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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Capacimètre et EPS des condensateurs - fixation au multimètre. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure De nos jours, presque tous les radioamateurs disposent d'un multimètre numérique, mais tous les modèles ne disposent pas d'une fonction permettant de mesurer la capacité des condensateurs. Tant lors de la réparation d'équipements radio que lors de l'évaluation de l'adéquation des condensateurs réutilisés, il est très utile de mesurer la capacité et la résistance série équivalente (ESR) des condensateurs « suspects ». Les principaux critères lors du développement du compteur étaient la simplicité du circuit, le faible coût et la disponibilité des éléments, la facilité d'installation et les petites dimensions. On pourrait dire qu'il s'agit d'une "construction de week-end" qui peut être assemblée en quelques heures Le fonctionnement de cet appareil lors de la mesure de capacité est basé sur le principe de charge d'un condensateur de capacité inconnue à une certaine tension à travers une résistance de résistance connue. La durée de ce processus est directement proportionnelle à la capacité du condensateur. Le principe de mesure de l'ESR est le suivant : un condensateur déchargé est connecté à une source de tension via une résistance de résistance connue. puis, à intervalles rapprochés, le microcontrôleur mesure deux fois la tension sur le condensateur de charge et calcule son ESR. À mesure que la capacité diminue, l'erreur de mesure ESR augmente. Par conséquent, cette mesure est désactivée par logiciel lorsque la capacité du condensateur est inférieure à 2 µF. Principales caractéristiques techniques
Le circuit du compteur est représenté sur la Fig. 1 La base de l'appareil est le microcontrôleur PIC 12F683 (DD1), qui fonctionne à une fréquence d'horloge de 4 MHz à partir d'un oscillateur RC interne. Après la mise sous tension, le microcontrôleur entre en mode de mesure de capacité, puis la configuration des ports d'E/S est la suivante : GP0 et GP4 fonctionnent comme sorties et contrôlent la charge du condensateur via les résistances R1 et R3, respectivement ; GP1 est l'entrée inverseuse du comparateur intégré au microcontrôleur, tandis que son entrée non inverseuse est connectée à une source interne de tension de référence, qui détermine le seuil de tension avant lequel le temps de charge du condensateur est calculé ; GP3 - entrée de signal du bouton SB1 pour passer au mode de mesure ESR ; GP5 - sortie pour contrôler l'indication de la sous-gamme de capacité et, enfin, CCP1 - sortie d'un signal PHI dont la tension moyenne est proportionnelle au paramètre mesuré. La valeur calculée de la période du signal PHI est de 4096 µs. Les sondes d'un multimètre numérique allumé en mode mesure de tension continue à une limite de 2 mV sont connectées aux prises de sortie X2000 et XXNUMX. Il n'y a pas de filtrage de la tension de sortie, puisque tous les multimètres numériques en mode mesure de tension continue ont un filtre passe-bas à l'entrée de l'ADC avec une fréquence de coupure basse.
Les sous-gammes de la capacité mesurée sont indiquées par les LED vertes HL1, HL2 et les LED rouges HL3, HL4. Lors de la mesure d'une capacité inférieure à 1 µF, ainsi que lors de la mesure de l'ESR, les LED sont éteintes. Si la capacité est supérieure à 1 µF mais inférieure à 10 µF, seules les LED rouges sont allumées. Si la capacité est supérieure à µF mais inférieure à 100 µF, ils brûlent tous. Si la capacité est supérieure à 100 µF mais inférieure à 1000 µF, seules les LED vertes sont allumées. Enfin, si la capacité est supérieure à 1000 µF mais inférieure à 10000 1000 µF, les LED rouge et verte clignotent. Dans cette sous-gamme , la valeur maximale sur l'écran du multimètre est « 999 » ; dans le reste - « XNUMX " Si la capacité mesurée est supérieure à 10000 XNUMX µF, les LED restent dans un état de clignotement alternatif et l'écran du multimètre affiche la valeur seuil décrite ci-dessous. Le condensateur mesuré est déchargé via les résistances R1 et R2, tandis que le port GP1 passe également en mode sortie. Le temps total entre les cycles de charge/décharge dans la dernière sous-gamme de mesure atteint 10 s ; dans les autres sous-gammes, il est inférieur. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1, l'appareil passe en mode de mesure ESR pendant 5 s, puis revient en mode de mesure de capacité. En mode de mesure ESR, la configuration des ports d'entrée/sortie du microcontrôleur est la suivante : GP0 et GP1 contrôlent de manière synchrone la charge du condensateur via les résistances R1 et R2 ; GP4 - entrée du convertisseur analogique-numérique intégré ; GP5 et CCP1 remplissent les mêmes fonctions qu'en mode mesure de capacité. Lors de la mesure ESR, les LED ne s'allument pas, l'indication est affichée en dixièmes d'ohm avec une résolution de 0,2 ohms. Cela est dû au fait que la résolution du microcontrôleur ADC intégré est d'environ 5 mV et que le courant de charge du condensateur dans ce mode est de 25 mA. Si l'ESR mesuré du condensateur dépasse 50 Ohms, l'écran du multimètre affichera une valeur seuil. Le compteur est alimenté par une pile 9 V de taille 6F22, connectée au connecteur X1. La tension de la batterie est fournie à la puce stabilisatrice 78L05 (DA1) avec une tension de sortie de 5 V. Les condensateurs C1 et C2 assurent la stabilité de son fonctionnement. Si possible, il est préférable d'utiliser LP78CZ-05 au lieu de la puce 2950L5.0 - cela réduira la consommation de courant à 1,5 mA en mode repos et à 7,5 mA en mode mesure. Les diodes VD1 et VD2 et une diode Zener VD3 sont utilisées pour protéger les lignes d'entrée/sortie du microcontrôleur contre les pannes lorsqu'un condensateur chargé est connecté. Lors du choix d'une diode Zener VD3, il faut tenir compte du fait qu'à une tension de 5 V, un courant supérieur à 0,5 mA ne doit pas la traverser. Par exemple, vous pouvez utiliser BZX55C5V6. Diodes VD1 et VD2 - toute impulsion de silicium, par exemple des séries KD521, KD522. Mais les diodes 1N4148 ont été choisies en raison du courant direct d'impulsion maximal autorisé plus grand. La diode VD4 peut être remplacée par un cavalier si une polarité incorrecte de connexion de la batterie au connecteur X1 est exclue. En raison de la simplicité de l'appareil, aucun circuit imprimé n'a été développé pour celui-ci, il est assemblé sur une maquette de 26x40 mm. Le microcontrôleur est installé dans le panneau. Lors de la programmation, l'activation de la réinitialisation du microcontrôleur doit être désactivée - la case "MCLR Enable" ne doit pas être cochée, car cette broche est utilisée comme entrée de signal. LED HL1-HL4 - toutes les couleurs de lueur différentes avec une luminosité notable à un courant de 5...6 mA ; dans la copie de l'auteur, DFL-3014RC et DFL-3014LGC d'un diamètre de 3 mm ont été utilisés. Une condition nécessaire est qu'une chaîne de quatre LED connectées en série ne s'allume pas lorsqu'elle est connectée à une source de 5 V, donc quatre LED sont utilisées, bien que seulement deux soient nécessaires pour l'indication. Si la luminosité des LED de différentes couleurs diffère sensiblement, elle est nivelée en sélectionnant les résistances R8 et R9.
Le connecteur X1 est un bloc de contacts provenant d'une batterie de taille 6F22. Les prises X2 et X2 pour connecter un multimètre sont extraites du connecteur d'alimentation de la carte mère de l'ordinateur (Fig. 2). La prise positive X1 ne présente aucune particularité. La prise négative XZ, combinée à l'interrupteur d'alimentation SA3, est une conception faite maison, illustrée à la Fig. 3. L'une des deux bandes de contact à ressort a été retirée et un coussin isolant en fibre de verre d'un côté carré de 4...0,5 mm a été installé à proximité. Un fil à ressort coudé d'un diamètre de 0,6...1 mm y est fixé, remplissant la fonction d'interrupteur d'alimentation SA3. Lorsque la sonde négative du multimètre est insérée dans la prise X1, elle touche le fil à ressort, ce qui entraîne la fermeture du circuit du fil d'alimentation négatif du compteur. Bien sûr, lorsque vous répétez la conception, vous pouvez utiliser n'importe quel interrupteur d'alimentation industriel miniature SA2 et une prise négative, telle que XXNUMX.
Résistance ajustable R7 - SPZ-19a ou miniature similaire. La résistance R3 détermine le courant de charge pour la plage de capacités mesurées jusqu'à 15 µF, il vaut mieux le prendre avec une tolérance de 1% ou le sélectionner à l'aide d'un ohmmètre numérique. La résistance R1, qui détermine le courant de charge pour des capacités supérieures à 15 µF, peut être sélectionnée à partir d'une valeur nominale de 1 kOhm 5%, sa résistance calculée est de 980 Ohms, mais il est tout à fait acceptable de régler 1 kOhm 1% sans sélection, puisqu'une telle capacité est typique des condensateurs à oxyde, et pour eux, la précision mesurant leur capacité de 5% est tout à fait suffisante. L'étalonnage de l'instrument peut être effectué de deux manières. La première méthode consiste à connecter un ou plusieurs condensateurs d'une capacité totale supérieure à 10000 7 μF au compteur et à utiliser la résistance de réglage R1023 pour définir la valeur seuil « 62 » sur l'écran du multimètre. Vous pouvez également connecter un circuit composé d'une résistance de 100 ... 50 Ohm et d'un condensateur de 1000 ... 1 μF à l'entrée du compteur, appuyer sur le bouton SB5 et définir de la même manière la même valeur seuil sur l'écran. Comme le compteur ne reste que XNUMX secondes dans ce mode, cette opération devra peut-être être répétée plusieurs fois. L'erreur d'étalonnage peut être d'environ 3% dans le pire des cas, car elle consiste en des erreurs dans l'oscillateur interne et des différences dans les résistances R1-R3 par rapport aux valeurs calculées. La précision de fréquence de l'oscillateur RC interne du microcontrôleur DD1 déclarée par le fabricant est de ±1 % à une température constante de 25° et de ±2 % dans la plage 0...85 °C. La deuxième méthode consiste à connecter un condensateur à film ou en céramique avec une capacité connue comprise entre 4,7 et 9 μF au compteur et à utiliser la résistance de réglage R7 pour définir la valeur de sa capacité sur l'écran du multimètre. Il est d'abord nécessaire de mesurer la capacité de ce condensateur avec un appareil standard avec une précision d'au moins 1 %. Lors de l'étalonnage à l'aide de cette méthode, la valeur seuil peut différer légèrement de « 1023 ». Le choix de la méthode d'étalonnage n'est pas important - la répartition des lectures de plusieurs copies de l'appareil, étalonnées de différentes manières, n'a pas dépassé 3 %. Bien entendu, seul un condensateur préalablement déchargé doit être connecté au compteur. Lors de la mesure de la capacité des condensateurs à oxyde, la polarité de la connexion doit être respectée. Toucher les pinces de mesure avec vos mains fausse les lectures. Les programmes du microcontrôleur peuvent être téléchargés à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2013/02/van.zip. Auteur : Yu. Vanyushin
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