Измеритель емкости.

В.БОГНАР, г.Харьков

Предлагаемый измеритель позволя­ет измерять емкость конденсаторов даже без ихдемонтажа из схемы. Из­мерение производится переменным напряжением величиной около 50 мВ. При таком уровне напряжения в боль­шинстве случаев внешние цепи не влияют на точность измерений. За основу взята схема из [1].

Микросхемы DA1 и DA2 образуют генератор треугольного напряжения. На выходе DA2 размах переменного напряжения около 5 В. Через делитель R10-R11 к измеряемому конденсатору подводится примерно 50 мВ. Отсюда же снимается напряжение рассогласо­вания на измерительный усилитель DA3. Когда ко входу измерителя ничего не подключено, резистором R12 регу­лируется усиление DA3 таким образом, чтобы в точке соединения R7 и R8, где складываются два противофазных сиг­нала, было напряжение, близкое к нулю. Когда подключается измеряемый конденсатор, напряжение на входе DA3 уменьшается пропорционально его емкости. Соответственно уменьшает­ся напряжение и на выходе DA3, в то время как на выходе генератора (вы­вод 6) DA2 оно остается прежним.

В точке соединения R7 и R8 появ­ляется напряжение рассогласования, пропорциональное уменьшению сиг­нала с выхода DA3. Это напряжение рассогласования усиливается усили­телем DA4. Детектор VD1 и конден­сатор С8 выпрямляют положительную полуволну сигнала рассогласования. Эммитерныи повторитель VT1 служит для согласования выхода DA4 с из­мерительной головкой РА1. Чтобы детектор VD1 работал в линейной области при малых напряжениях, на эммитерУП через R18 подано отри­цательное смещение.

Когда измеряемая емкость не под­ключена ко входу, резистором R12 микроамперметр РА7 устанавливает­ся на "0" шкалы. Измеритель работа­ет достаточно линейно, поэтому мик­роамперметр может быть с током пол­ного отклонения 50 или 100 мкА. Со­ответственно, пределы измерения бу­дут кратны этим величинам. В зави­симости от предела измерения, выб­ранного переключателем SA1, изменяется частота генератора на DA1, DA2. Когда частота большая, что со­ответствует проверке малых емкостей, эммитерныи повторитель VT3, VT4 через выпрямитель с удвоением на­пряжения С11, VD4, VD5, СЮ созда­ет запирающее напряжение на базе ключа VT2. Он закрыт, и емкость С9 в работе не участвует. При включении предела 1000 мкФ напряжение сме­щения с выпрямителя мало. Ключ VT2 открывается через R14 и подключает С9, чтобы на низкой частоте не на­блюдалось дрожания стрелки РА1.

На пределе 10000 мкФ частота из­мерения — около 0,5 с. Поэтому не­большое подрагивание стрелки все же наблюдается, но на точность это прак­тически не влияет. При подключении С9 возвращение стрелки РА1 происходит очень медленно. Поэтому, чтобы ус­корить готовность прибора к работе, пришлось ввести в схему кнопку SB1, разряжающую С9 через R17.

В зависимости от сопротивления примененной головки РА1, может по­требоваться корректировка чувстви­тельности измерительных усилителей при отклонении стрелки на всю шка­лу. Для этого служит R9. Диоды VD2, VD3 защищают прибор от перенапря­жений. Для питания прибора необхо­дим двухполярный источник ±9 В с током потребления около 25 мА.

Вторичная обмотка использованно­го трансформатора Т1 выдает 6 В, поэтому применены выпрямители с удвоением напряжения. На конденса-торахС16, С17 получаются напряже­ния ±12 В. Параметрический стабили­затор VT5, VD6 с узлом защиты VT6, R20 настроен на максимальный ток 40 мА- Аналогично устроена отрица­тельная ветвь источника.

Пределы измерения прибора на диапазонах:

1000 пФ...0,1 мкФ

10000 ПФ...1 мкФ

0,1 мкФ...10мкФ

1 мкф.,.100 мкФ

10 мкФ...1000 мкФ

100 мкФ.„10000 мкФ

По краям шкалы точность измери­теля — порядка 20%. В середине шка­лы точность не хуже 10%. В большин­стве случаев этой точности вполне хватает.

При настройке прибора сдвиг пока­заний на всех диапазонах производит­ся с помощью R19. Для настройки данного предела подключается образ­цовый конденсатор.

Если стрелка прибора не дотягива­ет до отметки 100, то частоту генера­тора надо увеличить. Для этого надо уменьшить С2 или R3. Более высо­кую точность измерения устанавлива­ют в середине шкалы. При измерении конденсаторы желательно разрядить. Если R12 в каком-либо крайнем по­ложении, а баланса нет (стрелка при­бора РА1 не на "0"), то надо подобрать R2. Его подбирают на одном из пре­делов таким образом, чтобы движок R12 был при балансе примерно по­середине. На остальных пределах из­менение балансировки незначитель­но. К питающему напряжению схема не критична, поэтому ее можно питать от любого двухполярного источника от ±6 В до ±12 В.

Детали. Операционные усилители — типа К544УД2 или аналогичные по быстродействию. К140УД6 работают несколько хуже — на 1-м пределе уменьшается амплитуда генератора. Транзисторы — кремниевые, любого типа. Диоды VD1...VD5 — КД522; VD8...VD11 — Д220. Стабилитроны VD6, VD7 — Д814В. Емкость конден­саторов С12...С15 — 100 мкФ; С16, С17 — 200 мкФх16 В; а С18, С19 — 100 мкФх16 В. С5, С11 — неполярные (МБМ). SA1 —любоготипа (6П2Н).

Литература

1. Радио, 1989, N6, С.44.