如何建立一个简单的模拟电容计

如何建立一个简单的模拟电容计
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简介

市面上出售的不同型号的数字万用表都配备了测量大部分电子量的设备。但令人惊讶的是,几乎所有这些都不包括电容测量设施。对于新的电子爱好者和工程师来说,有这种功能的仪表可能太贵了。这里介绍的一个简单电容计的电路设计是类似的操作,但可以肯定地证明是一个非常有用的工具,用于测量具有相当好的可变范围的电容器。

操作概念是相当基本的。CMOS振荡器IC产生的方波用于未知电容的交替充放电。该过程所需的平均电流直接显示在模拟动圈式仪表上。电流与电容器的充电速率成正比,总是在仪表上产生等效的读数(经过适当的校准),因此可以直接读取。

在进入构造阶段之前,阅读以下电路功能细节将有所帮助。

电路描述

请参阅图中所示的电路功能,以便了解所给点:

(按图放大)

  • CMOS IC 4049包含6个逆变器,构成整个电路的主要有源部分。

  • 它的两个门N1和N2被设置为一个稳定的多谐振荡器,VR1, R1和S1(变量)决定振荡器的频率。

  • N2的输出信号总是一个方波。方波基本上是正电压和零电压连续交替产生的。

  • 门N3至N6均设置为缓冲器,以减少电路的负载依赖性,C7和R2作为积分器,以稳定仪表指针。

  • 如图所示,待测电容CX连接到缓冲器的输出端。

  • 在方波的正峰值期间,未知电容CX充电到电源电压,在下一个零电压脉冲时,它几乎立即通过D1放电。

零件清单

所有电阻都是¼瓦,碳膜,5%公差类型(除非另有说明)

R1 = 100k

R2 = 10k,

Vr1 = 10k,

C1 = 470p, C2 = 4.7 n, C3 = 0.047µ,C4 = 0.47µ,C8 = 104(全陶瓷圆盘),

C5 = 4.7µ/ 25V, C6 = 47µ/ 25V, C7, C9 = 10µ/ 25V, C10 = 100µ/ 25V(全电解),

D1 = 1n4148,

N1到n6 = IC 4049,

一般PCB按尺寸,

动圈式电流表= 100 μ A,全刻度偏转

电流与电容的关系

在学习如何测试电容器之前,首先要了解测试过程中涉及的数学问题,这将是有趣的。让我们来读一下简要的解释。

电容器上的电荷Q可以用以下公式表示:

Q = CV,其中C为电容,V为电源电压。

由于在此过程中所涉及的电流为:

I = Q × F,其中F为方波的频率。

将Q = CV代入上式,得到:

I = CVF,清楚地表明电容C与电流I成正比,前提是频率不变。

此外,由于电源电压是9伏,我们最终有:

I = 9cf;这个量级的电流将到达仪表,并将负责相关的读数。

因此,通过使用上述公式的计算,微安培计被初步校准,适合于直接读取所讨论的电容值。

建设提示

电容计,图像

借助于所示的原理图,通过以下步骤很容易地构建电路:

  • 首先将IC插入一般PCB中间的某个地方,并焊接其所有引线。

  • 围绕IC以最佳的方向组织相关组件,并焊接它们的互连。

  • 同样完成组装电源部分在PCB和做必要的互连。

  • 将相关的电流表连接到组装的电路上。

  • 将整个组件装入合适的塑料或木盒内,并有固定电表、电容器插座和电源插座所需的切口(按图放大)

这结束了施工程序;现在让我们学习如何设置单元。

校准

该电容计的校准简单地按照以下说明完成:

  • 以一个相对较小的电容为例,其值是准确已知的(例如0.1uF陶瓷圆盘)。将其固定在电容插座中,用于检查未知电容的值。

  • 打开电源-在S1上选择一个合适的位置,使仪表上的偏转读数接近满量程。微调VR1,使读数完全满刻度。

  • 由于电路的线性行为,读数将在整个仪表校准过程中完美地响应电容器的其他值。

  • 这种努力应该照顾校准,现在你的仪表准备使用。

还在想如何测试电容器?好吧,现在只需将未知的电容端子插入给定的插座,就可以直接读取仪表。很简单,不是吗?但请记住调整开关S1,以便适当地选择最大范围。

检查前不要忘记放电(通过短路引线)大电容器,否则储存的电荷可能会损坏仪表。