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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE C-testeur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Dans un atelier de radio amateur, à côté de divers instruments de mesure, le "C-tester" (ST) peut prendre une place modeste, mais tout à fait légitime, pour mesurer la capacité électrique des condensateurs "microfarad". Il n'est pas souvent nécessaire de mesurer la capacité de tels condensateurs. Par conséquent, avec ST, il est censé utiliser des appareils externes: un chronomètre ou une horloge avec une trotteuse et, dans certains cas, un milliampèremètre à limites multiples (testeur). Cela permet d'obtenir la simplicité ultime, la petite taille et le faible coût de ST. Assemblé selon le schéma illustré à la Fig. 1, il ne nécessite pas de réglage, d'étalonnage, de sélection de pièces et fournira une erreur de mesure relative ne dépassant pas ± 10% (à l'exclusion de l'erreur des appareils externes) dans la plage de 5. ..10000 μF. Une telle erreur de mesure pour ces condensateurs est acceptable dans la plupart des cas pratiques. Si nécessaire, il peut être considérablement réduit.
Dans le schéma ST, le principe de détermination indirecte de la capacité électrique d'un condensateur est mis en œuvre au moment de sa décharge de la tension initiale à une tension finale, qui est dans une relation fixe avec la tension initiale. Avec une tension initiale égale à E, la tension aux bornes du condensateur U lors de sa décharge obéit à l'équation : U \uXNUMXd E e -t/RC, (1) d'où C = t/R * 1/(/nE - /nU), (2) Admettons : t = RC. (3) En substituant la valeur de t de (3) dans la formule (1), on obtient : U = E / e, (4) c'est-à-dire, sous réserve de la condition de formule (4), la capacité de (3) est déterminée comme suit : C = t / R. (5) Ainsi, selon la formule (5), avec une tension initiale égale à E et une tension finale calculée selon la formule (4), la valeur de la capacité mesurée est directement proportionnelle au temps t. Prenons la résistance de la résistance R égale à 1 MΩ. Ensuite, la capacité du condensateur conformément à la formule (5) sera déterminée par C = t 10 -6 (F) = t (µF), (6) c'est-à-dire la capacité du condensateur C en microfarads est numériquement égale au temps de sa décharge t en secondes. Le ST fournit trois gammes de mesure de capacité avec des multiplicateurs de dix jours x1, x10, x100 et des résistances de décharge avec des résistances de 1 MΩ, 100 kΩ, 10 kΩ, respectivement. Dans cet esprit, la formule (6) ressemblera à C = tn, (7) où : C - capacité, μF ; n est le multiplicateur de plage (1, 10 ou 100). ST est organisé et fonctionne comme suit. Le condensateur mesuré est connecté aux bornes "Cx" (respecter la polarité pour les condensateurs polaires). Le condensateur avec l'une de ses sorties à travers une chaîne de contacts normalement fermés des boutons SB1, SB2, SB3, marqués "x1", "x10" et "x100", la résistance R4, qui limite le courant de charge du condensateur, et le commutateur d'alimentation SA1 est connecté à la source d'alimentation G1. L'autre sortie du condensateur est connectée au fil commun par les bornes "lut" et "case", fermées par un cavalier (le cavalier n'est pas représenté sur la Fig. 1). Lorsque l'alimentation est mise sous tension avec l'interrupteur à bascule SA1, le condensateur est chargé à la tension d'alimentation. C'est la tension initiale. L'amplificateur opérationnel DA1 est connecté selon le circuit comparateur de tension. Son entrée inverseuse est connectée au condensateur mesuré et l'entrée non inverseuse est connectée au diviseur de tension R5, R6, au point de division duquel une tension est fixée égale à U \u2,718d E / e, où E est la puissance tension d'alimentation, V ; e est la base du logarithme népérien (e=1). C'est la tension finale. Dans l'état initial, avec un condensateur complètement chargé, la tension à la sortie du comparateur est basse, le transistor VT1 est fermé et la LED HL1 est éteinte. En appuyant et en maintenant l'un des boutons (SB2, SB3 ou SB1), le condensateur mesuré est connecté à la résistance correspondante R2, R3 ou R5, et sa décharge commence. Lorsque la tension aux bornes du condensateur devient égale à la tension du diviseur R6-R6, le comparateur commute, la tension à sa sortie est fixée à environ 1 V, le transistor VT1 s'ouvre et la LED HL1 s'allume. Le temps t en secondes est mesuré à partir du moment où le bouton est enfoncé jusqu'au moment où la LED s'allume. Vous pouvez maintenant relâcher le bouton. Le condensateur à travers la chaîne de contacts normalement fermés des boutons SB2, SB3, SB4 et la résistance RXNUMX se rechargera et la LED s'éteindra. Lors de la mesure de la capacité, le choix de l'un ou l'autre bouton est arbitraire et n'est déterminé que par la commodité de la synchronisation. La mesure peut être démarrée à partir de n'importe quel bouton, mais au plus tôt 10 s après la mise sous tension ou le relâchement du bouton précédemment enfoncé. Ce temps est nécessaire pour une charge fiable du condensateur mesuré. Après la mesure, avant de déconnecter le condensateur des bornes "Cx", couper l'alimentation avec l'interrupteur à bascule "ON". Dans ce cas, le condensateur sera déchargé à travers les contacts fermés de l'interrupteur à bascule SA1, la résistance R4 et le cavalier sur les bornes "lyt". Lors de la mesure de la capacité des condensateurs à oxyde (électrolytique), il est parfois nécessaire de prendre en compte leur courant de fuite Iut, ce qui peut introduire une erreur significative dans le résultat de la mesure (le résultat sera inférieur à la valeur réelle). La correction de la situation permettra l'introduction du coefficient Kut, en fonction du condensateur lyt et de la plage de n sélectionnée. Appliquée à ST, en tenant compte du courant de fuite du condensateur, la formule (7) ressemble à ceci : С = tn Kut, (8) où : С est la capacité du condensateur, μF ; Kut - facteur de correction Kut = 1 + (Iut / nE), n - multiplicateur de plage (1, 10 ou 100); Iut - courant de fuite, μA ; E - tension d'alimentation, V. La tension d'alimentation est approximativement égale à 9 V. Alors Kut = 1 + (Iut / n9). Il est facile de calculer le coefficient Kut à l'aide de cette formule, mais il est plus facile d'utiliser le graphique de sa dépendance au courant de fuite Iyt, illustré à la Fig. 2.
Le courant de fuite du condensateur est mesuré avec un milliampèremètre connecté aux bornes "Iyt" au lieu d'un cavalier. La connexion du milliampèremètre doit être effectuée hors tension. Lorsque l'interrupteur d'alimentation est allumé, le courant de charge du condensateur au premier instant peut atteindre 20 mA, puis chute à une certaine valeur déterminée par la fuite du condensateur. En régime permanent, le courant de fuite peut aller de quelques fractions de microampère à 20 mA (pour un condensateur cassé). Ceci doit être pris en compte lors du réglage de la limite de mesure du milliampèremètre au moment de la mise sous tension. Lors de la mesure du courant de fuite des condensateurs électrolytiques, il est nécessaire de les maintenir sous tension (train) pendant un certain temps jusqu'à ce que la valeur du courant soit établie. Pendant ce temps, le condensateur est non seulement chargé, mais également "formé", modifiant sa capacité. Les types de pièces utilisées peuvent être quelconques. Les résistances R1, R2, R3, R5, R6 doivent avoir une tolérance de résistance ne dépassant pas ±5 %. La puce K140UD8 peut être remplacée par une puce K140UD6 ou K140UD12 (y compris le brochage). Sur le panneau CT sont installés: interrupteur à bascule SA1, boutons SB1, SB2, SB3, bornes "Cx", "Iut" et LED HL1. Le TC est alimenté par une pile 9 V, consommant un courant de 6 mA. Si vous souhaitez réduire l'erreur de mesure, vous devez installer des résistances R1, R2, R3 avec des résistances aussi proches que possible des valeurs spécifiées dans le schéma. Il faut également sélectionner les valeurs des résistances R5 et R6 pour que la condition R5/R6 = 1,72 soit respectée. Il peut réduire l'erreur de mesure de 3 %. Et vous pouvez le faire. Connectez une source de tension constante réglable aux bornes "Сх+" et "Housing", en respectant la polarité, réglez sa sortie sur une tension égale à la tension de batterie mesurée multipliée par un facteur de 0,368. Par exemple, à E = 9,21 V, la tension aux bornes "Cx" doit être réglée égale à U = 9,21 * 0,368 = 3,39 (V). Il n'est pas nécessaire d'appuyer sur les boutons, les bornes "Cx-" et "Iyt" doivent être libres. ST s'allume. Dans ce cas, si la LED est allumée, une résistance variable d'une résistance de 6 kOhm est allumée en série avec la résistance R1, et en la réglant, on trouve le seuil auquel la LED s'allume et s'éteint. Si la LED est éteinte, les étapes ci-dessus doivent être effectuées en incluant une résistance variable en série avec la résistance R5. La résistance de la résistance variable est mesurée et une résistance fixe avec la même résistance est ajoutée. Avec ce mode de sélection, le biais technologique des tensions d'entrée de l'amplificateur opérationnel DA1 sera compensé, ce qui est également une source d'erreur, bien que faible. La méthode de mesure du temps t détermine directement la précision de la mesure de capacité. Pour mesurer le temps, vous pouvez utiliser un chronomètre, la trotteuse d'une horloge, un point clignotant sur l'affichage de l'horloge numérique, ou vous pouvez, si vous n'avez pas besoin d'une plus grande précision, simplement compter les secondes. Une diminution de la capacité mesurée d'un condensateur par rapport à sa valeur nominale peut être due à une augmentation du courant de fuite. Si la LED ne s'éteint pas lorsque l'interrupteur d'alimentation est allumé, le condensateur mesuré présente soit un court-circuit, soit une fuite très importante. Lorsque, après avoir appuyé sur le bouton "x1", la LED s'allume sans délai, le condensateur est soit ouvert, soit a perdu sa capacité. Dans tous les cas, il est possible de tirer une conclusion sur l'adéquation du condensateur. La plage de mesure de capacité donnée au début de l'article est conditionnelle. En principe, il n'est pas limité à ces chiffres et peut être étendu dans les deux sens sans aucune modification du circuit. Seule la plage de mesure du temps par un instrument externe sera étendue. Il est possible que l'erreur de mesure des petites capacités augmente en raison de la difficulté de mesurer de petits intervalles de temps. littérature
Auteur : V. Gusarov, Minsk ; Publication : radioradar.net
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