ИЗМЕРИТЕЛЬ
ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ
В радиолюбительской практике часто нужно измерить емкость. Несколько лет назад я экспериментировал с различными схемами измерителей. Хотелось иметь малогабаритный, точный, простой и экономичный прибор, которым можно было бы пользоваться дома, на крыше, и даже брать с собой (например, на радиорынок). В результате многочисленных опытов получился прибор, конструкцию которого хочу предложить коллегам радиолюбителям. Прибор безотказно служит уже несколько лет, и многие из моих друзей повторили его схему. Основу измерителя составляет генератор прямоугольных импульсов (ГПИ), частота которого изменяется в соответствии с выбранным пределом измерений (3 Гц...300 кГц). Для уменьшения потребляемого тока, ГПИ выполнен на КМОП-микросхеме. Выходной сигнал ГПИ проходит через измеряемую емкость, выпрямляется и подается на стрелочный прибор РА1 с линейной шкалой (50 мкА). При этом значения измеренной емкости соответствуют шкале микроамперметра на всех поддиапазонах. На пределе "5 мкФ" стрелка измерителя колеблется возле требуемой отметки с частотой 3 Гц. Конечно, так мерить неудобно, но этот предел выбран как компромиссный (его можно исключить, так как емкости от 1 мкФ и выше обычно легко "прозваниваются" с помощью тестера). При измерениях же на этом поддиапазоне надо смириться с некоторой "колебательной" погрешностью. Для того чтобы разряд батареи не влиял на точность измерений, применен простейший стабилизатор, состоящий из полевого транзистора, светодиода и стабилитрона. Светодиод, включенный в цепь стабилизатора, одновременно служит индикатором включения прибора и индикатором разряда батареи. Как только батарейка разрядится до значения 6,5...7 В, светодиод погаснет; и это будет означать, что пользоваться измерителем нельзя — будет большая ошибка в измерениях. Вследствие малого тока потребления, измеритель работает без замены батарейки долго. Диод, включенный параллельно микроамперметру, защищает головку при перегрузке.
Параметры измерителя:
Диапазон измеряемых емкостей ....... 1пФ...5мкФ
Количество поддиапазонов....... 6
Напряжение питания, В .......... 9
Потребляемый ток, мА.......... 0.8...1
Погрешность измерений, % ............ 3...5
Габариты, мм 130x70x50
Для того чтобы разряд батареи не влиял на точность измерений, применен простейший стабилизатор, состоящий из полевого транзистора, светодиода и стабилитрона. Светодиод, включенный в цепь стабилизатора, одновременно служит индикатором включения прибора и индикатором разряда батареи. Как только батарейка разрядится до значения 6,5...7 В, светодиод погаснет; и это будет означать, что пользоваться измерителем нельзя — будет большая ошибка в измерениях. Вследствие малого тока потребления, измеритель работает без замены батарейки долго. Диод, включенный параллельно микроамперметру, защищает головку при перегрузке.
Параметры измерителя:
Диапазон измеряемых емкостей ....... 1пФ...5мкФ
Количество поддиапазонов....... 6
Напряжение питания, В .......... 9
Потребляемый ток, мА.......... 0.8...1
Погрешность измерений, % ............ 3...5
Габариты, мм 130x70x50
Детали и конструкция. Плата для установки деталей выполнена простейшим
способом — вырезанием опорных площадок резаком из обломка ножовочного полотна
на кусочке фольгированного стеклотекстолита, а сами
соединения выполнены проводом МГТФ. Здесь есть два замечания:
- во-первых, важно обеспечить малую емкость монтажа между клеммами для
подключения измеряемой емкости. Для этого, в частности, плату размещают рядом с
клеммами и соединяют с ними короткими, максимально удаленными друг от друга проводами.
В моем варианте эта паразитная емкость получилась около 0,5 пФ, поэтому на
пределе "50 пФ" без измеряемой емкости стрелка прибора отклоняется на
0,5 деления. Если к измерителю подключить емкость 1 пФ, показания будут 1,5
делений, и т.д.;
- во-вторых, конденсаторы в ГПИ (особенно С1
и С2) для уменьшения емкости монтажа лучше припаять к самому переключателю.
Переключатель S1 — ПГ-2, конденсаторы в ГПИ — любые, но желательно — с малым ТКЕ. Светодиод VD4 нужно подобрать из имеющихся по наиболее яркому свечению при токе 1 мА. Переменные резисторы желательно проверить на отсутствие "шуршания". Настройка прибора очень проста. Нужно подобрать 6 конденсаторов (желательно, с отклонением емкости не более 1 ...2%), величины которых близки к максимальным значениям каждого поддиапазона измерений, например: 47 пФ; 470 пФ; 4700 пФ; 0,047 мкФ; 0,47 мкФ; 4,7 мкФ.
Далее включаем поочередно все пределы измерений, и регулировкой соответствующих переменных резисторов устанавливаем стрелку прибора на 47 делений. При достаточно большом запасе конденсаторов схему измерителя можно изменить и избавиться от переменных резисторов R1...R6. Вместо них между выводами 1, 2 и 5, 6 DD1 включается один постоянный резистор сопротивлением 100 кОм. При этом настройка осуществляется подбором конденсаторов С1...С6 в ГПИ, которые можно составлять из нескольких. Это дополнительно исключит влияние нестабильности сопротивления переменных резисторов на качество измерений. Для удобства измерений к прибору можно изготовить два щупа из провода МГТФ. При этом их взаимную емкость нужно учитывать и вычитать из измеренной (обычно 5...10 пФ).
Если потребляемый ток значительно больше 1 мА, нужно подобрать другой
экземпляр полевого транзистора.
http://www.k88882.narod.ru/izmeren006.html