3 Haneli LED Kapasitans Ölçer Devresi

Bu proje, herhangi bir elektronik hobisi için son derece kullanışlı olabilecek başka bir test ekipmanıdır ve bu üniteyi oluşturmak çok eğlenceli olabilir.

Kapasitans ölçer, kullanıcının istediği bir kapasitörü kontrol etmesine ve güvenilirliğini onaylamasına izin verdiği için çok kullanışlı bir test ekipmanıdır.

Sıradan veya standart dijital sayaçlar çoğunlukla kapasitans ölçer tesisine sahip değildir ve bu nedenle bir elektronik meraklısı bu tesisi elde etmek için maliyetli sayaçlara güvenmek zorundadır.

Aşağıdaki makalede tartışılan devre, tüm çağdaş elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılan bir dizi kapasitör için makul derecede doğru bir ölçüm sağlayan gelişmiş ancak ucuz bir 3 basamaklı LED kapasitans ölçeri açıklamaktadır.

Kapasite Aralıkları

Önerilen kapasitans ölçer devre tasarımı 3 basamaklı bir LED ekran sağlar ve aşağıda belirtildiği gibi değerleri beş aralıkla ölçer:

Aralık # 1 = 0 - 9,99nF
Aralık # 2 = 0 - 99,9nF
Aralık # 3 = 0 - 999nF
Aralık # 4 = 0 - 9,99µF
Aralık # 5 = 0 - 99,99µF

Yukarıdaki aralıklar standart değerlerin çoğunu içerir, ancak tasarım birkaç pikofaradın veya yüksek değerli elektrolitik kapasitörlerin son derece düşük değerlerini belirleyemez.

Pratik olarak bu sınırlama çok fazla endişe duymayabilir, çünkü son derece düşük değerli kapasitörler günümüzün elektronik devrelerinde nadiren kullanılırken, büyük kapasitörler, daha sonra derinlemesine anlatılacağı gibi, birkaç seri bağlı kapasitör kullanılarak test edilebilir. aşağıdaki paragraflar.

Nasıl çalışır

Uygun olmayan bir aralık seçilmesi durumunda hatalı okumaların önlenmesi için bir taşma uyarı LED'i dahil edilmiştir. Cihaz, 9 voltluk bir pil ile çalıştırılır ve bu nedenle kesinlikle taşınabilir.

Şekil 2, saat osilatörü, bir düşük Hz osilatörü, mantık denetleyicisi ve LED kapasitans ölçer devresinin tek kararlı multivibratör aşamaları için devre şemasını göstermektedir.

Sayaç / sürücü ve taşma devresi aşamaları, yukarıdaki bir sonraki şekilde gösterilmektedir.

Şekil 2'ye bakıldığında, IC5, 9 voltluk pil kaynağından güzelce düzenlenmiş 5 voltluk bir çıkış sağlayan 5 voltluk sabit bir voltaj regülatörüdür. Tüm devre, çalışması için bu düzenlenmiş 5 voltluk gücü kullanır.

Devrenin mevcut kullanımı yaklaşık 85 mA'da oldukça büyük olduğundan pilin yüksek mAh derecesine sahip olması gerekir. 3-ekranın çoğu hanesi görüntüleme için aydınlatıldığında, akım tüketimi 100 mA'nın ötesine geçebilir.

Düşük frekanslı osilatör, CMOS NOR kapıları olan IC2a ​​ve IC2b etrafında inşa edilmiştir. Yine de, bu özel devrede bu IC'ler temel invertörler olarak bağlanır ve normal CMOS kararsız kurulum yoluyla uygulanır.

Osilatör aşamasının çalışma frekansının, okumaların sağlandığı frekansa kıyasla çok daha büyük olduğunu gözlemleyin, çünkü bu osilatör, tek bir okuma döngüsünün tamamlanmasını sağlamak için 10 çıkış döngüsü oluşturmalıdır.

IC3 ve IC4a, kontrol mantık aşaması olarak yapılandırılır. CMOS 4017 kod çözücü / sayıcı olan IC3, 10 çıkış içerir ('0' ila '9'). Bu çıktıların her biri, her bir ardışık giriş saati döngüsü için art arda yükselir. Bu özel tasarımda '0' çıkışı sıfırlama saatini sayaçlara sağlar.

Çıkış '1' daha sonra yüksek olur ve saat / sayaç devresi için kapı darbesini üreten tek kararlılığı değiştirir. '2' ila '8' çıkışları bağlantısızdır ve bu 2 çıkışın yüksek olduğu zaman aralığı, kapı darbesinin tamamlanabilmesi ve sayımın bitmesine izin vermesi için biraz zaman sağlar.

Çıkış '9', yeni okumayı LED ekran üzerinden kilitleyen mantık sinyalini sağlar, ancak bu mantığın negatif olması gerekir. Bu, sinyali çıkış 9'dan ters çevirerek uygun bir darbeye çeviren IC4a ile gerçekleştirilir.

Tek kararlı multivibratör, bir çift 2 girişli NOR geçidi (IC4b ve IC4c) kullanan standart bir CMOS sürümüdür. Basit bir tek kararlı tasarım olmasına rağmen, onu mevcut uygulamaya mükemmel bir şekilde layık kılan özellikler sunar.

Bu, yeniden tetiklenemeyen bir formdur ve sonuç olarak, IC3'ten üretilen tetikleme darbesinden daha küçük bir çıkış darbesi sağlar. Bu işlev aslında kritiktir, çünkü yeniden tetiklenebilir bir tür kullanıldığında en az ekran okuması oldukça yüksek olabilir.

Önerilen tasarımın kendi kendine kapasitansı oldukça azdır, bu çok önemlidir, çünkü önemli derecede yerel kapasitans devre doğrusal özelliğini bozabilir ve bu da çok düşük bir ekran okumasına neden olabilir.

Kullanım sırasında prototip ekranı, test yuvalarına bağlı kapasitör olmadığında 5 aralığın tümünde '000' okunarak görülebilir.

Dirençler R5 - R9, aralık seçim dirençleri olarak işlev görür. On yıllık adımlar boyunca zamanlama direncini düşürdüğünüzde, belirli bir okuma için gereken zamanlama kapasitansı on yıllık artışlarla artar.

Menzil dirençlerinin en az% 1 toleransla derecelendirildiğini düşünürsek, bu kurulumun güvenilir okumalar sağlaması beklenebilir. Bu, her bir aralığın ayrı ayrı kalibre edilmesi gerekmeyebileceği anlamına gelir.

R1 ve S1a, ondalık nokta gösteriminin gerekli olmadığı Aralık 3 (999nF) dışında, ondalık nokta segmentini doğru LED ekranda çalıştırmak için kablolanmıştır. Saat osilatörü aslında genel bir 555 kararsız konfigürasyondur.

Pot RV1, bu LED kapasitans ölçeri kalibre etmek için saat frekansı kontrolörü olarak kullanılır. Monostabil çıkış, IC 1'in pini 4'ü kontrol etmek için kullanılır ve saat osilatörü yalnızca geçit süresi mevcutken etkinleştirilecektir. Bu işlev, bağımsız bir sinyal geçidi talebini ortadan kaldırır.

Şimdi Şekil 3'ü kontrol ederek, sayaç devresinin 3 CMOS 4011 IC kullanılarak bağlandığını görüyoruz. Bunlar aslında ideal CMOS mantık ailesinden tanınmamaktadır, ancak yine de bunlar sık ​​tüketime değer son derece esnek unsurlardır.

Bunlar aslında ayrı saat girişlerine ve taşıma / ödünç alma çıkışlarına sahip yukarı / aşağı sayaçlar olarak yapılandırılmıştır. Anlaşılacağı gibi, aşağı sayaç modunda kullanım potansiyeli burada anlamsızdır, bu nedenle aşağı saat girişi negatif besleme hattına bağlanır.

Üç sayaç, geleneksel bir 3 basamaklı ekrana izin vermek için sırayla bağlanır. Burada, IC9 en az anlamlı basamağı üretecek şekilde kablolanmıştır ve IC7 en önemli basamağı etkinleştirir. 4011, on yıllık bir sayaç, yedi segmentli bir kod çözücü ve bir mandal / ekran sürücü aşamaları içerir.

Bu nedenle her bir IC, tipik bir 3 çipli TTL tarzı sayaç / sürücü / mandal seçeneğinin yerini alabilir. Çıkışlar, herhangi bir uygun ortak katot yedi segmentli LED ekranı doğrudan aydınlatmak için yeterli güce sahiptir.

5 voltluk düşük voltaj beslemesine rağmen, her bir LED ekran bölümünün bir akım sınırlama direnci üzerinden sürülmesi tavsiye edilir, böylece tüm kapasite ölçer biriminin akım tüketimi kabul edilebilir bir seviyenin altında tutulabilir.

IC7'nin 'taşıma' çıkışı, IC6 saat girişine uygulanır, yani ikili D tipi iki flip / flop ile bölünür. Ancak bu özel devrede IC'nin sadece bir kısmı uygulanmaktadır. IC6 çıkışı, yalnızca aşırı yük olduğunda durumu değiştirir. Bu, aşırı yükün önemli ölçüde yüksek olması durumunda, IC7'den birçok çıktı döngüsüne neden olacağı anlamına gelir.

LED gösterge LED1'i IC6 üzerinden doğrudan çalıştırmak oldukça uygunsuz olabilir, çünkü bu çıkış anlık olabilir ve LED muhtemelen kolayca fark edilmeyecek birkaç kısa aydınlatma üretebilir.

Bu durumdan kaçınmak için, IC7 çıkışı, bir çift normalde boş olan IC2 geçidinin kablolanmasıyla oluşturulan temel bir set / reset iki durumlu devreyi sürmek için kullanılır ve ardından mandal LED gösterge LED1'i anahtarlar. İki IC6 ve mandal, yeni bir test okuması uygulandığında taşma devresinin sıfırdan başlaması için IC3 tarafından sıfırlanır.

Nasıl inşa edilir

Bu 3 basamaklı kapasitans ölçer devresini oluşturmak, tüm parçaları aşağıda verilen PCB düzeni üzerinde doğru bir şekilde monte etmekle ilgilidir.

IC'nin tüm CMOS türleri olduğunu ve bu nedenle elinizdeki statik elektriğe duyarlı olduğunu unutmayın. Statik elektrik yoluyla hasarı önlemek için IC soketlerinin kullanılması önerilir. IC'leri vücutlarında tutun ve işlem sırasında pimlere dokunmadan soketlere itin.

Kalibrasyon

Bu sonlandırılmış 3 basamaklı LED kapasitans ölçer devresini kalibre etmeye başlamadan önce, sıkı bir tolerans ve ölçerin tam ölçek aralığının yaklaşık% 50 ila% 100'ünü sağlayan bir büyüklükte bir kapasitör kullanmak önemli olabilir.

C6'nın üniteye eklendiğini ve sayacı kalibre etmek için uygulandığını düşünelim. Şimdi, cihazı 1. aralığa (9,99 nF tam ölçek) ayarlayın ve SK2 ile SK4 arasında doğrudan bir bağlantı ekleyin.

Ardından, 4.7nF'nin uygun okumasını ekranda görselleştirmek için RV1'i çok nazikçe ayarlayın. Bu yapıldıktan sonra, bir dizi kapasitörde karşılık gelen doğru okumaları gösteren üniteyi bulabilirsiniz.

Ancak lütfen okumaların tam olarak doğru olmasını beklemeyin. 3 basamaklı kapasitans ölçer kendi başına oldukça hassastır, ancak daha önce tartışıldığı gibi, pratik olarak bazı küçük tutarsızlıklar ile birlikte olacaktır.

Neden 3 LED Ekran Kullanılıyor?

Pek çok kapasitör, oldukça geniş toleranslara sahip olma eğilimindedir, ancak bir avuç çeşit,% 10'dan daha yüksek bir doğruluk oranı içerebilir. Pratik olarak konuşursak, 3. LED ekran hanesinin tanıtımı beklenen hassasiyet açısından haklı gösterilmeyebilir, ancak yine de cihazın tam bir on yıl boyunca okuyabildiği en düşük kapasitansı verimli bir şekilde genişletmesi nedeniyle avantajlıdır.

Eski Kapasitörlerin Test Edilmesi

Eski bir kapasitörün bu ekipmanla test edilmesi durumunda, ekrandaki dijital okumanın kademeli olarak arttığını görebilirsiniz. Bu, hatalı bir kapasitör anlamına gelmeyebilir, bunun yerine parmaklarımızın sıcaklığının kapasitör değerinin marjinal olarak yükselmesine neden olmasının bir sonucu olabilir. SKI ve SK2 yuvalarına bir kapasitör yerleştirirken, kapasitörün uçlarından değil gövdesinden tutulduğundan emin olun.

Aralık Üstü Yüksek Değer Kapasitörlerini Test Etme

Bu LED kapasitans ölçer aralığında olmayan yüksek değerli kapasitörler, yüksek değerli kapasitörün daha düşük değerli bir kapasitör ile seri bağlanması ve ardından iki ünitenin toplam seri kapasitansının test edilmesiyle incelenebilir.

Diyelim ki üzerine 470 µF değeri basılan bir kondansatörü incelemek istiyoruz. Bu, 100µF kapasitör ile seri bağlanarak gerçekleştirilebilir. Daha sonra 470 µF kapasitörün değeri aşağıdaki formül kullanılarak doğrulanabilir:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82,5 µF

82.5 µF, 470 µF'nin değerinde iyi olduğunu doğrulayacaktır. Ancak, sayaç 80 µF gibi başka bir okuma gösteriyorsa, bu 470 µF'nin uygun olmadığı anlamına gelir, çünkü gerçek değeri şu şekilde olur:

(X x 100) / (X + 100) = 80
100X / X + 100 = 80
100X = 80X + 8000
100X - 80X = 8000
X = 400 µF

Sonuç, test edilen 470µF kapasitörün sağlığının çok iyi olmayabileceğini gösterir.

Şemada iki ek soket (SK3 ve SK4) ve kondansatör C6 görülebilir. SK3'ün amacı, ölçüm için SKI ve SK2'ye eklenmeden önce SK1 ve SK3'e dokunarak test elemanlarının boşaltılmasını kolaylaştırmaktır.

Bu, yalnızca testten hemen önce bir devreden çıkarıldığında bir miktar artık şarj saklama eğiliminde olabilecek kapasitörler için geçerlidir. Yüksek değerli ve yüksek voltaj tipi kapasitörler bu soruna duyarlı olabileceklerdir.

Bununla birlikte, ciddi koşullarda kapasitörlerin devreden çıkarılmadan önce bir boşaltma direnci aracılığıyla yavaşça boşaltılması gerekebilir. SK3'ün dahil edilmesinin nedeni, test edilen kapasitörün ölçüm için SKI ve SK2'de test edilmeden önce SK1 ve SK3'e bağlanarak deşarj edilmesine izin vermektir.

C6, hızlı kalibrasyon amacı için kullanışlı, kullanıma hazır bir örnek kapasitördür. Test edilen bir kapasitörün hatalı bir okuma göstermesi durumunda, aralık 1'e geçmek ve C6'nın test kapasitör olarak bağlanması için SK2'den SK4'e bir jumper bağlantısı koymak gerekli olabilir. Daha sonra, ekranlar üzerinde geçerli bir 47nF değerinin gösterildiğinden emin olmak isteyebilirsiniz.

Bununla birlikte, anlaşılması gereken bir şey var: Ölçüm cihazı, kalibrasyon değeriyle neredeyse aynı olan kapasitör değerlerinin dışında,% birkaç artı / eksi içinde oldukça doğrudur. Ek bir sorun, kapasitör okumalarının sıcaklığa ve birkaç harici parametreye bağlı olabilmesidir. Bir kapasitans okumasının, tolerans değerini aşan küçük bir hata göstermesi durumunda, bu büyük olasılıkla parçanın kesinlikle iyi olduğunu ve hiçbir şekilde kusurlu olmadığını gösterir.

Parça listesi