이 프로젝트는 전자 애호가에게 매우 편리 할 수있는 또 다른 테스트 장비이며,이 장치를 구축하는 것은 매우 재미있을 수 있습니다.

커패시턴스 미터는 사용자가 원하는 커패시터를 확인하고 신뢰성을 확인할 수 있으므로 매우 유용한 테스트 장비입니다.

일반 또는 표준 디지털 미터는 대부분 정전 용량 미터 시설이 없기 때문에 전자 애호가는이 시설을 얻기 위해 값 비싼 미터에 의존해야합니다.

다음 기사에서 논의되는 회로는 모든 최신 전자 회로에서 일반적으로 사용되는 다양한 커패시터에 대해 합리적으로 정확한 측정을 제공하는 고급이지만 저렴한 3 자리 LED 커패시턴스 미터를 설명합니다.

커패시턴스 범위

제안 된 커패시턴스 미터 회로 설계는 3 자리 LED 디스플레이를 제공하며 아래와 같이 5 가지 범위의 값을 측정합니다.

범위 # 1 = 0 ~ 9.99nF
범위 # 2 = 0 ~ 99.9nF
범위 # 3 = 0 ~ 999nF
범위 # 4 = 0 ~ 9.99µF
범위 # 5 = 0 ~ 99.99µF

위의 범위는 대부분의 표준 값을 포함하지만 설계는 극히 낮은 몇 개의 피코 패러 드 값 또는 높은 값의 전해 커패시터를 결정할 수 없습니다.

실제로이 제한은 매우 낮은 값의 커패시터가 현재의 전자 회로에서 거의 사용되지 않는 반면, 대형 커패시터는 나중에 자세히 설명 할 두 개의 직렬 연결된 커패시터를 사용하여 테스트 할 수 있기 때문에 큰 문제가되지 않을 수 있습니다. 다음 단락.

작동 원리

부적절한 범위를 선택한 경우 부정확 한 판독을 방지하기 위해 오버플로 경고 LED가 통합되었습니다. 이 장치는 9 볼트 배터리를 통해 구동되므로 절대적으로 휴대가 가능합니다.

그림 2는 LED 커패시턴스 미터 회로의 클록 발진기, 저 Hz 발진기, 로직 컨트롤러 및 단 안정 멀티 바이브레이터 단계에 대한 회로 다이어그램을 보여줍니다.

카운터 / 드라이버 및 오버플로 회로 단계는 위의 다음 그림에 나와 있습니다.

그림 2를 보면 IC5는 9V 배터리 소스에서 잘 조절 된 5V 출력을 제공하는 5V 고정 전압 조정기입니다. 전체 회로는 기능을 위해이 조정 된 5V 전력을 사용합니다.

회로의 현재 사용량이 약 85mA에서 상당히 크기 때문에 배터리는 높은 mAh 등급이어야합니다. 디스플레이를 위해 3 개 디스플레이의 대부분의 자릿수가 밝아 질 때마다 전류 소비가 100mA를 초과 할 수 있습니다.

저주파 발진기는 CMOS NOR 게이트 인 IC2a 및 IC2b 주위에 구축됩니다. 그럼에도 불구하고이 특정 회로에서 이러한 IC는 기본 인버터로 연결되고 정상적인 CMOS 불안정 설정을 통해 적용됩니다.

오실레이터 단계의 작동 주파수는 판독 값이 제공되는 주파수에 비해 훨씬 더 큽니다.이 오실레이터는 단일 판독 사이클을 완료하기 위해 10 개의 출력 사이클을 생성해야하기 때문입니다.

IC3 및 IC4a는 제어 로직 단계로 구성됩니다. CMOS 4017 디코더 / 카운터 인 IC3에는 10 개의 출력 ( '0'~ '9')이 포함되어 있습니다. 이러한 각 출력은 모든 단일 연속 입력 클록 사이클에 대해 연속적으로 높아집니다. 이 특정 설계에서 '0'출력은 카운터에 리셋 클럭을 제공합니다.

출력 '1'은 이후 하이가되고 클록 / 카운터 회로에 대한 게이트 펄스를 생성하는 단 안정을 토글합니다. 출력 '2'에서 '8'은 연결되지 않았으며이 2 개의 출력이 하이로 바뀌는 시간 간격은 게이트 펄스가 완료되고 카운팅이 끝날 수 있도록 약간의 시간을 허용합니다.

출력 '9'는 LED 디스플레이에 새 판독 값을 래치하는 논리 신호를 제공하지만이 논리에는 음의 값이 필요합니다. 이는 출력 9의 신호를 반전시켜 적절한 펄스로 변환하는 IC4a로 수행됩니다.

단 안정 멀티 바이브레이터는 두 개의 입력 NOR 게이트 (IC4b 및 IC4c)를 사용하는 표준 CMOS 버전입니다. 단순한 단 안정 디자인 임에도 불구하고 현재 애플리케이션에 완벽하게 어울리는 기능을 제공합니다.

이것은 리 트리거 불가능한 형태이며 결과적으로 IC3에서 생성 된 트리거 펄스보다 작은 출력 펄스를 제공합니다. 재 트리거 가능한 유형이 사용될 때 최소 디스플레이 판독 값이 상당히 높을 수 있기 때문에이 기능은 실제로 중요합니다.

제안 된 설계의 자체 커패시턴스는 상당히 최소이며, 이는 상당한 정도의 로컬 커패시턴스가 회로 선형 속성을 방해하여 매우 낮은 디스플레이 판독 값을 초래할 수 있기 때문에 필수적입니다.

사용하는 동안 테스트 슬롯에 연결된 커패시터가없는 경우 5 개 범위 모두에서 '000'을 읽는 프로토 타입 디스플레이를 볼 수 있습니다.

저항 R5 ~ R9는 범위 선택 저항으로 작동합니다. 디케 이드 단계에서 타이밍 저항을 줄이면 특정 판독 값에 필요한 타이밍 커패시턴스가 디케 이드 단위로 증가합니다.

범위 저항이 최소 1 %의 허용 오차로 정격된다고 생각하면이 설정을 통해 신뢰할 수있는 판독 값을 얻을 수 있습니다. 즉, 각 범위를 별도로 보정 할 필요가 없습니다.

R1 및 S1a는 소수점 표시가 필요하지 않은 범위 3 (999nF)을 제외하고 올바른 LED 디스플레이에서 소수점 세그먼트를 실행하도록 배선되어 있습니다. 클록 발진기는 실제로 일반적인 555 불안정한 구성입니다.

“삼상 농형 유도 전동기 ”

Pot RV1은이 LED 커패시턴스 미터를 교정하기 위해 클럭 주파수 컨트롤러로 사용됩니다. 단 안정 출력은 IC 1의 핀 4를 제어하는 데 사용되며 클록 발진기는 게이트주기를 사용할 수있는 동안에 만 활성화됩니다. 이 기능은 독립적 인 신호 게이트에 대한 요구를 제거합니다.

이제 그림 3을 살펴보면 카운터 회로가 3 개의 CMOS 4011 IC를 사용하여 배선되었음을 알 수 있습니다. 이들은 실제로 이상적인 CMOS 로직 제품군에서 인식되지 않지만 빈번한 소비에 가치가있는 매우 유연한 요소입니다.

이들은 실제로 개별 클록 입력 및 캐리 / 빌 로우 출력을 갖는 업 / 다운 카운터로 구성됩니다. 이해할 수 있듯이, 여기서는 다운 카운터 모드에서 사용할 가능성이 무의미합니다. 따라서 다운 클럭 입력은 음의 공급 라인에 연결됩니다.

세 개의 카운터는 순서대로 연결되어 기존의 3 자리 디스플레이를 허용합니다. 여기서 IC9는 최하위 숫자를 생성하도록 연결되고 IC7은 최상위 숫자를 활성화합니다. 4011은 디케 이드 카운터, 7 세그먼트 디코더, 래치 / 디스플레이 드라이버 스테이지를 포함합니다.

이러한 이유로 모든 단일 IC는 일반적인 3 칩 TTL 스타일 카운터 / 드라이버 / 래치 옵션을 대체 할 수 있습니다. 출력에는 적절한 공통 음극 7 세그먼트 LED 디스플레이를 직접 조명하기에 충분한 전력이 있습니다.

5V의 저전압 공급에도 불구하고 전류 제한 저항을 통해 모든 단일 LED 디스플레이 세그먼트를 구동하여 전체 캐패시턴스 미터 장치의 전류 소비가 허용 가능한 수준 이하로 유지 될 수 있도록하는 것이 좋습니다.

IC7의 '캐리'출력은 두 개의 플립 / 플롭으로 나눈 듀얼 D 유형 인 IC6 클록 입력에 적용됩니다. 그러나이 특정 회로에서는 IC의 한 부분 만 구현됩니다. IC6 출력은 과부하가있을 때만 상태를 전환합니다. 이는 과부하가 상당히 높으면 IC7에서 많은 출력 사이클이 발생한다는 것을 의미합니다.

LED 표시기 LED1에서 IC6까지 직접 전원을 공급하는 것은 매우 부적절 할 수 있습니다.이 출력은 일시적 일 수 있고 LED가 쉽게 눈에 띄지 않게 될 수있는 몇 개의 짧은 조명을 생성 할 수 있기 때문입니다.

이러한 상황을 피하기 위해 IC7 출력은 IC2의 일반적으로 비어있는 한 쌍의 게이트를 배선하여 생성 된 기본 설정 / 리셋 쌍 안정 회로를 구동하는 데 사용되며 이후 래치는 LED 표시기 LED1을 전환합니다. 두 개의 IC6 및 래치는 새로운 테스트 판독이 구현 될 때마다 오버플로 회로가 처음부터 시작되도록 IC3에 의해 재설정됩니다.

구축 방법

이 3 자리 커패시턴스 미터 회로를 구성하는 것은 아래 주어진 PCB 레이아웃 위에 모든 부품을 올바르게 조립하는 것입니다.

IC는 모두 CMOS 유형이므로 손의 정전기에 민감합니다. 정전기로 인한 손상을 방지하려면 IC 소켓을 사용하는 것이 좋습니다. 프로세스에서 핀을 건드리지 않고 IC를 본체에 잡고 소켓에 밀어 넣습니다.

구경 측정

이 최종 3 자리 LED 커패시턴스 미터 회로의 교정을 시작하기 전에 미터의 전체 스케일 범위의 약 50 ~ 100 %를 제공하는 크기와 허용 오차가 엄격한 커패시터를 사용하는 것이 중요 할 수 있습니다.

C6이 장치에 통합되어 미터를 보정하는 데 적용되었다고 가정 해 보겠습니다. 이제 장치를 범위 # 1 (9.99 nF 풀 스케일)로 조정하고 SK2 및 SK4에 직접 링크를 삽입합니다.

다음으로 RV1을 매우 부드럽게 조정하여 디스플레이에 적절한 4.7nF 판독 값을 시각화합니다. 이 작업이 완료되면 커패시터 범위에서 해당하는 올바른 판독 값을 보여주는 장치를 찾을 수 있습니다.

그러나 판독 값이 정확할 것으로 예상하지 마십시오. 3 자리 커패시턴스 미터는 그 자체로 상당히 정확하지만, 앞서 논의했듯이 실제로 약간의 불일치가 확실히 동반됩니다.

3 개의 LED 디스플레이가 사용되는 이유

소수의 품종에는 10 % 이상의 정확도가 포함될 수 있지만 많은 커패시터는 다소 큰 허용 오차를 갖는 경향이 있습니다. 실제적으로 말하면 세 번째 LED 디스플레이 숫자의 도입은 예상 정밀도와 관련하여 정당화되지 않을 수 있지만, 장치가 완전한 10 년 동안 읽을 수있는 최저 정전 용량을 효율적으로 확장한다는 사실 때문에 유리합니다.

오래된 커패시터 테스트

이 장비로 오래된 커패시터를 테스트 한 경우 디스플레이의 디지털 판독 값이 점차 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 반드시 커패시터에 결함이 있음을 의미하는 것은 아니며 단순히 손가락의 따뜻함으로 인해 커패시터 값이 약간 올라간 결과 일 수 있습니다. SKI 및 SK2 슬롯에 커패시터를 삽입하는 동안 리드가 아닌 본체로 커패시터를 잡으십시오.

범위 초과 고가 커패시터 테스트

이 LED 커패시턴스 미터의 범위 내에 있지 않은 고가 커패시터는 고가 커패시터를 더 낮은 값 커패시터와 직렬로 연결 한 다음 두 장치의 총 직렬 커패시턴스를 테스트하여 검사 할 수 있습니다.

“컴퓨터 네트워크의 전송 매체 ”

470µF 값이 인쇄 된 커패시터를 조사하려고한다고 가정 해 보겠습니다. 이는 100µF 커패시터와 직렬로 연결하여 구현할 수 있습니다. 그런 다음 커패시터 470µF의 값은 다음 공식을 사용하여 확인할 수 있습니다.
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82.5µF

82.5µF는 470µF가 그 값으로 괜찮다는 것을 확인할 것입니다. 그러나 미터에 80µF와 같은 다른 판독 값이 표시되면 실제 값은 다음과 같으므로 470µF가 정상이 아님을 의미합니다.

(X x 100) / (X + 100) = 80
100X / X + 100 = 80
100X = 80X + 8000
100X-80X = 8000
X = 400µF

결과는 테스트 된 470µF 커패시터의 상태가 매우 좋지 않을 수 있음을 나타냅니다.

두 개의 추가 소켓 (SK3 및 SK4)과 커패시터 C6이 다이어그램에서 볼 수 있습니다. SK3의 의도는 측정을 위해 SKI 및 SK2에 플러그인하기 전에 SK1 및 SK3를 터치하여 테스트 요소가 쉽게 방전되도록하는 것입니다.

이는 테스트 직전에 회로에서 제거 될 때 일부 잔류 전하를 저장하는 경향이있는 커패시터에만 적용됩니다. 고가 및 고전압 유형의 커패시터는이 문제에 취약 할 수 있습니다.

그러나 심각한 조건에서는 커패시터를 회로에서 꺼내기 전에 블리드 저항을 통해 부드럽게 방전해야 할 수 있습니다. SK3를 포함하는 이유는 측정을 위해 SKI와 SK2에서 테스트하기 전에 SK1과 SK3를 연결하여 테스트중인 커패시터를 방전 할 수 있도록하기 위함입니다.

C6는 빠른 교정 목적을위한 편리하고 바로 사용할 수있는 샘플 커패시터입니다. 테스트중인 커패시터에 약간의 결함이있는 판독 값이 표시되는 경우 범위 1로 전환하고 SK2에서 SK4까지 점퍼 링크를 연결하여 C6이 테스트 커패시터로 연결되도록하는 것이 필수적 일 수 있습니다. 다음으로, 합법적 인 47nF 값이 디스플레이에 표시되는지 확인할 수 있습니다.

그러나 이해해야 할 한 가지가 있습니다. 계측기 자체는 보정 값과 거의 동일한 커패시터 값을 제외하고 몇 % 플러스 / 마이너스 내에서 상당히 정확합니다. 또 다른 문제는 커패시터 판독 값이 온도와 몇 가지 외부 매개 변수에 따라 달라질 수 있다는 것입니다. 커패시턴스 판독 값이 허용 오차 값을 초과하는 약간의 오류를 표시하는 경우 이는 부품이 절대적으로 정상이며 결함이 없음을 나타냅니다.