连接到万用表以测量电容器的电容。方案、说明

万用表的附件，用于测量电容器的电容。无线电电子电气工程百科全书

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《Radio》杂志发表文章 [1, 2] 描述电容器电容表。据作者介绍，最成功的设备在文章 [1] 中进行了描述。它们可以测量电容器的电容，而无需将电容器从电路板上焊接出来，这显着加快并简化了电子设备的维修和调整。在此基础上，开发了所提出的装置。在开发过程中，任务是使用廉价且广泛使用的组件组装万用表或电压表的前缀，易于调整和设置，能够每周五天、每天八小时依靠电池自主运行。

与原型[1]相比，机顶盒包含稳定升压转换器、电池放电控制单元和自动关机功能。机顶盒采用微功耗运算放大器。为了建立和校准原型[1]，有必要选择合适的电容器。使用调谐电阻器，设置和校准机顶盒变得更加容易和方便。

用于测量电容器电容的万用表附件
图。 1

米。 2（点击放大）

拟议附件的方案如图所示。它由三节 Ni-Cd 或 Ni-MH 电池组成的 GB1 电池供电。电池由输出电压为 8 ... 12 V 的外部电源充电。场效应晶体管 VT1 稳定充电电流，其值通过选择电阻器 R2 来设置。通过晶体管 VT2,5 和 VT2,9 上的触发器来控制电池放电至 4 ... 5 V 的电压。它会关闭机顶盒，防止电池过度放电。 R6VD5C3电路设计为当用SA4开关打开机顶盒时打开VT1晶体管，如图所示为“充电”位置。

升压转换器包含基于晶体管 VT2 和 VT3、变压器 T1、电容器 C1、电阻器 R1 和 R3 以及正极性 (VD3C4) 和负极性 (VD4C5) 整流器的阻塞发生器。该转换器的频率约为 100 kHz，可在 1,8 ... 5 V 输入电压下工作，其输出电压稳定在 ± (7 ± 0,5) V。

主要技术特点

电容测量限值，uF 最小值....... 0,001
最大......10000
测量误差以限值的百分比表示，对于不超过 10 μF 的电容，不会有更多误差....... 5
对于大于 10 uF 的电容....... 10
电源电压，V
最低....... 2,5
最大......5
消耗电流，mA，不多...... 13
外形尺寸，mm ....... 65x75x35
含电池重量，g......200

所提出的附件的操作原理与原型相同。三角形脉冲发生器安装在运算放大器DA 1.1、DA2.2、DA2.4上。运算放大器 DA1.1 用作比较器，矩形信号从其输出馈送到运算放大器 DA2.2 处积分器的输入，积分器将矩形电压脉冲转换为三角形电压脉冲。发生器频率由 RC 电路（R23C8 - 1 kHz、R24C9 - 100 Hz、R25C10 - 10 Hz、R26C11 - 1 Hz）确定，这些电路由 DD1 多路复用器进行切换。这些电路的电阻器经过调谐，它们设置所需的生成频率。在发生器的反馈电路中，运放DA2.4上有一个反相器，它提供了自振荡模式。运算放大器DA2.3上装有电压跟随器。从其输出，幅度为 50 mV 的三角形电压施加到被测电容器 C* 上。二极管VD21和VD22——保护。运算放大器DA3上装有微分器。如果被测电容器损坏，电阻器 R42 会限制电流。

使用SA2开关，通过二极管VD6-VD17控制多路复用器DD1和DD2。在第1个至第5个开关SA2位置，切换DD1多路复用器的X5至X2通道，提供1nF至10μF范围内的测量，而DD1多路复用器处X1通道打开，从而保证发生器以 1 kHz 的频率运行。在位置 6 到 8 SA2，通道从 DD2 多路复用器的 X4 切换到 X1，这可以在 100、10000 和 100 Hz 频率下测量 10 到 1 微法的电容值，并且 DD2 多路复用器保持开放通道X5。

从运算放大器 DA3 的输出，其幅度与测量电容 Cx 成正比的脉冲被馈送到组装在场效应晶体管 VT6 上的同步检测器，控制单元位于运算放大器 DA1.2 上。从电容器 C7 通过 DA2.1 运算放大器上的去耦电压跟随器，向电压表或万用表提供同样与 C * 成比例的电压，电压表或万用表必须处于至少 1 V 的电压测量模式。电容器07的电容值必须至少为100μF，否则在10000uF的测量极限和1Hz的发电机频率下，电压表读数将不稳定。

在 1 nF 和 0,01 μF 的限制下，建议将测试电容器与并联电路断开。

关于它们对电容测量精度的影响的结论（在 [1] 中为原型制定）也适用于附件。

考虑到机顶盒中的运放处理频率不超过1kHz的信号，采用了1401UDZ芯片，内含1463个微功耗运放。允许用4UD140或四个单12UD1代替。您应该注意以下事实：发生器输出端的振荡幅度在所有频率（10、100、1000 和 11 Hz）下都是相同的。否则，减小电阻R18和R0,2的阻值，控制流经它们的电流不超过XNUMXmA。

该附件使用微调电阻 SPZ-19，容差为 ±10%。固定电阻器——C2-33，容差为±5%。氧化物电容器 - K53-18。电容器C9-C11-K73-17或其他金属膜电容器，电容器C8-KM5a或KM56，其中TKE不比MPO或PZZ差。可以使用表面安装元件 - 电阻器 R1-12、R1-16、电容器 K53-68、K10-50 或其进口类似物。

变压器T1缠绕在由4NM铁氧体制成的尺寸为Sh4x2000的磁路上，并用直径为2毫米的PEV-0,15导线缠绕。绕组 I 包含 15 匝，绕组 II 和 III - 各 35 匝。

由于低电流消耗和高输入电阻，运算放大器 DA3 选自 140UD14 系列。在 1 nF 的测量极限下，通过将电阻器 R43 的电阻从 10（如原型中所示）增加到 12 MΩ，可以校正其输入电阻的影响。通过电阻器 R35 对附件和探头的寄生电容的影响进行补偿（将附件的输出电压设置在此测量极限）。使用电容器 C3 对运算放大器 DA18 进行非标准频率校正，这消除了寄生振荡，因为微分器容易自激。

设置机顶盒首先使用微调电阻器 R23-R26 设置每个极限的生成频率。然后连接一个容量为 10 微法或更小的示例电容器。微调电阻器R16设置以伏特为单位的输出电压，等于以微法为单位的示例性电容器的电容的十分之一。接下来，对于其他示例性电容器，在较小的测量限制下使用微调电阻器 R37-R40 类似地校准前缀。示例性电压源 - LED AL102VM (HL1) 可以替换为 AL307VM 或 KD522 系列中的几个串联硅二极管链。如有必要，可通过在±8%范围内选择电阻R30的阻值来调整参考电压。如果这还不够，请更改电路中二极管的数量。截止电压设置在 2,5 ... 2,9 V 范围内。

电池的充电电流由电阻R2选择。在作者的文案中，电流设置为26 mA。如有必要，可将场效应晶体管 KP302V（VT1）更换为功率更大的 KP903V。

文学

Vasiliev V. 电容器电容表。 - 广播，1998 年，第 4 期，第 36 页37、2000； 7 年，第 50 期，第 XNUMX 页。 XNUMX.
Kuchin S. 一种测量电容的装置。 - 广播，1993 年，第 6 期，第 21 页。 23-XNUMX。

作者：A.Suchinsky

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