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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 C-테스터. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
아마추어 무선 작업장에서 다양한 측정 기기 옆에 있는 "C-테스터"(ST)는 "마이크로패럿" 커패시터의 전기 커패시턴스를 측정하기 위해 겸손하지만 상당히 합법적인 위치를 차지할 수 있습니다. 그러한 커패시터의 커패시턴스를 측정할 필요가 없는 경우가 많습니다. 따라서 ST와 함께 스톱워치 또는 초침이있는 시계와 경우에 따라 다중 제한 밀리 암미터 (테스터)와 같은 외부 장치를 사용해야합니다. 이것은 ST의 최대한의 단순성, 작은 치수 및 저렴한 비용을 달성합니다. 그림 1에 표시된 구성표에 따라 조립하면 조정, 보정, 부품 선택이 필요하지 않으며 10 범위에서 ± 5%(외부 장치의 오류 제외) 이하의 상대 측정 오류를 제공합니다. .. 10000μF. 이러한 커패시터에 대한 이러한 측정 오류는 대부분의 실제 경우에 허용됩니다. 필요한 경우 크게 줄일 수 있습니다.
ST 방식에서 커패시터의 전기 용량을 간접적으로 결정하는 원리는 초기 전압에서 초기 전압과 고정된 관계에 있는 일부 최종 전압으로 방전될 때 구현됩니다. 초기 전압이 E와 같을 때 방전 중 커패시터 U의 전압은 다음 방정식을 따릅니다. U \uXNUMXd E e -t/RC, (1) 여기서 C = t/R * 1/(/nE - /nU), (2) 받아들여봅시다: t = RC. (삼) (3)의 t 값을 식 (1)에 대입하면 다음과 같은 결과가 나옵니다. U = E / e, (4) 즉, 식 (4)의 조건이 충족되면 (3)의 용량은 다음과 같이 결정됩니다. 다음과 같습니다: C = t / R. (5) 따라서 공식(5)에 따라 초기 전압이 E이고 최종 전압이 공식(4)에 따라 계산된 경우 측정된 정전 용량의 값은 시간 t에 정비례합니다. 저항 R의 저항을 1MOhm으로 가정해 보겠습니다. 그런 다음 공식 (5)에 따라 커패시터의 커패시턴스는 C = t 10에 의해 결정됩니다. -6 (F) = t(μF), (6) 즉 마이크로 패럿 단위의 커패시터 C의 커패시턴스는 방전 시간 t(초)와 수치적으로 동일합니다. ST는 1일 승수 x10, x100, x1과 저항이 각각 100MΩ, 10kΩ, 6kΩ인 방전 저항기를 사용하여 세 가지 범위의 정전용량 측정을 제공합니다. 이를 고려하면 공식 (7)은 C = tn, (1)과 같습니다. 여기서 C - 커패시턴스, μF; n - 범위 승수(10, 100 또는 XNUMX). ST는 다음과 같이 배열되고 작동합니다. 측정된 커패시터는 "Cx" 단자에 연결됩니다(극성 커패시터의 극성 관찰). "x1", "x2" 및 "x3"으로 표시된 버튼 SB1, SB10, SB100의 일반적으로 닫힌 접점 체인을 통해 출력 중 하나가 있는 커패시터, 커패시터의 충전 전류를 제한하는 저항 R4, 전원 스위치(SA1)는 전원(G1)에 연결된다. 커패시터의 다른 단자는 점퍼로 닫힌 단자 "lut" 및 "case"를 통해 공통 와이어에 연결됩니다(점퍼는 그림 1에 표시되지 않음). SA1 토글 스위치로 전원을 켜면 커패시터가 공급 전압으로 충전됩니다. 이것은 초기 전압입니다. 연산 증폭기 DA1은 전압 비교기 회로에 따라 연결됩니다. 반전 입력은 측정된 커패시터에 연결되고 비반전 입력은 전압 분배기 R5, R6에 연결되며, 분할 지점에서 전압은 U = E / e와 동일하게 설정됩니다. 여기서 E는 전원입니다. 전압, V; e는 자연 로그의 밑입니다(e=2,718). 이것이 최종 전압입니다. 초기 상태에서는 완전히 충전된 커패시터를 사용하면 비교기 출력의 전압이 낮고 트랜지스터 VT1이 닫히고 LED HL1이 켜지지 않습니다. 버튼(SB1, SB2 또는 SB3) 중 하나를 길게 누르면 측정할 커패시터가 해당 저항 R1, R2 또는 R3에 연결되고 방전이 시작됩니다. 커패시터의 전압이 분배기 R5-R6의 전압과 같아지면 비교기가 전환되고 출력 전압이 약 6V로 설정되고 트랜지스터 VT1이 열리고 LED HL1이 켜집니다. 버튼을 누른 순간부터 LED가 켜질 때까지의 시간 t(초)를 측정합니다. 이제 버튼을 놓을 수 있습니다. 버튼 SB1, SB2, SB3 및 저항 R4의 상시 폐쇄 접점 체인을 통해 커패시터가 다시 충전되고 LED가 꺼집니다. 커패시턴스를 측정할 때 하나 또는 다른 버튼의 선택은 임의적이며 타이밍의 편의성에 의해서만 결정됩니다. 측정은 어느 버튼에서나 시작할 수 있지만, 전원을 켜거나 이전에 누른 버튼을 놓은 순간부터 10초 이내에는 시작할 수 없습니다. 측정 중인 커패시터를 안정적으로 충전하려면 이 시간이 필요합니다. 측정 후 "Cx" 단자에서 커패시터를 분리하기 전에 "ON" 토글 스위치로 전원을 끄십시오. 이 경우 커패시터는 토글 스위치 SA1, 저항 R4 및 "lyt" 단자의 점퍼의 닫힌 접점을 통해 방전됩니다. 산화물(전해) 커패시터의 커패시턴스를 측정할 때 누설 전류 Iut를 고려해야 하는 경우가 있는데, 이로 인해 측정 결과에 심각한 오류가 발생할 수 있습니다(결과가 실제 값보다 낮음). 상황은 커패시터의 lyt와 n의 선택된 변화 범위에 따라 달라지는 계수 Kut를 도입하여 수정할 수 있습니다. 커패시터의 누설 전류를 고려하여 CT에 적용할 경우 공식(7)은 다음과 같습니다. C = tn Kut, (8) 여기서: C는 커패시터의 커패시턴스, μF입니다. Kut - 보정 계수 Kut = 1 + (Iut / nE), n - 범위 승수 (1, 10 또는 100) Iut - 누설 전류, μA; E - 전원 전압, V. 전원 전압은 약 9V입니다. 그러면 Kut = 1 + (Iut / n9)입니다. 이 공식을 사용하여 Kut 계수를 계산하는 것은 쉽지만 그림 2에 표시된 누설 전류 Iyt에 대한 의존성 그래프를 사용하는 것이 더 쉽습니다.
커패시터 누설 전류는 점퍼 대신 "Iyt" 단자에 연결된 밀리암미터로 측정됩니다. 밀리암미터 연결은 전원이 꺼진 상태에서 이루어져야 합니다. 전원 스위치를 켜면 첫 번째 순간에 커패시터 충전 전류가 20mA에 도달한 다음 커패시터 누설에 의해 결정된 특정 값으로 떨어질 수 있습니다. 정상 상태에서 누설 전류의 범위는 마이크로암페어에서 20mA(커패시터 파손의 경우)입니다. 전원을 켤 때 밀리암미터 측정 한계를 설정할 때 이 점을 고려해야 합니다. 전해콘덴서의 누설전류를 측정할 때는 전류값이 될 때까지 일정시간(트레인) 통전을 유지해야 합니다. 이 시간 동안 커패시터는 충전될 뿐만 아니라 "형성"되어 커패시턴스를 변경합니다. 사용되는 부품의 유형은 무엇이든 될 수 있습니다. 저항 R1, R2, R3, R5, R6은 ±5% 이하의 저항 허용 오차를 가져야 합니다. K140UD8 칩은 K140UD6 또는 K140UD12 칩(핀아웃 포함)으로 교체할 수 있습니다. CT 패널에는 토글 스위치 SA1, 버튼 SB1, SB2, SB3, 터미널 "Cx", "Iut" 및 LED HL1이 설치되어 있습니다. CT는 9V 배터리로 구동되며 6mA의 전류를 소비합니다. 측정 오류를 줄이려면 다이어그램에 지정된 값에 최대한 가까운 저항으로 저항 R1, R2, R3을 설치해야 합니다. 또한 조건 R5 / R6 = 5가 관찰되도록 저항 R6 및 R1,72의 저항을 선택해야 합니다. 측정 오류를 3% 줄일 수 있습니다. 그리고 당신은 그렇게 할 수 있습니다. 조정 가능한 정전압 소스를 "Сх+" 및 "하우징" 단자에 연결하고 극성을 관찰하고 출력을 측정된 배터리 전압에 0,368을 곱한 전압과 동일한 전압으로 설정합니다. 예를 들어, E = 9,21V에서 "Cx" 단자의 전압은 U = 9,21 * 0,368 = 3,39(V)와 동일하게 설정되어야 합니다. 버튼을 누를 필요가 없으며 터미널 "Cx-" 및 "Iyt"가 비어 있어야 합니다. ST가 켜집니다. 이 경우 LED가 켜지면 저항 R6과 직렬로 저항이 1kOhm인 가변 저항이 켜지고 이를 조정하여 LED가 켜지고 꺼지는 임계값을 찾습니다. LED가 꺼져 있으면 저항 R5와 직렬로 가변 저항을 포함하여 위의 단계를 수행해야 합니다. 가변 저항의 저항을 측정하고 동일한 저항의 고정 저항을 추가합니다. 이 선택 방법을 사용하면 연산 증폭기 DA1의 입력 전압에 대한 기술적 오프셋이 보상되며 이는 작지만 오류의 원인이기도 합니다. 시간 t를 측정하는 방법은 커패시턴스 측정의 정확도를 직접적으로 결정합니다. 시간을 측정하기 위해 스톱워치, 시계의 초침, 디지털 시계 디스플레이의 깜박이는 점을 사용하거나 더 높은 정확도가 필요하지 않은 경우 단순히 초를 계산할 수 있습니다. 공칭 값에 비해 커패시터의 측정된 커패시턴스 감소는 누설 전류 증가로 인한 것일 수 있습니다. 전원 스위치를 켰을 때 LED가 꺼지지 않으면 측정된 커패시터가 단락되었거나 매우 큰 누출이 있는 것입니다. "x1" 버튼을 누른 후 LED가 지연 없이 켜지면 커패시터가 열려 있거나 커패시턴스가 손실된 것입니다. 어쨌든 커패시터의 적합성에 대한 결론을 도출하는 것이 가능합니다. 기사 시작 부분에 제공된 커패시턴스 측정 범위는 조건부입니다. 원칙적으로 이들 도면에 한정되지 않고 회로의 변경 없이 양방향으로 확장될 수 있다. 외부 기기에 의한 시간 측정 범위만 확장됩니다. 작은 시간 간격을 측정하기 어렵기 때문에 작은 용량의 측정 오차가 증가할 수 있습니다. 문학
저자: V. 구사로프, 민스크; 발행: radioradar.net
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