C 测试仪。方案、说明

C 测试仪。无线电电子电气工程百科全书

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在业余无线电工作室中，在各种测量仪器旁边，“C 测试仪”（ST）可以占据一个适度但非常合法的位置，用于测量“微法”电容器的电容。通常不需要测量此类电容器的电容。因此，它应该与 ST 一起使用外部设备：秒表或带秒针的时钟，在某些情况下，还要使用多限毫安表（测试仪）。这实现了 ST 的最大简单性、小尺寸和低成本。按图1所示方案组装，无需调整、校准、选件，在10°范围内提供不超过±5%的相对测量误差（不包括外部设备的误差）。 .. 10000 μF。在大多数实际情况下，这些电容器的这种测量误差是可以接受的。如有必要，可以显着减少。

C 测试仪。 C-tester示意图
图。1。 C-tester示意图

在ST方案中，间接确定电容器电容的原理是通过电容器从初始电压放电到某个最终电压的时间来实现的，该最终电压与初始电压具有固定的关系。当初始电压等于 E 时，放电期间电容器 U 两端的电压遵循以下方程： U \uXNUMXd E e^-t/RC, (1) 由此 C = t/R * 1/(/nE - /nU), (2)

让我们接受：t = RC。 (3)

将式（3）中的t值代入式（1），可得：U=E/e，（4）即在满足式（4）的条件下，由式（3）确定容量：：C=t/R。 (5)

因此，根据公式（5），当初始电压等于E，最终电压根据公式（4）计算时，测量到的电容值与时间t成正比。假设电阻器 R 的阻值等于 1 MΩ。那么根据公式(5)，电容器的电容将由下式确定： C = t 10^-6 (F) = t (μF), (6) 即电容器 C 的电容（以微法为单位）在数值上等于其放电时间 t（以秒为单位）。 ST 提供三个电容测量范围，包括十日乘数 x1、x10、x100 和电阻值分别为 1 MΩ、100 kΩ、10 kΩ 的放电电阻。考虑到这一点，公式 (6) 将类似于 C = tn, (7) 其中： C - 电容，μF； n 是范围乘数（1、10 或 100）。

ST的安排和工作如下。被测电容器连接到“Cx”端子（注意极性电容器的极性）。电容器的一个输出通过按钮 SB1、SB2、SB3 的一串常闭触点，标记为“x1”、“x10”和“x100”，电阻器 R4，它限制电容器的充电电流，电源开关SA1与电源G1连接。电容器的另一个输出通过端子“lut”和“case”连接到公共线，由跳线闭合（图 1 中未显示跳线）。当使用 SA1 拨动开关打开电源时，电容器充电至电源电压。这是初始电压。

运算放大器DA1根据电压比较电路连接。其反相输入端接被测电容，同相输入端接分压器R5、R6，分压点电压设置为U→E/e，其中E为功率电源电压，V； e 是自然对数的底 (e=2,718)。这是终止电压。在初始状态下，电容器充满电，比较器输出端电压较低，晶体管VT1截止，HL1 LED熄灭。通过按住任意按钮（SB1、SB2 或 SB3），被测电容器将连接到相应的电阻器 R1、R2 或 R3，并开始放电。当电容器两端的电压等于R5-R6分压器的电压时，比较器切换，其输出电压设置为约6V，晶体管VT1打开，HL1 LED点亮。时间 t（以秒为单位）是从按下按钮到 LED 亮起的那一刻测量的。现在您可以释放按钮。通过按钮SB1、SB2、SB3的常闭触点链和电阻器R4的电容器将再次充电，并且LED将熄灭。

测量电容时，选择一个或另一个按钮是任意的，仅根据计时的方便程度来确定。可以从任何按钮开始测量，但从打开电源或松开先前按下的按钮起不得早于 10 秒。该时间对于被测电容器的可靠充电是必要的。测量结束后，在从“Cx”端子断开电容器之前，用“ON”拨动开关关闭电源。在这种情况下，电容器将通过 SA1 拨动开关、电阻器 R4 和“lyt”端子上的跳线的闭合触点进行放电。在测量氧化物（电解）电容器的电容时，有时需要考虑其漏电流Iut，这会给测量结果带来很大的误差（结果会低于真实值）。纠正这种情况将允许引入系数 Kut，具体取决于电容器 lyt 和所选的 n 范围。当应用于 ST 时，考虑到电容器的漏电流，公式 (7) 如下所示： С = tn Kut, (8) 其中： С 是电容器的电容，μF； Kut——修正系数Kut=1+(Iut/nE)，n——量程乘数（1、10或100）； Iut——漏电流，μA； E——电源电压，V。

电源电压约等于9V。则Kut=1+(Iut/n9)。

使用这个公式很容易计算 Kut 系数，但更容易使用它与漏电流 Iyt 的关系图，如图 2 所示。

C测试仪
图2。

使用连接到“Iyt”端子的毫安表而不是跳线来测量电容器泄漏电流。连接毫安表应在断电的情况下完成。当电源开关打开时，第一时刻电容充电电流可达20mA，然后下降到由电容漏电决定的一定值。在稳定状态下，泄漏电流的范围可以从几分之一微安到 20 mA（对于损坏的电容器）。在上电时设置毫安表测量限值时必须考虑到这一点。测量电解电容器的漏电流时，应保持通电一段时间（火车），直到确定电流值。在这段时间内，电容器不仅被充电，而且“形成”，改变了它的电容。

使用的部件类型可以是任何类型。电阻器 R1、R2、R3、R5、R6 的电阻容差不得超过 ±5%。 K140UD8 芯片可以更换为 K140UD6 或 K140UD12 芯片（包括引脚排列）。 CT 面板上安装：拨动开关 SA1、按钮 SB1、SB2、SB3、端子“Cx”、“Iut”和 LED HL1。 CT 由 9 V 电池供电，消耗电流 6 mA。

如果要减少测量误差，应安装电阻R1、R2、R3，其阻值尽可能接近图中规定的值。还需要选择电阻器 R5 和 R6 的电阻，以便观察到条件 R5 / R6 = 1,72。

可减少3%的测量误差。你可以这样做。将可调恒压源连接到“Сх+”和“Housing”端子，观察极性，将其输出设置为等于测得的电池电压乘以 0,368 倍的电压。例如，在 E = 9,21 V 时，“Cx”端子处的电压必须设置为等于 U = 9,21 * 0,368 = 3,39 (V)。不需要按下按钮，端子“Cx-”和“Iyt”必须是空闲的。 ST 开启。在这种情况下，如果 LED 亮起，则在电阻 R6 上串联一个阻值为 1 kOhm 的可变电阻，通过调节它，找到 LED 亮灭的阈值。如果 LED 熄灭，则必须通过将可变电阻器与电阻器 R5 串联来完成上述步骤。测量可变电阻的阻值，加一个阻值相同的固定电阻。通过这种选择方法，运算放大器DA1的输入电压的技术偏移将得到补偿，这也是一个误差源，虽然很小。

测量时间t的方法直接决定了电容测量的准确性。要测量时间，您可以使用秒表、时钟的秒针、数字时钟显示屏上的闪烁点，或者如果您不需要更高的准确性，您可以简单地计算秒数。

电容器的测量电容相对于其标称值的减小可能是由于泄漏电流增加所致。如果打开电源开关时 LED 不熄灭，则表明被测电容器短路或漏电非常大。当按下“x1”按钮后，LED 立即亮起时，电容器要么开路，要么已经失去其电容。在任何情况下，都可以得出关于电容器适用性的结论。

文章开头给出的电容测量范围是有条件的。原则上不限于这些图，可以在不改变电路的情况下双向扩展。仅扩展外部仪器的时间测量范围。由于难以测量小时间间隔，小容量的测量误差可能会增加。

文学

FE 叶夫多基莫夫。电气工程的理论基础。第 5 版。 - M.：更高。学校，1981 年。

作者：V. Gusarov，明斯克；出版：radioradar.net

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