, bu da Cs değerine, R2 / R3 değerine (s10 / x I) ve frekansa ( S1 anahtar konumu).

Nihai aralık seçici anahtarları S3j ..- xl) ve 52 (x3), temel olarak ölçüm cihazına seri olarak bir direnç ekler. IC 74121'in pimleri 10 ve pimi 11 etrafındaki ve Cx için olan konfigürasyon, buradaki başıboş kapasitansın minimum ve dalgalanma olmadan olmasını sağlamak için mümkün olduğu kadar kısa ve sert olmalıdır. P5 ve P4, düşük kapasitans aralıkları için bağımsız sıfır kalibrasyon için kullanılır. Tüm yüksek aralıklar için oreset P3 ile yapılan kalibrasyon yeterlidir. F.s.d. kalibrasyon oldukça basittir.

Başlangıçta C6'yı devrede lehimlemeyin, bilinmeyen kondansatör için Cx olarak işaretlenmiş terminallerin üzerine bağlayın. S1'i 3 konumuna, S4'ü x1 konumuna ve S2 kapalı (s3) koyun bu, 1500 pF f.s.d aralığı için ayarlanır. Artık C6, bir kalibrasyon referans değeri olarak uygulanmaya hazır hale gelir. Daha sonra, pot P1, f.s.d'nin 2 / 3'ünü deşifre edene kadar ince ayar yapılır. Daha sonra, bilinmeyen kapasitör olarak C6 ile çalışırken, S4 'x 10' konumuna hareket ettirilebilir, S2 açık tutulur ve S3 kapanır (x1) bu, 5000 pF f.s.d. ile karşılaştırılır. Bu tam kurulumun sonucu fs'nin 1 / 5'ini sağlamalıdır. D.

Öte yandan, doğru bir şekilde bilinen kondansatör çeşitlerini temin edebilir ve bunları Cx noktalarında kullanabilir ve ardından kalibrasyonları sayaç kadranına uygun şekilde sabitlemek için çeşitli kapları ayarlayabilirsiniz.

PCB Tasarımı

Başka Bir Basit Ancak Doğru Kapasitans Ölçer Devresi

Bir direnç üzerinden bir kapasitöre sabit voltaj uygulandığında, kapasitör yükü üstel bir şekilde artar. Ancak bir kapasitördeki besleme sabit bir akım kaynağından geliyorsa, kapasitör üzerindeki yük hemen hemen doğrusal bir artış gösterir.

Bir kapasitörün doğrusal olarak şarj edildiği bu ilke, burada aşağıda tartışılan basit kapasitans ölçerde kullanılmaktadır. Birçok benzer analog metrenin çok ötesinde kapasitör değerlerini ölçmek için tasarlanmıştır.

Sabit akım kaynağı kullanarak sayaç, bilinmeyen kapasitör üzerindeki yükü bilinen bazı referans voltajlarına tamamlamak için gereken süreyi belirler. Cihaz, 5 tam ölçekli aralık: 1,10, 100, 1000 ve 10.000 µF sağlar. 1-µF ölçeğinde, 0.01 µF kadar küçük kapasitans değerleri zorluk çekmeden ölçülebilir.

Nasıl çalışır.

Şekilde gösterildiği gibi, D1, D2, R6, Q1 parçaları ve R1 ile R5 arasındaki dirençlerden biri, S1A anahtarı üzerinden sabit akım beslemesi için 5 seçim sağlar.

S2 belirtilen konumda tutulduğunda, bu sabit akım S2A aracılığıyla toprağa kısa devre olur. Alternatif seçimde S2 anahtarlandığında, sabit akım, kondansatör yükünü doğrusal modda zorlayan BP1 ve BP2 boyunca test edilen kondansatöre sürülür.

Op amp IC1, referans voltaj seviyesini sabitleyen (+) giriş pini R8'e eklenmiş bir karşılaştırıcı gibi takılır.

Test edilen kapasitör boyunca doğrusal olarak artan yük, IC1'in (-) giriş pininden birkaç milivolta yükseldiğinde, karşılaştırıcı çıkışını anında +12 volttan -12 volta geçirir.

Bu, karşılaştırıcının çıktısının D3, D4, D5, R10, R11 ve Q2 parçaları kullanılarak yapılan bir sabit akım kaynağını etkinleştirmesine neden olur.

S2A'nın, S2B gibi toprağa anahtarlanması durumunda, bu C1 kondansatör terminallerinin kısa devre yapmasına ve C1 boyunca potansiyeli sıfıra çevirmesine neden olur. S2 açık durumda iken, C1 üzerinden sabit akım geçişi, C1 boyunca voltajı doğrusal bir şekilde artması için tetikler.

Test edilen kapasitör üzerindeki voltaj, karşılaştırıcının değişmesine neden olduğunda, diyot D6'nın ters yönlü dönmesine neden olur. Bu işlem, C1'in daha fazla şarj etmesini durdurur.

C1'in şarjı yalnızca karşılaştırıcı çıkış durumunun değiştiği noktaya kadar gerçekleştiği için, üzerinde gelişen voltajın bilinmeyen kapasitörün kapasitans değeriyle doğru orantılı olması gerektiği anlamına gelir.

M1 ölçer voltajını ölçerken C1'in deşarj olmamasını sağlamak için, IC2 kullanılarak oluşturulan bir yüksek empedans tampon kademesi, M1 ölçer için dahil edilmiştir.

Direnç R13 ve sayaç M1, yaklaşık 1 V FSD değerinde temel bir voltmetre monitörü oluşturur. Gerektiğinde, 8 voltun altında tam ölçekli bir menzile sahip olması koşuluyla, uzak bir voltmetre kullanılabilir. (Bu tür bir harici sayaç kullanıyorsanız, R8'i 1-µF aralığında ayarladığınızdan emin olun, böylece doğru bir şekilde tanımlanmış 1-µF kapasitör 1 volt okumaya karşılık gelir.)

Kapasitör C2, Q1 sabit akım kaynağının salınımına karşı koymak için kullanılır ve test edilen kapasitör ve C1 şarj edilirken DC beslemesinin kapatılması durumunda op amperleri korumak için R9 ve R12 kullanılır veya aksi takdirde operasyon amfileri aracılığıyla deşarj olmaya başlayarak bir hasara yol açabilirler.

Parça listesi

PCB Tasarımları

Nasıl Kalibre Edilir

Kapasitans ölçer devresine güç sağlamadan önce, M1 iğnesini tam olarak sıfır seviyesine ayarlamak için ince bir tornavida kullanın.

Doğru bilinen bir kapasitör 0,5 ve 1,0 µF civarında + / -% 5 olarak konumlandırılır. Bu, 'kalibrasyon referans noktası' olarak işlev görür.

Bu kondansatörü BP1 ve BP2'ye bağlayın (pozitif taraf BP1'e). S1 aralık anahtarını '1' konumuna ayarlayın (sayaç 1-µF tam ölçek göstermelidir).

Şasi kablosunu iki devreden (Q1 toplayıcı ve Cl) ayırmak için S2 konumunu ayarlayın. M1 ölçer şimdi lüks bir harekete başlayacak ve belirli bir okumaya yerleşecektir. S2'nin geri çevrilmesi, sayacın sıfır volt işaretinde aşağıya düşmesine neden olmalıdır. S2'yi bir kez daha değiştirin ve sayacın üst düzey okumasını onaylayın.

Alternatif olarak, kapasitörün kalibrasyonunun% 5'inin kesin değerini gösteren ölçeri bulana kadar S2'yi atlayın ve R8'e ince ayar yapın. Kalan aralıklar için yukarıdaki tek bir kalibrasyon ayarı oldukça yeterli olacaktır.