Un condensateur est un élément d'un circuit électrique constitué d'électrodes conductrices (plaques) séparées par un diélectrique. Conçu pour utiliser sa capacité électrique. Un condensateur de capacité C, auquel est appliquée une tension U, accumule une charge Q d'un côté et Q de l'autre. La capacité ici est en farads, la tension est en volts, la charge est en coulombs. Lorsqu'un courant de 1 A traverse un condensateur d'une capacité de 1 F, la tension change de 1 V en 1 s.
Un farad a une capacité énorme, c'est pourquoi les microfarads (µF) ou les picofarads (pF) sont généralement utilisés. 1F = 106 µF = 109 nF = 1012 pF. En pratique, on utilise des valeurs allant de quelques picofarads à des dizaines de milliers de microfarads. Le courant de charge d’un condensateur est différent du courant traversant une résistance. Cela ne dépend pas de l'amplitude de la tension, mais du taux de variation de cette dernière. Pour cette raison, la mesure de la capacité nécessite des solutions de circuits spéciales basées sur les caractéristiques du condensateur.
Désignations sur les condensateurs
Le moyen le plus simple de déterminer la valeur de la capacité consiste à utiliser les marquages sur le corps du condensateur.
Condensateur polaire électrolytique (oxyde) d'une capacité de 22 000 µF, conçu pour une tension nominale de 50 V DC. Il existe une désignation WV - tension de fonctionnement. Le marquage d'un condensateur apolaire doit indiquer la possibilité de fonctionnement dans des circuits à courant alternatif haute tension (220 VAC).
Condensateur à film d'une capacité de 330 000 pF (0,33 µF). La valeur dans ce cas est déterminée par le dernier chiffre d'un nombre à trois chiffres, indiquant le nombre de zéros. La lettre suivante indique l'erreur tolérée, ici - 5%. Le troisième chiffre peut être 8 ou 9. Ensuite, les deux premiers sont multipliés respectivement par 0,01 ou 0,1.
Les capacités jusqu'à 100 pF sont marquées, à de rares exceptions près, du numéro correspondant. Cela suffit pour obtenir des données sur le produit ; la grande majorité des condensateurs sont ainsi marqués. Le fabricant peut proposer ses propres désignations uniques, qui ne sont pas toujours possibles à déchiffrer. Cela s'applique particulièrement au code couleur des produits nationaux. Il est impossible de reconnaître la capacité par des marquages effacés, dans une telle situation, on ne peut pas se passer de mesures.
Calculs utilisant des formules d'électrotechnique
Le circuit RC le plus simple se compose d'une résistance et d'un condensateur connectés en parallèle.
Après avoir effectué des transformations mathématiques (non données ici), les propriétés du circuit sont déterminées, d'où il résulte que si un condensateur chargé est connecté à une résistance, il se déchargera comme indiqué sur le graphique.
Le produit RC est appelé constante de temps du circuit. Lorsque R est en ohms et C en farads, le produit RC correspond à des secondes. Pour une capacité de 1 µF et une résistance de 1 kOhm, la constante de temps est de 1 ms, si le condensateur était chargé à une tension de 1 V, lorsqu'une résistance est connectée, le courant dans le circuit sera de 1 mA. Lors de la charge, la tension aux bornes du condensateur atteindra Vo dans le temps t ≥ RC. En pratique, la règle suivante s'applique : en un temps de 5 RC, le condensateur sera chargé ou déchargé à 99 %. À d’autres valeurs, la tension changera de façon exponentielle. À 2,2 RC, ce sera 90 %, à 3 RC, ce sera 95 %. Ces informations sont suffisantes pour calculer la capacité à l'aide d'appareils simples.
Circuit de mesure
Pour déterminer la capacité d'un condensateur inconnu, vous devez l'inclure dans un circuit composé d'une résistance et d'une source d'alimentation. La tension d'entrée est sélectionnée légèrement inférieure à la tension nominale du condensateur ; si elle est inconnue, 10 à 12 volts suffiront. Vous avez également besoin d'un chronomètre. Pour éliminer l'influence de la résistance interne de la source d'alimentation sur les paramètres du circuit, un interrupteur doit être installé à l'entrée.
La résistance est sélectionnée expérimentalement, davantage pour des raisons de commodité de synchronisation, dans la plupart des cas entre cinq et dix kiloohms. La tension aux bornes du condensateur est surveillée avec un voltmètre. Le temps est compté à partir du moment où l'appareil est allumé - lors de la charge et de la mise hors tension, si la décharge est contrôlée. Ayant des valeurs de résistance et de temps connues, la capacité est calculée à l'aide de la formule t = RC.
Il est plus pratique de compter le temps de décharge du condensateur et de marquer les valeurs à 90 % ou 95 % de la tension initiale ; dans ce cas, le calcul est effectué à l'aide des formules 2,2t = 2,2RC et 3t = 3RC . De cette façon, vous pouvez connaître la capacité des condensateurs électrolytiques avec une précision déterminée par les erreurs de mesure du temps, de la tension et de la résistance. Son utilisation pour la céramique et d'autres petites capacités, en utilisant un transformateur de 50 Hz et en calculant la capacité, donne une erreur imprévisible.
Instruments de mesure
La méthode la plus accessible pour mesurer la capacité est un multimètre largement utilisé doté de cette capacité.
Dans la plupart des cas, ces appareils ont une limite supérieure de mesure de plusieurs dizaines de microfarads, ce qui est suffisant pour les applications standards. L'erreur de lecture ne dépasse pas 1% et est proportionnelle à la capacité. Pour vérifier, insérez simplement les fils du condensateur dans les prises prévues et lisez les lectures ; l'ensemble du processus prend un minimum de temps. Cette fonction n'est pas présente dans tous les modèles de multimètres, mais on la retrouve souvent avec différentes limites de mesure et méthodes de connexion du condensateur. Pour déterminer des caractéristiques plus détaillées du condensateur (tangente de perte et autres), d'autres appareils sont utilisés, conçus pour une tâche spécifique, souvent des appareils fixes.
Le circuit de mesure met principalement en œuvre la méthode du pont. Ils sont utilisés de manière limitée dans des domaines professionnels particuliers et ne sont pas largement utilisés.
C-mètre fait maison
Sans prendre en compte diverses solutions exotiques, comme un galvanomètre balistique et des circuits en pont avec un magasin de résistance, un radioamateur débutant peut réaliser un simple appareil ou un accessoire pour un multimètre. La puce largement utilisée de la série 555 est tout à fait adaptée à ces fins. Il s'agit d'une minuterie en temps réel avec un comparateur numérique intégré, utilisé dans ce cas comme générateur.
La fréquence des impulsions rectangulaires est réglée en sélectionnant les résistances R1 à R8 et les condensateurs C1, C2 à l'aide du commutateur SA1 et est égale à : 25 kHz, 2,5 kHz, 250 Hz, 25 Hz - correspondant aux positions du commutateur 1, 2, 3 et 4 à 8. . Le condensateur Cx est chargé à un rythme de répétition d'impulsions à travers la diode VD1, jusqu'à une tension fixe. La décharge se produit pendant une pause à travers les résistances R10, R12-R15. A ce moment, une impulsion est formée avec une durée dépendant de la capacité Cx (plus la capacité est grande, plus l'impulsion est longue). Après passage dans le circuit intégrateur R11 C3, une tension apparaît en sortie correspondant à la longueur d'impulsion et proportionnelle à la valeur de la capacité Cx. Un multimètre (X 1) est connecté ici pour mesurer la tension à une limite de 200 mV. Les positions du commutateur SA1 (en commençant par le premier) correspondent aux limites : 20 pF, 200 pF, 2 nF, 20 nF, 0,2 µF, 2 µF, 20 µF, 200 µF.
L'ajustement de la structure doit être effectué avec un appareil qui sera utilisé dans le futur. Les condensateurs à régler doivent être sélectionnés avec une capacité égale aux sous-gammes de mesure et aussi précisément que possible, l'erreur en dépendra. Les condensateurs sélectionnés sont connectés un par un à X1. Tout d'abord, les sous-gammes de 20 pF à 20 nF sont ajustées ; pour cela, les résistances d'ajustement correspondantes R1, R3, R5, R7 sont utilisées pour obtenir les lectures correspondantes du multimètre ; vous devrez peut-être modifier légèrement les valeurs de résistances connectées en série. Sur les autres sous-gammes (0,2 µF – 200 µF), l'étalonnage est effectué avec les résistances R12 – R15.
Lors du choix d'une source d'alimentation, il convient de garder à l'esprit que l'amplitude des impulsions dépend directement de sa stabilité. Les stabilisateurs intégrés de la série 78xx sont tout à fait applicables ici. Le circuit ne consomme pas plus de 20 à 30 milliampères et un condensateur de filtrage d'une capacité de 47 à 100 microfarads suffira. L'erreur de mesure, si toutes les conditions sont remplies, peut être d'environ 5 % ; dans la première et la dernière sous-gamme, en raison de l'influence de la capacité de la structure elle-même et de la résistance de sortie de la minuterie, elle augmente jusqu'à 20 %. Ceci doit être pris en compte lors de travaux à des limites extrêmes.
Construction et détails
R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF
R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF
R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF
R4, R8 510k R15 13
Diode VD1 - tout condensateur à film pulsé de faible puissance, avec un faible courant de fuite. Le microcircuit fait partie de la série 555 (LM555, NE555 et autres), l'analogue russe est le KR1006VI1. Le compteur peut être presque n'importe quel voltmètre avec une impédance d'entrée élevée, calibré pour cela. La source d'alimentation doit avoir une sortie de 5 à 15 volts à un courant de 0,1 A. Les stabilisateurs à tension fixe conviennent : 7805, 7809, 7812, 78Lxx.
Option PCB et disposition des composants
Vidéo sur le sujet
Dans cet article, nous donnerons les instructions les plus complètes qui vous permettront de fabriquer vous-même un capacimètre à condensateur, sans l'aide d'artisans qualifiés.
Malheureusement, les équipements tombent souvent en panne. Il y a le plus souvent une raison : l'apparition d'un condensateur électrolytique. Tous les radioamateurs connaissent ce qu'on appelle le « dessèchement », qui se produit en raison d'une violation de l'étanchéité du boîtier de l'appareil. La réactance augmente en raison d'une diminution de la capacité nominale.
De plus, pendant le fonctionnement, des réactions électrochimiques commencent à se produire, elles détruisent les joints terminaux. En conséquence, les contacts sont rompus, formant une résistance de contact qui s'élève parfois à des dizaines d'Ohms. La même chose se produira lorsqu’une résistance est connectée au condensateur de travail. La présence de cette même résistance série affectera négativement le fonctionnement du dispositif électronique ; tout le fonctionnement des condensateurs du circuit sera faussé.
En raison de la forte influence de la résistance dans la plage de trois à cinq ohms, les alimentations à découpage deviennent inutilisables, car les transistors coûteux et les microcircuits qu'elles contiennent grillent. Si les pièces ont été vérifiées lors de l'assemblage de l'appareil et qu'aucune erreur n'a été commise lors de l'installation, sa configuration ne posera aucun problème.
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Schéma, principe de fonctionnement, appareil
Ce circuit est utilisé à l'aide d'un amplificateur opérationnel. L'appareil que nous allons fabriquer de nos propres mains nous permettra de mesurer la capacité des condensateurs allant de quelques picofarads à un microfarad.
Comprenons le diagramme donné:
- Sous-bandes. L'unité dispose de 6 « sous-gammes », leurs limites hautes sont 10, 100 ; 1000 pF, ainsi que 0,01, 0,1 et 1 µF. La capacité est mesurée à l'aide de la grille de mesure du microampèremètre.
- But. La base du fonctionnement de l'appareil est la mesure du courant alternatif, celui-ci traverse le condensateur, qui doit être examiné.
- L'amplificateur DA 1 contient un générateur d'impulsions. Les oscillations de leur répétition sont soumises à la capacité C 1-C 6 des condensateurs, ainsi qu'à la position de l'interrupteur à bascule de la résistance « d'accord » R 5. La fréquence sera variable de 100 Hz à 200 kHz. Nous déterminons pour la résistance d'ajustement R 1 un modèle proportionné d'oscillations à la sortie du générateur.
- Les diodes indiquées sur le schéma, telles que D 3 et D 6, les résistances (ajustées) R 7-R 11, le microampèremètre RA 1, constituent le compteur de courant alternatif lui-même. À l'intérieur du microampèremètre, la résistance ne doit pas dépasser 3 kOhm, afin que l'erreur de mesure ne dépasse pas dix pour cent sur une plage allant jusqu'à 10 pF.
- Les résistances ajustables R 7 - R 11 sont connectées à d'autres sous-gammes en parallèle avec P A 1. La sous-gamme de mesure souhaitée est ajustée à l'aide de l'interrupteur à bascule S A 1. Une catégorie de contacts commute les condensateurs (réglage de fréquence) C 1 et C 6 dans le générateur, le deuxième commute les résistances dans l'indicateur.
- Pour que l'appareil reçoive de l'énergie, il a besoin d'une source stabilisée bipolaire (tension de 8 à 15 V). Les valeurs du condensateur de réglage de fréquence peuvent varier de 20 %, mais elles doivent elles-mêmes avoir une grande stabilité temporelle et thermique.
Bien sûr, pour une personne ordinaire qui ne comprend pas la physique, tout cela peut sembler compliqué, mais vous devez comprendre que pour fabriquer un capacimètre à condensateur de vos propres mains, vous devez avoir certaines connaissances et compétences. Parlons ensuite de la façon de configurer l'appareil.
Mise en place de l'appareil de mesure
Pour effectuer le réglage correct, suivez les instructions :
- Premièrement, la symétrie des oscillations est obtenue à l'aide de la résistance R 1. Le « curseur » de la résistance R 5 est au milieu.
- L'étape suivante consiste à connecter le condensateur de référence de 10 pf aux bornes marquées cx. À l'aide de la résistance R 5, déplacez l'aiguille du microampèremètre jusqu'à l'échelle correspondante de la capacité du condensateur de référence.
- Ensuite, la forme de l'oscillation à la sortie du générateur est vérifiée. L'étalonnage est effectué sur toutes les sous-gammes, les résistances R 7 et R 11 sont utilisées ici.
Le mécanisme de l'appareil peut être différent. Les paramètres de taille dépendent du type de microampèremètre. Il n'y a pas de fonctionnalités spéciales lorsque vous travaillez avec l'appareil.
Création de différents modèles de compteurs
Modèle de la série AVR
Vous pouvez réaliser un tel compteur basé sur un transistor variable. Voici les instructions :
- Nous sélectionnons un contacteur ;
- Nous mesurons la tension de sortie ;
- la résistance négative dans le capacimètre ne dépasse pas 45 ohms ;
- Si la conductivité est de 40 microns, alors la surcharge sera de 4 ampères ;
- Pour améliorer la précision des mesures, vous devez utiliser des comparateurs ;
- Il existe également une opinion selon laquelle il est préférable d'utiliser uniquement des filtres ouverts, car ils n'ont pas peur des bruits impulsifs en cas de forte charge ;
- Il est également recommandé d'utiliser des stabilisateurs de pôles, mais seuls les comparateurs à grille ne sont pas adaptés pour modifier l'appareil ;
Avant d'allumer le capacimètre, vous devez mesurer la résistance, qui doit être d'environ 40 ohms pour les appareils de bonne qualité. Mais l'indicateur peut différer selon la fréquence de modification.
Vous pouvez en savoir plus sur la façon de fabriquer un capacimètre à condensateur de vos propres mains dans la vidéo ci-dessous.
Instructions vidéo
Capacimètres simples
De nombreux multimètres modernes et certains moins modernes ont une fonction de mesure de capacité. S'il n'existe pas un tel multimètre, mais seulement un appareil capable de mesurer la résistance et le courant, alors de simples accessoires vous permettront de vérifier le fonctionnement et de connaître la capacité des condensateurs non polaires et même polaires d'une capacité d'unités ou de dizaines. de picofarads à des centaines et des milliers de microfarads. L'auteur de l'article publié parle de ces préfixes.
Tout d'abord, je mentionnerai la méthode dite du galvanomètre balistique, ou, comme on l'appelle familièrement, la méthode du rebond du pointeur. Le rebond fait référence à une déviation à court terme de l’aiguille. Cette méthode ne nécessite aucun appareil supplémentaire et vous permet d'estimer approximativement les paramètres du condensateur en le comparant avec un bon condensateur connu. Pour ce faire, allumez le multimètre jusqu'à la limite de mesure de résistance et touchez les fils du condensateur pré-déchargé avec les sondes (Fig. 1). Le courant de charge provoquera une déviation à court terme de l'aiguille, d'autant plus grande que la capacité du condensateur est grande. Un condensateur cassé a une résistance proche de zéro, et un condensateur avec un fil cassé ne provoquera aucune déviation de l'aiguille de l'ohmmètre.
A la limite d'Ohms, il est possible de tester des condensateurs d'une capacité de plusieurs milliers de microfarads. Lors de la vérification des condensateurs à oxyde, il est nécessaire de respecter la polarité, après avoir déterminé au préalable laquelle des bornes du multimètre a une tension positive (la polarité des bornes du multimètre en mode de mesure de résistance peut ne pas coïncider avec la polarité en mode de mesure de courant ou de tension) . A la limite "kOhm x 1", vous pouvez tester des condensateurs d'une capacité de centaines de microfarads, à la limite "kOhm x 10" - des dizaines de microfarads, à la limite "kOhm x 100" - en unités de microfarads et, enfin , à la limite "kOhm x 1000" ou "MOhm" est une fraction de microfarad. Mais les condensateurs d'une capacité de centièmes de microfarad ou moins donnent trop peu de déviation de l'aiguille, il devient donc difficile de juger de leurs paramètres.
En figue. La figure 2 montre un schéma de mesure de capacité à l'aide d'un transformateur abaisseur et d'un pont de diodes. De cette façon, il est possible de mesurer des capacités allant de milliers de picofarads à des unités de microfarads. La déviation de l'aiguille de l'instrument est ici stable, il est donc plus facile de lire les lectures. Le courant dans le circuit milliampèremètre PA1 est proportionnel à la tension de l'enroulement secondaire du transformateur, à la fréquence du courant et à la capacité du condensateur. À une fréquence de réseau de 50 Hz, qui est notre norme domestique, et une tension secondaire du transformateur de 16 V, le courant traversant un condensateur d'une capacité de 1000 pF sera d'environ 5 μA, à travers 0,01 μF - 50 μA, à travers 0,1 μF - 0,5 mA et jusqu'à 1 µF - 5 mA. Vous pouvez également calibrer ou vérifier les lectures à l’aide de condensateurs en bon état et de capacité connue.
La résistance R1 sert à limiter le courant à 0,1 A en cas de court-circuit dans le circuit de mesure. Cette résistance n'introduit pas d'erreur importante dans les lectures aux limites de mesure spécifiées. Un transformateur abaisseur, de préférence de petite taille, similaire à ceux utilisés dans les alimentations basse consommation (adaptateurs réseau). Sur l'enroulement secondaire, il doit fournir une tension alternative de 12...20 V.
L'appareil fonctionne comme suit. Lorsque la fréquence du circuit oscillant L1C2 dans le circuit collecteur du transistor VT1 est proche de la fréquence de résonance principale du résonateur à quartz ZQ1, le générateur excité consomme un courant minimum. L'ohmmètre qui alimente l'appareil en énergie percevra une diminution du courant comme une augmentation de la résistance mesurée. Ainsi, à l'aide d'un ohmmètre, il est possible de contrôler le processus de mise en résonance du circuit avec un condensateur variable (VCA) C2. La fréquence du générateur est déterminée par la fréquence de résonance du résonateur à quartz, et la capacité et l'inductance du circuit oscillant à la résonance sont interdépendantes conformément à la formule de Thomson : f = 1/2WLC. En modifiant l'inductance de la bobine du circuit, il est nécessaire de s'assurer que la résonance est observée à la capacité KPI proche du maximum. Les condensateurs contrôlés sont connectés en parallèle au KPI et une résonance sera observée à une position différente du rotor du KPI. Sa capacité diminuera du montant souhaité.
Le schéma fonctionnel de l'ohmmètre et les caractéristiques de sa connexion sont disponibles dans l'article. Il est conseillé de sélectionner la limite à laquelle l'ohmmètre développe un courant de court-circuit de l'ordre de 1 ... 2 mA et de déterminer la polarité de la tension de sortie. Si la polarité de l'ohmmètre est mal connectée, l'appareil ne fonctionnera pas, même s'il ne tombera pas en panne. Vous pouvez mesurer la tension en circuit ouvert, le courant de court-circuit de l'ohmmètre et déterminer sa polarité à diverses limites de mesure de résistance à l'aide d'un autre appareil. À l'aide de l'accessoire décrit, vous pouvez mesurer l'inductance des bobines dans la plage d'environ 17...500 μH. C'est en utilisant un résonateur à quartz avec une fréquence de 1 MHz et un KPI d'une capacité de 50...1500pF. La bobine de cet appareil est remplaçable et l'appareil est calibré à l'aide d'inductances standard. Vous pouvez également utiliser le décodeur comme calibrateur à quartz.
Au lieu d'un appareil selon le schéma de la Fig. 3 peut être proposé comme moins encombrant, dans le sens où il ne nécessite pas de KPI, de quartz et de coil. Son schéma est présenté sur la Fig. 4. J'appellerai cet accessoire « Convertisseur de capacité en résistance active alimenté par un ohmmètre ». Il s'agit d'un UPT à deux étages sur des transistors VT1 et VT2 de structures différentes et connexion directe entre les étages. Le condensateur mesuré Cx est inclus dans le circuit de rétroaction positive de la sortie à l'entrée de l'UPT. Dans ce cas, une génération de relaxation se produit et les transistors restent fermés une partie du temps. Cette durée est proportionnelle à la capacité du condensateur.
L'ondulation du courant de sortie est filtrée par le condensateur de blocage C1. Le courant moyen consommé par l'appareil diminue à mesure que la capacité Cx augmente, et l'ohmmètre perçoit cela comme une augmentation de la résistance. L'appareil commence déjà à répondre à un condensateur d'une capacité de 10 pF, et avec une capacité de 0,01 F, sa résistance devient grande (des centaines de kilo-ohms). Si la résistance de la résistance R2 est réduite à 100 kOhm, alors la plage des capacités mesurées sera de 100 pF...0,1 μF. La résistance initiale de l'appareil est d'environ 0,8 kOhm. Il convient de noter ici qu’il est non linéaire et dépend du courant circulant. Par conséquent, à différentes limites de mesure et avec différents instruments, les lectures seront différentes, et pour effectuer des mesures, il est nécessaire de comparer les lectures requises avec les lectures données par des condensateurs standards.
S. Kovalenko, Kstovo, région de Nijni Novgorod. Radio 07-05.
Littérature:
1. Piltakyan A. Les compteurs les plus simples L et C :
Collection : « Pour aider le radioamateur », vol. 58, p. 61-65. - M. : DOSAAF, 1977.
2. Polyakov V. Théorie : Petit à petit - à propos de tout.
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3. Polyakov V. Récepteur radio alimenté par... un multimètre. - Radio, 2004, n°8, p. 58.
Appareils qui ont une lecture capacité mesurée du condensateur produits sur une échelle de compteur à cadran, appelés faradomètres ou microfaradomètres. Le microfaradomètre à condensateur décrit ci-dessous se distingue par une large gamme de capacités mesurées, la simplicité du circuit et de la configuration.
Le principe de fonctionnement du microfaradomètre est basé sur la mesure de la valeur moyenne du courant de décharge du condensateur mesuré, qui est périodiquement rechargé avec une fréquence F.. En figue. La figure 1 montre un schéma simplifié de la partie mesure de l'appareil, alimentée par une tension d'impulsion rectangulaire provenant du générateur d'impulsions G. En présence de tension
Riz. 1. Schéma simplifié de la partie mesure de l'appareil
U imp à la sortie du générateur via la diode D1, le condensateur C x se charge rapidement. Les paramètres du circuit sont sélectionnés de telle manière que le temps de charge du condensateur soit nettement inférieur à la durée d'impulsion t et,le condensateur Cx parvient donc à se charger complètement à la tension Uimp avant même la fin de celle-ci. Dans l'intervalle de temps t et entre les impulsions, le condensateur se décharge à travers la résistance interne du générateur R. g et microampèremètre μA1, mesurant la valeur moyenne du courant de décharge. Constante de temps du circuit de décharge du condensateur C x beaucoup moins de temps de pause tp, par conséquent, le condensateur a le temps de se décharger presque complètement pendant la pause entre les impulsions dont la fréquence
Ainsi, en régime permanent, la quantité d’électricité stockée par le condensateur C x pendant une période et donné par celui-ci pendant la décharge, Q = C x U diablotin . Au taux de répétition des impulsions F, la valeur moyenne du courant traversant le microampèremètre lors des décharges périodiques du condensateur C x, équivaut à:
I et = QF = C x U imp F, d'où
De la formule résultante, il s'ensuit que la capacité mesurée du condensateur AVEC x est proportionnel à l'intensité du courant de décharge et, par conséquent, à des valeurs stables U diablotin et F le compteur à cadran μA1 peut être équipé d'une échelle uniforme, graduée en valeurs C x (en pratique, on utilise l'échelle linéaire existante du microampèremètre du système magnétoélectrique).
En figue. La figure 2 montre un diagramme schématique d'un microfaradomètre, qui vous permet de mesurer les capacités des condensateurs d'environ 5 à 100 000 pF sur les échelles : 0-100 ; 0-1000 ; 0-10 000 et 0-100 000 pF. La valeur de la capacité mesurée est lue directement à partir de l'échelle microampèremétrique existante, ce qui permet des mesures rapides et assez précises. Une pile 7D-0.1 ou une pile Krona est utilisée comme source d'alimentation pour le microfaradomètre. Sur une échelle de 0 à 100 pF, le courant est bien moindre et sa force ne dépasse pas 4 mA. L'erreur de mesure ne dépasse pas 5 à 7 % de la limite supérieure de l'échelle.
Charge du condensateur C x réalisée par des impulsions de tension rectangulaires créées par des
multivibrateur métrique monté sur transistors T1, T2 avec une conductivité différente. Le multivibrateur génère une séquence périodique d'impulsions de tension rectangulaires avec un rapport cyclique élevé. Saut de fréquence
Riz. 2. Schéma de principe d'un microfaradomètre
la répétition des impulsions est effectuée par la section B1a interrupteur B1, incluant l'un des condensateurs C1- dans le circuit de rétroaction positive C4 lisse - résistance variable R3. Le même interrupteur effectue le passage d'une limite de mesure à une autre.
Impulsions de tension rectangulaires générées aux bornes d'une résistance R1, via les contacts 1-2 boutons B2 et diode D1 charger l'un des condensateurs du modèle C5-C8 ou condensateur mesuré C x (avec le bouton enfoncéÀ 2 HEURES). Dans les intervalles entre les impulsions, l'un des condensateurs spécifiés (en fonction de la limite de mesure et de la position du boutonÀ 2 HEURES) déchargé à travers des résistances R1, R5 et microampèremètre μA1. Diode D1 n'affecte pas les lectures du microampèremètre, car sa résistance inverse est nettement supérieure à la résistance du circuit du compteur(R p + R5). Condensateurs C5 - C8 sont destinés à l'étalonnage de l'appareil et doivent être sélectionnéspeut-être plus précisément, sans écart par rapport à la valeur nominale de plus de ±2 %.
La conception utilise des résistances de petite taille BC = 0,125, des condensateurs KSO, SGM, KBGI. Père
Riz. 3. Panneau avant de l'appareil
résistance d'échange R3 tapez SP-1. Changer EN 1 type biscuit avec 4 positions et 2 directions. Microampèremètre - système magnétoélectrique à 50 μA.
L'une des options pour l'emplacement des commandes sur le panneau avant est illustrée à la Fig. 3. Les dimensions de la structure sont déterminées par les dimensions du microampèremètre et de l'interrupteur EN 1 et ne sont donc pas donnés. Si nécessaire, l'appareil peut être alimenté à partir d'un réseau à courant alternatif à l'aide d'un redresseur stabilisé, fournissant une tension de sortie de 9 V avec un courant de charge d'au moins 10 mA. Dans ce cas, il est conseillé de placer le redresseur dans le corps de l'appareil.
L'échelle du capacimètre, comme déjà indiqué, est pratiquement linéaire, il n'est donc pas nécessaire d'appliquer des marques spéciales entre zéro et la dernière division sur l'échelle microampèremétrique existante. Échelle
le microampèremètre, qui a, par exemple, les marques numérisées 0, 20, 40... 1000 μA, est correct à n'importe quelle limite pour mesurer la capacité des condensateurs. Seul le prix de la division change. Donc sur la plage 0-100 ; 0-1000 ; Les lectures de 0 à 10 000 et 0 à 100 000 microampèremètres doivent être multipliées par 1, respectivement ; dix; 10 2 et 10 3. Si l'échelle du microampèremètre n'a que 50 divisions, alors les lectures du microampèremètre, en fonction des limites de mesure spécifiées, doivent être multipliées par 2 ; 2 10 ; 2 10 2 ; 2 10 3
La configuration d'un appareil ne pose généralement aucune difficulté s'il est assemblé à partir de bonnes pièces connues et qu'aucune erreur n'a été commise lors de l'installation. Le fonctionnement du multivibrateur peut être jugé sur l'échelle d'un microampèremètre, dont les lectures devraient changer lorsque la position du curseur de résistance variable change. R3 à l’une des quatre limites de mesure.
Réglage du commutateur B1 en position 1 (échelle 0-100 pF), la résistance variable R3 est utilisée pour dévier l'aiguille du microampèremètre jusqu'à la pleine échelle. Si cela ne peut pas être réalisé, le moteur à résistance R3 Réglez en position médiane et sélectionnez la valeur de capacité du condensateur C1. Plus précisément, la flèche est installée en bout d'échelle avec une résistance R3 . Après cela, le commutateur EN 1 transféré à un poste 2 (échelle 0-1000 pF) et sans toucher à la résistance R3 , sélectionnez la capacité du condensateur C2 de sorte que l’aiguille du microampèremètre soit proche de l’extrémité de l’échelle. De même, la valeur de la capacité des condensateurs est précisée SZ et C4 en positions 3 et 4 de l'interrupteur B1 (sur les échelles 0-10 000 et 0-100 000 pF).
Ceci termine la configuration de l'appareil. La procédure de mesure de la capacité des condensateurs est la suivante. En connectant le condensateur C x aux prises Gn1 , allumez l'appareil avec l'interrupteur B3 et l'interrupteur EN 1 définir la limite de mesure souhaitée. Puis avec une résistance R3 réglez l'aiguille du microampèremètre sur la dernière division de l'échelle et, en appuyant sur le boutonÀ 2 HEURES , la capacité mesurée est comptée sur la balance en tenant compte de la valeur de sa division. Si l'aiguille du microampèremètre sort de l'échelle lorsque le bouton est enfoncé, l'interrupteur EN 1 transférer vers une limite de mesure supérieure et répéter les mesures. Si la flèche est placée au tout début
échelle, le commutateur est déplacé vers une limite de mesure inférieure.
En conclusion, rappelons que la valeur minimale de capacité mesurée sur une échelle de 0 à 100 pF dépend de la capacité initiale entre les prises. Gn1 , qui doit être réduit au minimum lors de l'installation. Avant de connecter le condensateur à l'appareil, vous devez vous assurer qu'il n'y a pas de panne, car cette dernière peut endommager le microampèremètre et la diode. Si l'ordre de la capacité mesurée est inconnu, le processus de mesure doit commencer par la limite de mesure la plus élevée (0-100 000 pF).
Si vous souhaitez augmenter la précision de la mesure, vous pouvez augmenter le nombre de limites (échelles). Pour ce faire, vous devez utiliser le commutateur EN 1 avec un grand nombre de positions (égal au nombre de limites), installer de nouveaux condensateurs étalons dont les capacités doivent correspondre à la valeur supérieure des limites de mesure sélectionnées, et sélectionner également les valeurs nominales des condensateurs (au lieu de C1-C4 ), qui déterminent le taux de répétition des impulsions de tension du multivibrateur.
Il y a presque deux ans, j'ai acheté un compteur de capacité numérique et, pourrait-on dire, j'ai pris la première chose que j'ai rencontrée. J'étais tellement fatigué de l'incapacité du multimètre Mastech MY62 à mesurer la capacité des condensateurs supérieure à 20 microfarads, et il ne mesurait pas correctement moins de 100 picofarads. J'ai aimé deux choses à propos du SM-7115A :
- Mesure toute la plage requise
- Compact et pratique
Payé 750 roubles. Je pensais sincèrement que cela n'en valait pas la peine et que le prix était « gonflé » en raison de l'absence totale de produits compétitifs. Le pays d’origine est bien entendu la Chine. Il avait peur de « mentir » ; d'ailleurs, il en était sûr – mais en vain.
Le capacimètre et ses fils étaient emballés dans du polyéthylène, chacun dans sa propre coque et placés dans une boîte en carton épais, l'espace libre était rempli de mousse plastique. La boîte contenait également des instructions en anglais. Les dimensions hors tout de l'appareil sont de 135 x 72 x 36 mm et pèsent 180 grammes. La couleur du corps est noire, le panneau avant a une teinte lilas. Il dispose d'un indicateur à cristaux liquides, de neuf plages de mesure, de deux positions de mise hors tension, d'un régulateur de réglage du zéro, de fils de 15 centimètres de différentes couleurs (rouge - noir), avec lesquels le condensateur mesuré est connecté à l'appareil, se terminant par des pinces crocodiles, et les prises sur le corps de l'appareil, pour leur connexion, sont marquées d'une désignation de couleur de la polarité correspondante ; il est en outre possible de mesurer sans elles (ce qui augmente la précision), pour lequel il y a deux prises allongées, qui sont signées avec le symbole du condensateur mesuré. Une batterie de 9 volts est utilisée et il existe une fonction pour indiquer automatiquement sa décharge. Indicateur à cristaux liquides à trois chiffres + 1 décimale, la plage de mesure déclarée par le fabricant est de 0,1 pF à 20 000 μF, avec la possibilité d'ajuster la plage de mesure de 0 à 200 pF, pour mettre zéro, dans une plage de +/- 20 pF , temps d'une mesure 2-3 secondes.
Tableau des erreurs tolérées dans les mesures, individuellement par plage. Fourni par le fabricant.
Il y a un support intégré sur la moitié arrière du boîtier. Il permet de placer le compteur de manière plus compacte sur le lieu de travail et améliore la visibilité de l'écran à cristaux liquides.
Le compartiment à piles est totalement autonome ; pour changer la pile, il suffit de déplacer son couvercle sur le côté. La commodité passe inaperçue lorsqu’elle existe.
Pour retirer le capot arrière du boîtier, dévissez simplement une vis. Le composant le plus lourd du PCB est le fusible de 500 mA.
Le fonctionnement de l'appareil de mesure est basé sur la méthode de double intégration. Il est monté sur des compteurs logiques HEF4518BT - 2 pcs., clé HEF4066BT, compteur décimal avec décodeur HCF4017 et transistors SMD : J6 - 4 pcs., M6 - 2 pcs.
En dévissant six vis supplémentaires, vous pouvez voir l’autre côté du circuit imprimé. La résistance variable utilisée pour la mettre à « 0 » est positionnée de manière à pouvoir être facilement remplacée si nécessaire. A gauche se trouvent les contacts pour connecter le condensateur à mesurer, ceux du dessus sont pour une connexion directe (sans fils).
L'appareil n'est pas immédiatement réglé au point de référence zéro, mais la valeur ajustée reste. C'est beaucoup plus facile de le faire avec les fils débranchés.
Pour démontrer clairement la différence de précision de mesure avec différentes méthodes de mesure (avec et sans fils), j'ai pris de petits condensateurs avec marquage d'usine - 8,2 pF
Revue vidéo de l'appareil
Sans fils Avec fils
№1 8 pF 7,3 pF
№2 7,6 pF 8,3 pF
№3 8,1 pF 9,3 pF
Tout est clair, les mesures seront certainement plus précises sans fils, même si l'écart est pratiquement de 1 pF. J'ai également mesuré à plusieurs reprises les condensateurs sur les cartes - les lectures de mesure de ceux en bon état sont tout à fait adéquates en fonction de la valeur indiquée sur celles-ci. Sans être trop pointilleux, on peut dire que le facteur de qualité de mesure de l’appareil est assez élevé.
Inconvénients de l'appareil
- la remise à zéro ne se fait pas immédiatement,
- les lames de contact, pour mesurer sans fils, manquent d'élasticité et ne reviennent pas à leur position initiale après desserrage,
- L'appareil de mesure n'est pas équipé d'un récipient d'étalonnage.
conclusions
En général, je suis satisfait de l'appareil. Il mesure bien, est compact (se glisse facilement dans une poche), donc sur le marché de la radio, je ne prends pas ce qu'ils donnent, mais ce dont j'ai besoin. Je compte le modifier quand j'aurai le temps : remplacer le potentiomètre et les contacts de mesure directe. Son schéma, ou quelque chose de similaire, peut être trouvé dans la section. Il l'a dit « tel quel » et vous pouvez décider vous-même s'il vaut la peine d'ajouter un tel appareil à votre laboratoire domestique. Auteur - Babay.