У статті описані схема і конструкція найпростішого вимірювача ємності конденсаторів від одиниць пікофарад до десяти мікрофарад. В якості вимірювальної головки застосований тестер ТЛ-4 або будь-який цифровий. Прилад використовується більш 10 років. Наведено малюнок друкованої плати та рекомендації про налаштування.

У міру того як у радіоаматора накопичується досвід, починають чітко простежуватися дві тенденції. З одного боку, інтуїція підказує шляхи вирішення багатьох задач без використання більшості вимірювальних приладів, досить тестера і … викрутки, З іншого боку, стає очевидним, що наявність хоча б найпростіших вимірювальних приладів значно спрощує роботу. З'являється бажання (і можливість) виробити не тільки ремонт, але і дослідження. В даний час у продажі з'явилася велика кількість найпростіших цифрових тестерів, доступних радіоаматорам за ціною. Одночасно зі стрілочним ТЛ-4 вони впевнено входять в практику. Інші типи контрольно-вимірювальних приладів більш дорогі, тому застосовуються в практиці рідше. Нижче наводиться опис схеми і конструкції найпростішого вимірювача ємності конденсаторів, Хоча він був виготовлений більше 10 років тому, але з успіхом використовується в домашній лабораторії і зараз.

Конструкція виконана на двох мікросхемах таймерів 3E555N (аналог КР1006ВІ1) – Мал.1. Аналогічна схема того часу [1] містила помилки і вимагала доопрацювання. На DA1 виконаний задає мультівібратор. Залежно від необхідного піддіапазону вимірювань ємності конденсаторів (пФ / мкФ) перемикачем SA1 вибирають частоту мультівібратор.

Схема вимірювача ємності

Рис.1. Схема вимірювача ємності

На DA2 виконаний режиму мультівібратор. Залежно від необхідного піддіапазону вимірювань ємності конденсаторів (пФ / мкФ) перемикачі SA2-SA5 забезпечують вибір межі вимірів (100 ПФ, 1000 ПФ, 10 нФ / 1 мкФ, ЮОнФ/10 мкФ). Конденсатори С2, СЗ можуть бути і більшою ємності. На роботу пристрою це не впливає. Ланцюжок R10, VD1, VD2 є найпростішим обмежувачем напруги. Вона запобігає сильні зашкалювання стрілки приладу при неправильно вибраному межі вимірювань. Опір резистора R11 вибирають при настройці з урахуванням опору мікроамперметра. У тестера ТЛ-4 опір головки складає близько 987 Ом. Резистором R13 установлюють стрілку приладу на нуль перед виміром. В авторському варіанті схема живиться від джерела живлення цифрових мікросхем (+5 В), можна використовувати будь-які блоки живлення напругою до 15В.

Настройка. Підбору підлягають опору резисторів R3-R9, а в деяких випадках і R11. Спочатку підключаємо до схеми мікроамперметр на 100 мкА (гнізда РА). На цій межі вимірювань простіше всього використовувати ТЛ-4 Перемикачем SA1 вибираємо межа вимірювань приладу "мкФ" При цьому в роботі бере участь резистор R2. Натискаємо кнопку перемикача SA5, а до входу приладу "Сх" підключаємо будь-який конденсатор ємністю близько 10 мкФ. Для забезпечення великої точності настройки приладу бажано підготувати кілька конденсаторів з заздалегідь. перевіреної ємністю. Їх величини не мають принципового значення. Важливо тільки, щоб їх значення перебували в межах під-діапозонів. Автор використав довільно вибрані і заздалегідь перевірені за ємністю конденсатори. 9,7 мкФ (К50-16, 10 мкФ), 0,94 мкФ (КМ-6, 1 мкФ), 96 нФ (КМ-60, 1мкФ), 9500пФ (КМ5, 10 нФ), 930 пФ (КСВ-1, 910 пФ), 98 пФ (КД-1 100пФ). Як було сказано вище, першим підключаємо конденсатор ємністю 9,7 мкФ. Підбираючи опір резистора R9, добиваємося відхилення стрілки приладу ТЛ-4 на 97 поділок за шкалою 100 мкА. Для цього не час настроювання тимчасово замінюємо постійні резистори R5-R9 підстроєні. Вимірявши опір підлаштування резистора, замінюємо його постійним. Далі перемикач SA4 встановлюємо на вимірювання ємностей до 1 мкФ. При цьому, природно, SA5 відключаємо.

Друкована плата приладу

Рис.2. Друкована плата приладу

Розташування елементів

Рис.3. Розташування елементів

Підключивши на вхід прібораконденсатор ємністю 0,94 мкФ і змінивши опір резистора R8, добиваємося відхилення стрілки ТЛ-4 на 94 ділення (мкА). Перемикаємо SA1 в положення "пФ" При цьому в роботі беруть участь резистори R3, R4. Замкнувши SA5, підключаємо до входу "Сх" конденсатор 96 нФ. Для того щоб стрілка приладу встановилася на 96 поділок (мкА), підбираємо опір резистора R3. Замкнувши SA4, підключаємо до входу "Сх" конденсатор ємністю 9500 пФ. Зараз прилад повинен показати поділ 95 (мкА) Включаємо SA3, а до входу приладу, підключаємо конденсатор ємністю 930 пФ. Щоб мікроамперметр показав 93 ділення (мкА), підбираємо опір резистора R7. Аналогічно на нижній межі вимірювань приладу (включаємо SA2) і при підключеному до входу конденсаторі ємністю 98 пФ змінюємо опір резисторів R5, R6 (добиваємося відхилення стрілки приладу на 98 поділок). Практично настройка закінчена. У ряді спучаев для полегшення підборі опорів (для зменшення їх кількості) можна дещо змінити опір резистора R11. При цьому, природно, змінюються настройки всіх піддіапазонів приладу. Доцільно перевірити, як впливає величина напруги джерела харчування схеми на точність вимірювань. Як було сказано вище, можна замість стрілочного приладу використовувати цифровий. Для цього достатньо до вихідних гнізд "РА" підключити резистор з еквівалентним стрілочному приладу опором. У даному випадку це можуть бути, наприклад, два паралельно з'єднаних резистора МЛТ-0 ,25-1 кОм і 75 кОм. Їх еквівалентний опір близько 987 Ом. Цифровий тестер, наприклад, М830В включаємо в режим вимірювання малих напруг.

Друкована плата приладу показана на рис. 2, а розташування елементів – на рис.3 . При цьому резистори R3, R12 виділені кольором, що підкреслює їх розташування з боку друкованої плати. Сама плата розроблена для розміщення в пластмасовій коробці від ЗІП промислового приладу. Слід звернути увагу на те, що в залежності від відстані між вхідними гніздами приладу існує невелика паразитна вхідна ємність (близько 10 пФ), тому на межі "100 ПФ" її буде показувати прилад навіть без підключення до входу вимірюваного конденсатора.

Література :

1. Amaterske radio. – 1988 – № 1

Є.Л. Яковлєв, м. Ужгород, Радіоаматор № 12, 2001