Приставка - микрофарадметр для МК-161

Приставка к ЭКВМ "Электроника МК-161" для измерения ёмкости оксидных конденсаторов.

Идея устройства взята из статьи "Микрофарадметр" А. Топникова, опубликованной в журнале "Радио" №2 за 2008 год. Принцип работы устройства заключается в измерении времени заряда измеряемого конденсатора заданным током до опорного напряжения.

Приставка имеет два поддиапазона измерения: 5..500мкФ с дискретностью 5мкФ и 50 ... 50000мкФ с дискретностью 50мкФ, переключение поддиапазонов происходит автоматически. Реальный диапазон измерения ограничен разбросом емкостей конденсаторов +50-20%, и на практике составляет 6,8...33000мкФ. Точность измерения составляет не менее 4% на верхних краях поддиапазонов.

Время измерения конденсаторов ёмкостью до 500 мкФ не превышает 1,5с, до 5000мкФ - 3с. Время измерения конденсатора максимальной ёмкости не превышает 12с. Относительно большое время измерения связано с ограниченной мощностью источника питания МК-161.

Схема устройства изображена на рисунке:

Краткое описание работы устройства.

Устройство состоит из двух генераторов тока 0,5мА R7R8VT2VD4VD5R9 и 5мА VD1VD2R2R3R4VT1, транзисторного ключа для разряда измеряемого конденсатора VD3R5R6VT3VD6 и компаратора образцового напряжения, построенного на операционном усилителе DA1 и ключе R13R14VT4R15. Образцовое напряжение +1В получено из +5В опорного напряжения АЦП с помощью делителя R11R12.

Управление устройством организовано программно.

Сначала на выходы SELECT_IN и AUTOFEED подаются высокие логические уровни на время 100мс, при этом транзистор VT3 разряжает измеряемый конденсатор. Далее, низким логическим уровнем на выходе SELECT_IN включается генератор тока 0,5мА ( первый поддиапазон ). Если сразу после этого напряжение на конденсаторе превысит 1В ( низкий логический уровень на входе BUSY ), считается что конденсатор в обрыве. Как только напряжение на конденсаторе достигнет 1В, по времени заряда рассчитывается ёмкость и прекращается заряд. Если в течении 1с конденсатор не зарядился до 1В, подачей высоких логических уровнней выходы SELECT_IN и AUTOFEED на время 100мс конденсатор разряжается вновь. Далее, низким логическим уровнем на выходе AUTOFEED включается генератор тока на 5 мА ( второй поддиапазон ). При достижении напряжения на конденсаторе 1В ёмкость рассчитывается как для первого поддиапазона. Если в течении 10с напряжение на конденсаторе меньше 1В, считается, что конденсатор пробит.

Для работы приставки необходима программа.

Программу нужно загружать с 0-й страницы. В/О, С/П.

К клеммам приставки с соблюдением полярности подключается конденсатор ( если смотреть на приставку со стороны зажимов, минус слева плюс справа, см. фото ), и нажимается любая клавиша, кроме С/П.

ВНИМАНИЕ! ПЕРЕД ИЗМЕРЕНИЕМ НЕОБХОДИМО РАЗРЯДИТЬ КОНДЕНСАТОР!

Фото приставки:

Во время измерения выдаётся сообщение:

Если конденсатор отсутствует или его ёмкость меньше 5мкФ, программа сообщает его об обрыве:

Если клеммы замкнуты перемычкой или ёмкость конденсатора больше 50000мкФ ( такие конденсаторы на практике попадаются сравнительно редко ) программа считает, что конденсатор пробит:

Ну а если конденсатор исправен, а его ёмкость укладывается в диапазон измерения, на экране появляется измеренная ёмкость конденсатора.

Измеренная ёмкость конденсатора 330мк х 50В:

Измеренная ёмкость конденсатора 4700мк х 25В:

Также, можно измерять ёмкость целых батарей из конденсаторов:

Конструкция и детали.

Приставка собрана на плате размером 50 х 60 мм из односторонне фольгированного текстолита толщиной 1,5 мм. Разводка платы и расположение деталей приставки:

Схему, разводку платы и расположение деталей приставки можно взять из архива Резисторы - МЛТ-0,125, конденсаторы C1,C2 - К10-17, C3 - К50-35. Диоды VD1-VD6 - КД521, КД522; транзисторы VT1,VT2 - КТ3107, VT4 - КТ3102 с любыми буквенными индексами. В качестве компаратора DA1 гарантированно работает КР140УД1408.

Налаживание устройства.

Приставку подключают к источнику питания напряжением 9 - 12В ( или с помощью соединительного кабеля к разъёму ВУ МК-161 ). Высокоомным вольтметром ( с входным сопротивлением не менее 10 МОм ) измеряют напряжение на инверсном входе микросхемы DA1 ( 2-й вывод ) и подбором резистора R11 устанавливают его равным 1В. Далее, к зажимам подключают миллиамперметр на 10мА. Далее соединяют вход приставки SELECT_IN с общим проводом ( или подают на него низкий логический уровень с соответствующего выхода МК-161 ) и подбором резистора R7 устанавливают ток 0,5мА. Потом отключают SELECT_IN от общего провода и соединяют с общим проводом вход AUTOFEED ( или снимают с низкий логический уровень с выхода SELECT_IN и подают его на выход AUTOFEED МК-161 ) и подбором резистора R5 устанавливают ток 5мА. Не отключая миллиамперметра, проверяют напряжение на выходе микросхемы DA1 ( 6-й вывод ) Если напряжение больше 2В - неисправна микросхема. Если после отключении миллиамперметра напряжение на выходе меньше 6В - неисправна микросхема. Наконец, приставку с помощью соединительного кабеля подключают к разъёму ВУ МК-161 ( калькулятор должен быть выключен ), включают калькулятор, запускают программу и проверяют устройство измерением ёмкости заведомо исправных конденсаторов. На этом, налаживание устройства можно считать законченным.

З.Ы. Корректирующий конденсатор C1 можно не подключать - у меня схема вполне нормально работает и без него.

Сайт работает на микрокомпьютере