자가 교정 기능이 있는 커패시터 커패시턴스 미터. 계획, 설명

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자체 교정 기능이 있는 커패시터 커패시턴스 미터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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아마추어 무선 실습에서는 커패시터의 커패시턴스를 측정하는 작업이 자주 발생합니다. 커패시턴스 측정 기능이 있는 산업용 멀티미터는 상당히 비싸며 모든 사람이 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 주기적인 신호의 주파수뿐만 아니라 커패시터의 커패시턴스를 측정할 수 있고 디지털 주파수 제어 기능이 있는 생성기로 사용할 수 있는 XNUMX개의 미세 회로에 조립된 간단한 미터의 설계가 제안되었습니다.

미터의 개략도가 그림에 나와 있습니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

이 장치에는 마이크로 컨트롤러 DD1 유형 PIC16.84A, AON DD2 유형 K0-4V2(또는 유사)의 디지털 액정 표시기 및 타이머 DA1 NE555(KR1006VI1)가 포함되어 있습니다. 커패시턴스 미터는 커패시터 Cx의 커패시턴스 값에 대한 DA1 타이머의 RC 생성기 출력 주파수의 의존성을 기반으로 합니다.

fout≈1/kRCx,

여기서 K는 상수입니다. 이 종속성은 반비례하므로 마이크로컨트롤러는 y=1/fout의 역수를 계산합니다.

측정의 정확성과 조정의 용이성을 향상시키기 위해 기준 커패시터(C3, C5, C6)의 커패시턴스의 미리 선택된 알려진 값에 따라 자체 교정이 사용됩니다. 미터에는 1차 - 10 .... 1000pF, 2차 - 470 ... 4700pF, 3차 - 4700pF ... 0,47μF의 세 가지 정전 용량 측정 범위가 있습니다. 자체 교정을 위한 첫 번째 범위에서는 용량이 5pF인 기준 커패시터 C470, 용량이 6pF인 두 번째 C2000, 용량이 3nF인 세 번째 - C15에서 사용됩니다. 이러한 커패시터를 장치에 설치하기 전에 일종의 커패시턴스 미터를 사용하여 정격 커패시턴스 값에 따라 커패시터를 선택해야 합니다.

커패시턴스의 온도 계수가 최소 값인 커패시터를 선택하는 것이 바람직합니다. 타이머에서 미터의 선형성을 높이기 위해 트랜지스터 VT1에 전류 소스가 사용되며 전류 값은 저항 R9R11을 사용하여 다른 범위로 설정됩니다. 전환은 포트 B1-B0을 입력에서 출력으로 전환하여 마이크로 컨트롤러 DD7에 의해 수행됩니다. 측정 범위 및 미터 작동 모드의 선택은 표에 따라 스위치 S1 및 S2에 의해 수행됩니다.

자가 교정 기능이 있는 커패시터 커패시턴스 미터

자체 교정은 약 0분에 한 번 주기적으로 수행됩니다. 이 때 기준 커패시터의 커패시턴스 값이 LCD 표시기에 표시됩니다. 세 범위 모두에서 정전용량 값은 피코패럿 단위로 표시되고 문자 "R."은 표시기 왼쪽 모서리에 표시됩니다. 주파수 카운터 및 생성기 모드에서는 이러한 문자가 표시되지 않습니다. 자체 교정 중에 Cx 대신 참조 커패시터 중 하나가 자동으로 회로에 연결되고 해당 커패시턴스가 측정됩니다. 이 경우 수정 코드 N0의 값이 계산되어 마이크로컨트롤러 Nout=NXNUMXNin의 RAM에 저장됩니다.

측정된 커패시터 Cx와 병렬로 작은 용량의 커패시터 C4가 연결된다. 이것은 보다 선형적인 측정 섹션에 도달하기 위해 수행되며 커패시턴스 값 C4는 측정된 커패시턴스 Cx의 값에서 DD1에서 자동으로 뺍니다. 첫 번째 하위 범위에서 작은 정전 용량(최대 100pF)을 측정할 때 측정된 커패시터 Cx가 꺼지면 표시기에 XNUMX이 아닌 판독값을 표시할 수 있습니다. 이 보상되지 않은 커패시턴스 값(피코패럿 단위)은 측정된 CX 값에서 빼야 합니다.

발진기 모드에서 가변 저항 R1은 자유 발진 fgen의 주파수를 조정하여 전류 소스 VT13에 연결됩니다. 스위치 S3이 꺼져 있으면 마이크로 프로세서가 생성 주파수를 측정합니다. 출력 fgen에서 신호가 펄스화됩니다. 펄스 및 일시 중지 기간이 동일한 신호가 필요한 경우 출력 fgen을 주파수 분배기(예: K561IE10 마이크로 회로)에 적용해야 합니다. 톱니파 신호는 출력 "a"에서 가져올 수 있습니다. 출력 "a"가 논리 요소의 적분기 입력에 적용되면 정현파에 가까운 신호를 얻을 수 있으며 생성기의 주파수 범위는 수십 헤르츠에서 20 ~ 30kHz입니다. . 저주파수로 범위를 확장하려면 저항 R13의 값을 높일 수 있습니다.

버튼 S4 - 일반적으로 닫힌 접점이 있습니다. 한 측정 범위에서 다른 측정 범위로 전환할 때 전원 회로를 차단하여 마이크로 컨트롤러를 재설정하는 데 사용됩니다. 버튼을 몇 초 동안 누르고 있어야 합니다. 석영 Q1 - 1MHz에서 모두. 장치는 MOS 타이머 유형 7555를 사용할 수 있습니다.

[1]에 설명된 방법에 따라 마이크로 컨트롤러를 직접 프로그래밍할 수 있습니다. 외부 진동의 주파수를 측정할 때 스위치 S3을 꺼야 합니다.

문학 :

Denisov A. PIC16.84 프로세서 //Radiohobby의 주파수 측정기. - 2000. - 1위. - S.4243.

저자: A.M. 사볼류크

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