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无线电电子与电气工程百科全书 电容表和电容器 EPS - 万用表的附件。 无线电电子电气工程百科全书
如今，几乎每个无线电爱好者都拥有一台数字万用表，但并不是每个型号都具有测量电容器电容的功能。 无论是在无线电维修中还是在评估重复使用电容器的适用性时，测量“可疑”电容器的电容和等效串联电阻（ESR）都非常有用。 开发仪表的主要标准是电路的简单性、元件的廉价性和可用性、易于调节和小尺寸。 可以说，这是一个只需几个小时就可以组装完成的“周末施工” 该装置测量电容时的工作原理是通过已知阻值的电阻将未知容量的电容器充电至一定电压，该过程的持续时间与电容器的电容量成正比。 测量EPS的原理如下，将放电后的电容器通过已知阻值的电阻连接到电压源。 然后，微控制器每隔很短的时间间隔测量充电电容器上的电压两次并计算其 ESR。 随着电容的减小，ESR 的测量误差增大。 因此，当电容器的电容小于 2 uF 时，软件将禁用此测量。 主要技术特点
仪表电路如图所示。 1 该器件的基础是微控制器 PIC 12F683 (DD1)，它以来自内部 RC 振荡器的 4 MHz 时钟频率运行。 开机后，单片机进入电容测量模式，然后输入/输出端口的配置如下：GP0和GP4作为输出，分别通过电阻R1和R3控制电容的充电； GP1——微控制器内置比较器的反相输入，其同相输入连接到内部参考电压源，该电压源确定电压阈值，直到计算出电容器充电时间； GP3——SB1按钮的信号输入，用于切换到EPS测量模式；GP5——电容子范围指示控制输出，最后，SSR1——SHI信号的输出，其平均电压与测量参数成正比。 SHI信号周期的计算值为4096μs。 在 2 mV 极限值的直流电压测量模式下打开的数字万用表的探头连接到输出插孔 Х2000 和 ХЗ。
测量电容的子范围由绿色 LED HL1、HL2 和红色 LED HL3、HL4 指示。 当测量小于1μF的电容以及测量ESR时，LED熄灭；如果电容大于1μF但小于10μF，则仅红色LED点亮。 如果电容大于YumkF，但小于100微法，它们都会烧毁。 如果电容大于 100 uF，但小于 1000 uF，则仅绿色 LED 点亮 最后，如果电容大于 1000 uF，但不大于 10000 uF，则红色和绿色 LED 闪烁 在该子范围中，万用表显示的最大值为“1000”，其余为“999” 如果测量的电容大于 10000 uF，LED 保持交替闪烁状态，万用表显示屏显示阈值，如下所述。 被测电容通过电阻R1和R2放电，同时GP1端口也切换到输出模式。 在最后一个测量子范围内，充电/放电周期之间的总时间达到10秒，在其他子范围内则更短。 当按下SB1按钮时，设备切换到ESR测量模式5秒，然后返回电容测量模式。 在ESR测量模式下，单片机I/O口的配置如下——GP0和GP1通过电阻R1和R2同步控制电容的充电； GP4——内置模数转换器的输入； GP5 和 CCP1 执行与电容测量模式相同的功能。 EPS 测量期间，LED 不亮，指示以十分之一欧姆显示，分辨率为 0,2 欧姆。 这是因为单片机内置ADC的分辨率约为5mV，而该模式下的电容充电电流为25mA，如果测得的电容ESR超过50欧姆，那么万用表会显示一个阈值。 该仪表由 9 V 电池（尺寸为 6F22）供电，该电池连接到连接器 X1。 电池电压供给稳压芯片78L05（DA1），输出电压为5V。电容C1、C2保证其工作的稳定性。 如果可能，最好使用 LP78CZ-05，而不是 2950L5.0 微电路 - 这会将静态模式下的电流消耗降低至 1,5 mA，测量模式下的电流消耗降低至 7,5 mA。 二极管VD1和VD2以及齐纳二极管VD3用于在连接充电电容器时保护微控制器的输入/输出线免受故障。 选择VD3稳压二极管时，必须考虑到在5V电压下，不应有超过0,5mA的电流流过它。 例如，您可以应用BZX55C5V6。 二极管 VD1 和 VD2 - 任何硅脉冲，例如 KD521、KD522 系列。 但选择1N4148二极管是因为最大允许脉冲正向电流较大，如果排除电池与X4连接器极性错误的情况，可以用跳线代替VD1二极管。 由于该设备简单，没有为其开发印刷电路板；它被组装在尺寸为 26x40 毫米的面包板上。 微控制器安装在面板中。 编程时，必须禁用微控制器的复位权限 - “MCLR Enable”框中不应有复选标记，因为该引脚用作信号输入。 LED HL1-HL4 - 在 5 ... 6 mA 电流下具有明显亮度的任何不同颜色的发光，作者的副本使用直径为 3014 毫米的 DFL-3014RC 和 DFL-3LGC。 必要条件是，串联的四个 LED 在连接到 5 V 电源时不应发光，因此使用四个 LED，尽管只需要两个 LED 进行指示。 如果不同颜色的LED发光亮度差异较大，可以通过电阻R8和R9的选择来均衡。
连接器 X1 - 6F22 电池的接线盒。 用于连接万用表的插座 X2 和 X2 取自计算机主板的电源连接器（图 2）。 正极插座 X1 没有特殊功能。 负极插座HZ与SA3电源开关结合，是自制设计，如图3所示。 4. 拆下两个弹性接触片之一，在附近安装一个边长为 0,5 ... 0,6 mm 的玻璃纤维绝缘垫。 其上固定一根直径为1…3毫米的弯曲弹簧丝，作为SA1电源开关。 当万用表的负极表笔插入插座X2时，它接触到弹簧丝，从而使万用表负极电源线的电路闭合。 当然，重复设计时，可以使用任何工业微型电源开关SAXNUMX和负极插座，例如XXNUMX。
微调电阻器 R7 - SPZ-19a 或类似微型电阻器。 电阻R3决定被测电容范围至15μF的充电电流，最好以1%的公差测量或用数字欧姆表测量。 决定大于1uF容量的充电电流的电阻R15可以从标称值1kOhm±5%中选择，其计算电阻为980Ohm，但不选择时选择1kOhm±1%也是可以接受的，因为这样的容量是氧化物电容器的典型容量，对于它们来说，测量其电容的精度为5%就足够了。 仪器校准可以通过两种方式完成。 第一种方法是在万用表上连接一个或多个总电容大于 10000 uF 的电容器，并使用 R7 微调电阻在万用表显示屏上设置阈值“1023”。 您还可以将 62 ... 100 Ohm 电阻器和 50 ... 1000 uF 电容器的电路连接到仪表输入，按下 SB1 按钮并在显示屏上类似地设置相同的阈值。 由于仪表在此模式下仅停留 5 秒，因此此操作可能需要重复多次。 在最坏的情况下，校准误差约为 3%，因为它由内部发生器的误差以及电阻器 R1-R3 的电阻与计算值的差异组成。 第二种方法是将已知电容在 4,7 ... 9 μF 范围内的薄膜或陶瓷电容器连接到仪表，并使用 R7 微调电阻在万用表显示屏上设置其电容值。 首先需要使用精度不低于1%的示例性装置来测量该电容器的电容。 通过此方法校准时，阈值可能与“1023”略有不同。校准方法的选择不是根本性的 - 以不同方式校准的设备的多个实例的读数偏差不超过 3%。 当然，仪表上只应连接一个预放电电容器。 测量氧化物电容器的电容时，必须观察连接的极性。 用手触摸测量夹会导致读数失真。 微控制器程序可以从 ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/02/van.zip 下载。 作者：于.万纽申
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