2 간단한 커패시턴스 미터 회로 설명 – IC 555 및 IC 74121 사용

이 게시물에서는 유비쿼터스 IC 555를 사용하는 주파수 측정기 및 커패시턴스 측정기 형태의 쉽고 매우 편리한 몇 가지 회로에 대해 설명합니다.

커패시터의 작동 원리

커패시터는 수동 부품 제품군에 속하는 주요 전자 부품 중 하나입니다.

이들은 전자 회로에서 광범위하게 사용되며 이러한 중요한 부품을 포함하지 않고는 사실상 회로를 구축 할 수 없습니다.

커패시터의 기본 기능은 DC를 차단하고 AC를 통과시키는 것입니다. 간단히 말하면 본질적으로 맥동하는 모든 전압이 커패시터를 통과 할 수 있으며 극성이 없거나 DC 형태의 전압은 충전 과정을 통해 커패시터.

커패시터의 또 다른 중요한 기능은 충전을 통해 전기를 저장하고 방전 과정을 통해 연결된 회로에 다시 공급하는 것입니다.

위의 두 커패시터의 주요 기능 설계의 필수 사양에 따라 출력을 얻을 수 있도록 전자 회로에서 다양한 중요한 작업을 구현하는 데 사용됩니다.

그러나 달리 저항기, 커패시터 일반적인 방법으로는 측정하기 어렵습니다.

예를 들어, 일반 멀티 테스터에는 OHM 미터, 전압계, 전류계, 다이오드 테스터, hFE 테스터 등과 같은 많은 측정 기능이 포함되어있을 수 있지만 환상이 없을 수도 있습니다. 정전 용량 측정 기능 .

커패시턴스 미터 또는 인덕턴스 미터의 기능은 확실히 저렴하지 않은 고급형 멀티 미터에서만 사용할 수 있으며 모든 새로운 애호가가 구매에 관심이있는 것은 아닙니다.

여기에서 설명하는 회로는 이러한 문제를 매우 효과적으로 해결하고 간단한 저렴한 정전 용량을 구축하는 방법을 보여줍니다. 주파수 측정기 전자 초보자가 집에서 만들 수 있으며 의도 된 유용한 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다.

회로도

주파수가 커패시턴스를 감지하는 방법

그림을 참조하면 IC 555가 전체 구성의 핵심을 형성합니다.

이 작업 마 다용도 칩은 단 안정 멀티 바이브레이터 모드 인 가장 표준 모드로 구성됩니다.
IC의 핀 # 2 인 입력에 적용된 펄스의 모든 양의 피크는 사전 설정된 P1에 의해 설정된 미리 정해진 고정 주기로 안정적인 출력을 생성합니다.

그러나 펄스 피크가 떨어질 때마다 단 안정 재설정이 수행되고 다음 피크에 자동 트리거됩니다.

이것은 적용된 클럭의 주파수에 정비례하는 IC 출력에서 ​​일종의 평균값을 생성합니다.

즉, 몇 개의 저항과 커패시터로 구성된 IC 555의 출력은 일련의 펄스를 통합하여 적용된 주파수에 정비례하는 안정적인 평균값을 제공합니다.

평균값은 표시된 지점에 연결된 가동 코일 미터를 통해 쉽게 읽거나 표시 할 수 있습니다.

따라서 위의 판독 값은 주파수를 직접 판독 할 수 있으므로 깔끔하게 보이는 주파수 측정기를 사용할 수 있습니다.

주파수를 사용하여 커패시턴스 측정

이제 아래의 다음 그림을 보면 이전 회로에 외부 주파수 생성기 (IC 555 불안정)를 추가하면 미터가 표시된 지점에서 커패시터 값을 해석 할 수 있다는 것을 분명히 알 수 있습니다. 클럭 회로의 주파수에 영향을 미치거나 비례합니다.

따라서 이제 출력에 표시된 순 주파수 값은 위에서 논의한 지점에 연결된 커패시터의 값에 해당합니다.

즉, 이제 우리는 몇 개의 IC와 일부 일반 전자 부품을 사용하여 커패시턴스와 주파수를 측정 할 수있는 하나의 회로를 갖게되었습니다. 약간의 수정으로 회로를 회전 속도계 또는 RPM 카운터 장비로 쉽게 사용할 수 있습니다.

부품 목록

• R1 = 4K7
• R3 = 가변 100K POT 가능
• R4 = 3K3,
• R5 = 10K,
• R6 = 1K,
• R7 1K,
• R8 = 10K,
• R9, R10 = 100K,
• C1 = 1uF / 25V,
• C2, C3, C6 = 100n,
• C4 = 33uF / 25V,
• T1 = BC547
• IC1, IC2 = 555,
• M1 = 1V FSD 미터,
• D1, D2 = 1N4148

IC 74121을 사용하는 커패시턴스 미터

이 간단한 커패시턴스 미터 회로는 5pF에서 15uF FSD까지 14 개의 선형 보정 커패시턴스 측정 범위를 제공합니다. S1은 범위 스위치로 사용되며 S4 (s1 / x10) 및 S3 (x l) 또는 S2 (x3)와 협력하여 작동합니다. IC 7413은 주파수 결정 요소처럼 작동하는 R1 및 C1 ~ C6과 함께 불안정 발진기처럼 작동합니다.

이 단계는 IC 74121 (단 안정 멀티 바이브레이터)을 활성화하여 R1 및 C1 ~ C6 부분에 의해 값이 결정되고 R2 (또는 R3) 및 Cx에 의해 결정된 듀티 사이클로 반복되는 주파수를 갖는 비대칭 구형파를 생성합니다. .

이 구형파 전압의 일반적인 값은 듀티 사이클이 변경됨에 따라 선형으로 변경되며, 이는 차례로 Cs 값, R2 / R3 (s10 / x I) 값 및 주파수 (에 의해 설정 됨)에 따라 선형으로 수정됩니다. S1 스위치 위치).

최종 범위 선택 스위치 S3j ..- xl) 및 52 (x3)는 기본적으로 미터와 직렬로 저항을 삽입합니다. IC 74121의 핀 10 및 핀 11 주변과 Cx에 대한 구성은 여기에서 표유 커패시턴스를 최소화하고 변동없이 보장하기 위해 가능한 한 짧고 뻣뻣해야합니다. P5 및 P4는 낮은 커패시턴스 범위를위한 독립적 인 제로 교정에 사용됩니다. 모든 더 높은 범위의 경우 oreset P3로 수행 한 교정만으로 충분합니다. F.s.d. 보정은 다소 간단합니다.

처음에는 회로에서 C6를 납땜하지 말고 알 수없는 커패시터에 대해 Cx로 표시된 단자 위에 부착하십시오. S1은 위치 3에, S4는 위치 x1에, S2는 닫힘 (s3) 1500pF f.s.d의 범위로 설정됩니다. 이제 C6을 교정 벤치 마크 값으로 적용 할 준비가되었습니다. 다음으로, 냄비 P1은 미터가 f.s.d의 2/3를 해독 할 때까지 조정됩니다. 그런 다음 S4는 'x 10'위치로 이동하고 S2는 열린 상태로 유지되고 S3는 닫힌 상태 (x1)는 C6을 알 수없는 커패시터로 사용하는 동안 5000pF f.s.d와 비교됩니다. 이러한 완전한 설정의 결과는 fs.d의 1/5을 제공해야합니다.

반면에 정확하게 알려진 커패시터 모음을 확보하고이를 Cx 지점에서 사용한 다음 다양한 포트를 조정하여 미터 다이얼에 보정을 적절하게 고정 할 수 있습니다.

PCB 설계

간단하면서도 정확한 또 다른 커패시턴스 미터 회로

저항을 통해 커패시터에 정전압을 가하면 커패시터 전하가 기하 급수적으로 증가합니다. 그러나 커패시터를 통한 공급이 정전류 소스에서 나온다면 커패시터의 전하는 거의 선형적인 증가를 나타냅니다.

커패시터가 선형으로 충전되는이 원리는 아래에서 설명하는 간단한 커패시턴스 미터에서 사용됩니다. 유사한 아날로그 미터의 범위를 훨씬 넘어서는 커패시터 값을 측정하도록 설계되었습니다.

정전류 공급을 사용하여 미터는 알려지지 않은 커패시터의 충전을 알려진 기준 전압으로 보완하는 데 필요한 시간을 설정합니다. 미터는 1,10, 100, 1000 및 10,000µF의 5 가지 전체 범위를 제공합니다. 1µF 스케일에서는 0.01µF만큼 작은 커패시턴스 값을 어려움없이 측정 할 수 있습니다.

작동 원리.

그림에 표시된 것처럼 부품 D1, D2, R6, Q1과 R1 ~ R5에 걸친 저항 중 하나는 스위치 S1A를 통한 정전류 공급에 대해 5 가지 선택을 제공합니다.

S2가 표시된 위치에 유지되면이 정전류는 S2A를 통해 접지로 단락됩니다. S2가 대체 선택에서 전환되면 정전류가 BP1 및 BP2를 통해 테스트중인 커패시터로 구동되어 선형 모드에서 커패시터 충전을 강제합니다.

연산 증폭기 IC1은 비교기처럼 연결되며 (+) 입력 핀이 R8에 연결되어 기준 전압 레벨을 고정합니다.

테스트중인 커패시터에서 선형으로 증가하는 전하가 IC1의 (-) 입력 핀보다 몇 밀리 볼트 더 높으면 즉시 비교기 출력을 +12 볼트에서 -12 볼트로 전환합니다.

이것은 비교기의 출력이 부품 D3, D4, D5, R10, R11 및 Q2를 사용하여 만들어진 정전류 소스를 활성화하도록합니다.

S2A가 접지로 전환되면 S2B와 마찬가지로 커패시터 C1 단자가 단락되어 C1의 전위가 0이됩니다. 개방 상태의 S2에서 C1을 통한 정전류 페이싱은 C1 양단의 전압을 트리거하여 선형 방식으로 증가합니다.

테스트중인 커패시터의 전압으로 인해 비교기가 토글되면 다이오드 D6이 역 바이어스로 전환됩니다. 이 작업은 C1이 더 이상 충전하는 것을 중지합니다.

C1의 충전은 비교기 출력 상태가 방금 변경되는 지점까지만 발생하므로이를 통해 발생하는 전압이 알 수없는 커패시터의 커패시턴스 값에 정비례해야 함을 의미합니다.

미터 M1이 전압을 측정하는 동안 C1이 방전되지 않도록하기 위해 IC2를 사용하여 생성 된 하이 임피던스 버퍼 스테이지가 미터 M1에 통합됩니다.

저항 R13 및 미터 M1은 약 1V FSD의 기본 전압계 모니터를 구성합니다. 필요한 경우 8V 미만의 전체 범위를 특징으로하는 원격 전압계를 사용할 수 있습니다. (이러한 종류의 외부 미터를 통합하는 경우 R8을 1µF 범위로 설정하여 정확하게 식별 된 1µF 커패시터가 1V 판독 값에 해당하도록하십시오.)

커패시터 C2는 Q1 정전류 공급의 발진을 막기 위해 사용되며 R9 및 R12는 테스트중인 커패시터와 C1이 충전되는 동안 공급 DC가 꺼지는 경우 연산 증폭기를 보호하는 데 사용됩니다. 그렇지 않으면 연산 증폭기를 통해 방전되어 손상을 입을 수 있습니다.

부품 목록

PCB 설계

보정 방법

커패시턴스 미터 회로에 전원을 공급하기 전에 미세 드라이버를 사용하여 미터 M1 바늘을 0 레벨로 정확하게 조정하십시오.

정확하게 알려진 커패시터를 +/- 5 %에서 0.5 및 1.0µF 주변에 배치합니다. 이것은 '캘리브레이션 벤치 마크'로 작동합니다.

이 커패시터를 BP1 및 BP2에 연결합니다 (양의 쪽은 BP1). 범위 스위치 S1을 '1'위치로 조정합니다 (미터는 1-µF 풀 스케일을 표시해야합니다).

두 회로 (Q1 콜렉터 및 Cl)에서 접지 리드를 분리하려면 S2를 배치합니다. M1 미터는 이제 고급 이동을 시작하고 특정 판독 값에 정착합니다. S2를 뒤로 토글하면 미터가 0 볼트 표시에서 아래로 내려 가야합니다. S2를 한 번 더 변경하고 미터의 업 스케일 판독 값을 확인합니다.

또는 커패시터 교정의 5 %의 정확한 값을 표시하는 미터를 찾을 때까지 S2를 점프하고 R8을 미세 조정합니다. 위의 하나의 교정 설정만으로도 나머지 범위에 대해 충분합니다.