Capacimètre d'ionistors et de condensateurs à haute capacité. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Il existe plusieurs façons de mesurer la capacité des condensateurs, mais toutes ne conviennent pas pour mesurer des capacités de plus de quelques centaines de microfarads. Des problèmes particulièrement importants se posent lors de la mesure d'ionistors, dont la capacité peut atteindre 10 F ou même plus. En attendant, il existe une méthode relativement simple et, soit dit en passant, connue depuis longtemps, basée sur la mesure du temps de charge d'un condensateur à partir d'une source de tension à travers une résistance de résistance connue. Comme vous le savez, si vous connectez un condensateur de capacité C à travers une résistance de résistance R à une source de tension U (Fig. 1), le condensateur commencera à se charger et la tension à ses bornes (U_С) augmentera de façon exponentielle :

U_C = U(1 - e^-t/(RC)),

où e est la base du logarithme népérien (e ≈ 2,718) ; t - temps ; RC est la soi-disant constante de temps d'un circuit RC, qui est indépendante de la tension. Au moment où t = t_RC\uXNUMXd RC, la tension aux bornes du condensateur sera égale à U_C = U(1 - e^-1) ≈ U(1 - 0,367) ≈ 0,633U. Par conséquent, en mesurant l'intervalle de temps entre le début de la charge du condensateur et le moment où la tension à ses bornes atteint la valeur de 0,633U, il est possible, à l'aide d'un calcul simple, de déterminer la capacité du condensateur mesuré С = t_RC/R. Si la résistance de la résistance est "ronde", par exemple 10 kOhm, tous les calculs peuvent être facilement effectués dans l'esprit. Par exemple, pour la résistance indiquée, le temps de charge du condensateur à 0,633U était de 46 s, puis la capacité du condensateur mesuré C_х = 46 / 10⁴ = 46 mF = 4600 uF. Ainsi, dans ce cas, le facteur de conversion est K = 100 µF/s. Pour une résistance R = 1 kOhm, le temps de mesure va diminuer d'un facteur 10, et le facteur de conversion K = 1000 μF/s.

Riz. 1. Dépendance U_C de t

Selon ce principe, le compteur proposé fonctionne. Vous pouvez le faire sous la forme d'un préfixe à un ordinateur ou à un autre appareil électronique avec un chronomètre intégré, par exemple, à une horloge électronique (électronique-mécanique) ou à un téléphone portable. On notera en particulier la relative facilité de mise en oeuvre de cette méthode et l'absence de besoin d'étalonnage à l'aide de condensateurs de référence (un voltmètre numérique suffit). De plus, la tension peut également être quelconque (dans des limites raisonnables), l'essentiel est qu'elle ne change pas pendant la mesure. Cela peut prendre plusieurs minutes pour mesurer la capacité des supercondensateurs, en combinaison avec une erreur de mesure de plusieurs pourcents, ceci est tout à fait acceptable pour la pratique radioamateur.

Il convient de noter que l'erreur de mesure est affectée par les courants de fuite et la résistance série (ESR) des condensateurs et des condensateurs. Par exemple, l'ESR de certains types d'ionistors peut atteindre 30 ohms, et si vous chargez un tel ionistor via une résistance de 100 ohms, l'erreur de mesure peut être de plusieurs dizaines de pour cent. Par conséquent, la résistance de la résistance à travers laquelle le condensateur est chargé doit être d'au moins 1 kOhm.

Les lecteurs sont invités à l'accessoire de mesure de l'horloge électronique-mécanique. Le schéma de l'appareil est illustré à la fig. 2. Il est alimenté par une pile intégrée à la montre (1,5 V) et la montre elle-même peut également être utilisée conformément à sa destination. Dans l'état initial, la tension d'alimentation est fournie au microcircuit et l'horloge fonctionne en mode normal. Lorsque le décodeur STB est connecté, les contacts de la prise XS1 s'ouvrent, l'horloge s'arrête et la tension d'alimentation est fournie au décodeur STB. Il contient un convertisseur de tension stabilisé boost sur la puce DA1, un comparateur sur l'ampli-op DA2, une clé électronique sur le transistor VT1 et un indicateur lumineux sur la LED HL1.

Riz. 2. Schéma de l'appareil (cliquez pour agrandir)

Après application de la tension d'alimentation à l'accessoire, le transistor VT1 est fermé et le convertisseur de tension est désexcité. Pour mesurer la capacité d'un condensateur ou d'un ionistor, il faut d'abord le décharger puis le connecter en respectant la polarité aux bornes XS2, XS3 et appuyer brièvement sur le bouton SB1 "Start". L'horloge est alimentée par une tension d'alimentation, et ils vont commencer à compter le temps, en même temps que le convertisseur de tension commence à fonctionner, une tension de 3,3 V apparaît à sa sortie et la LED HL1 s'allume. Étant donné que le condensateur mesuré est déchargé, la tension à l'entrée inverseuse de l'ampli-op DA2 est inférieure à celle non inverseuse et la sortie sera de 2 ... 2,2 V. Le transistor VT1 s'ouvrira, et après avoir relâché le bouton SB1, la tension continuera à circuler vers le convertisseur de tension et vers l'horloge, qui continueront à décompter le temps de charge. Le choix de la tension de sortie du convertisseur (3,3 V) est dû au fait que dans ce cas le condensateur sera chargé à la tension U_C \u3,3d 0,633 2,088 \u2d XNUMX V, par conséquent, à l'aide de l'accessoire, vous pouvez mesurer la capacité des supercondensateurs et des condensateurs avec une tension nominale de XNUMX V ou plus.

Dès que le condensateur est chargé à la tension spécifiée, une tension proche de zéro apparaîtra à la sortie de l'ampli-op DA2, le transistor VT1 se fermera, l'horloge et le convertisseur de tension seront désactivés et la LED s'allumera. éteindre - le processus de mesure est terminé. Il reste à lire l'horloge et à déterminer la capacité en tenant compte du facteur de conversion fixé par le commutateur SA1. Pour la commodité des mesures, l'horloge est préalablement réglée sur l'origine. Pour re-mesurer un même condensateur, il faut d'abord le décharger en appuyant sur le bouton "Décharge" du SB2 pendant plusieurs dizaines de secondes. Pour décharger un ionistor et un condensateur à oxyde d'une capacité supérieure à plusieurs milliers de microfarads, il faut le faire plusieurs fois.

Le réglage commence par la vérification des performances du convertisseur de tension et le réglage du seuil de commutation de l'ampli-op. Pour ce faire, les bornes du collecteur et de l'émetteur du transistor VT1 sont temporairement court-circuitées avec un cavalier filaire, les bornes XS2 et XS3 sont connectées l'une à l'autre et une tension de 1,5 V est fournie à partir d'une alimentation réglable. Lors du changement de position du commutateur SA1 et de la réduction de la tension d'alimentation à 1,2 V, la tension de sortie du convertisseur ne doit pas changer de plus de quelques pour cent. Dans la position de commutation SA1 "100", une résistance variable (de préférence multitour) avec une résistance de 2 kOhm est connectée aux bornes XS3, XS33. Tension de sortie du convertisseur U_п mesuré avec un voltmètre numérique avec une résolution d'au moins trois décimales. Une résistance variable est définie sur les bornes XS2, XS3 tension U \u0,633d XNUMX U_п. Ensuite, en contrôlant la tension à la sortie de l'ampli-op, le moteur de la résistance de construction R5 est réglé dans une position dans laquelle le moindre changement de sa position entraîne la commutation de l'ampli-op. Ainsi, l'erreur de commutation due à la tension de polarisation de l'amplificateur opérationnel sera compensée. Après avoir retiré le cavalier entre le collecteur et l'émetteur du transistor et la résistance variable, le préfixe est prêt à fonctionner.

La console utilise des résistances et des condensateurs pour le montage en surface. Résistances fixes RN1-12 et condensateur C1 (K10-17v) - taille 1206, résistance ajustable - PVZ3A (POZ3A), PVA3A (RVG3A), condensateur C2 - tantale taille A ou B. Pour améliorer la précision de mesure, les résistances R3 et R4 doivent être sélectionné avec un écart par rapport à la valeur nominale ne dépassant pas 0,5 %. Vous pouvez utiliser n'importe quel transistor de faible puissance avec un coefficient de transfert de courant de base (h_21E) pas moins de 100. LED - luminosité accrue de la lueur verte ou rouge avec un diamètre de boîtier de 3 ou 5 mm. L'inductance est enroulée sur un circuit magnétique annulaire d'un diamètre de 6 mm à partir du transformateur CFL et contient 6 ... 7 tours de fil PEV-2 0,3. Commutateur - coulissant de petite taille PD9-1 (SPDT), B3001, B3037, boutons - toute petite taille avec retour automatique, clips XS2, XS3 - "crocodile".

Riz. 3. Dessin de circuit imprimé

Riz. 4. Disposition des éléments

Riz. 5. Apparence de l'appareil

La plupart des pièces sont placées sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre à une face, dont le dessin est illustré à la Fig. 3, et la disposition des éléments - sur la fig. 4. Les boutons sont fixés sur le capot supérieur du boîtier, des trous pour la LED et la glissière de l'interrupteur y sont pratiqués. Des trous sont faits pour les fils dans les parois avant et arrière du boîtier. Montres - tout électromécanique, dans le cas duquel vous pouvez installer un nid. Leur raffinement est minime - vous devez couper le conducteur imprimé provenant de la batterie "+" vers la puce d'horloge et installer la prise XS1 (prise pour connecter un casque stéréo). L'apparence de l'appareil est illustrée à la fig. 5.

Auteur : I. Nechaev

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