Paaiškintos 2 paprastos talpos matuoklio grandinės - naudojant IC 555 ir IC 74121

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Šiame įraše kalbėsime apie porą lengvų, tačiau labai patogių mažų grandinių dažnio matuoklio ir talpos matuoklio pavidalu, naudojant visur esantį IC 555.

Kaip veikia kondensatoriai

Kondensatoriai yra vienas iš pagrindinių elektroninių komponentų, priklausančių pasyviųjų komponentų šeimai.



Jie plačiai naudojami elektroninėse grandinėse ir praktiškai jokios grandinės negalima sukurti be šių svarbių dalių.

Pagrindinė kondensatoriaus funkcija yra blokuoti nuolatinę srovę ir praleisti kintamąją srovę, arba paprastais žodžiais tariant, bet kokiai gamtoje pulsuojančiai įtampai bus leidžiama praeiti per kondensatorių, o bet kokia poliarizuota ar nuolatinės įtampos įtampa bus blokuojama kondensatorius per įkrovimo procesą.



Kita svarbi kondensatorių funkcija yra elektros energijos kaupimas kraunant ir tiekiant ją atgal į prijungtą grandinę iškrovimo proceso metu.

Minėti du pagrindinės kondensatorių funkcijos yra naudojami įgyvendinant įvairias svarbiausias operacijas elektroninėse grandinėse, kurios leidžia gauti išvestis pagal reikalaujamas projekto specifikacijas.

Vis dėlto skirtingai rezistoriai, kondensatoriai sunku įvertinti įprastais metodais.

Pvz., Paprastas daugiafunkcinis testeris gali turėti daug matavimo funkcijų, tokių kaip OHM skaitiklis, voltmetras, ampermetras, diodų testeris, hFE testeris ir kt., Tačiau gali tiesiog neturėti iliuzijos talpos matavimo funkcija .

Matoma, kad talpos matuoklio ar induktyvumo matuoklio ypatybės yra tik aukščiausios klasės multimetruose, kurie tikrai nėra pigūs ir ne kiekvienas naujas mėgėjas gali būti suinteresuotas jį įsigyti.

Čia aptarta grandinė labai efektyviai sprendžia šias problemas ir parodo, kaip sukurti paprastą nebrangų talpos kaupiklį dažnio matuoklis kurią bet kuris elektroninis naujokas gali pastatyti namuose ir naudoti numatytai naudingai programai.

Grandinės schema

IC 555 dažnio matuoklio grandinės schema

Kaip dažnis veikia nustatant talpą

Remiantis paveikslu, IC 555 sudaro visos konfigūracijos šerdį.

Šis universalus žirgo lustas yra sukonfigūruotas standartiškiausiu režimu, ty monostabiliu multivibratoriaus režimu.
Kiekviena teigiama impulso smailė, naudojama įėjime, kuris yra IC kaištis Nr. 2, sukuria stabilų išėjimą su tam tikru iš anksto nustatytu fiksuotu periodu, kurį nustato iš anksto nustatytas P1.

Tačiau kiekvienam pulso smailės kritimui monostabilus atstatomas ir automatiškai įsijungia su sekančiu atkeliavusiu piku.

Tai sukuria tam tikrą vidutinę IC išvesties vertę, kuri yra tiesiogiai proporcinga taikomo laikrodžio dažniui.

Kitaip tariant, IC 555, kurį sudaro keli rezistoriai ir kondensatoriai, išvestis integruoja impulsų seriją, kad gautų stabilią vidutinę vertę, tiesiogiai proporcingą taikomam dažniui.

Vidutinę vertę galima lengvai nuskaityti arba parodyti per judantį ritės skaitiklį, sujungtą per rodomus taškus.

Taigi aukščiau pateiktas rodmuo suteiks tiesioginį dažnio nuskaitymą, todėl mes turime tvarkingo išvaizdos dažnio matuoklį.

Naudojant dažnį talpai matuoti

Dabar, žiūrėdami į žemiau pateiktą kitą paveikslą, galime aiškiai pamatyti, kad pridėjus išorinį dažnio generatorių (IC 555 astable) prie ankstesnės grandinės, skaitiklis tampa įmanoma interpretuoti kondensatoriaus vertes per nurodytus taškus, nes šis kondensatorius tiesiogiai veikia arba yra proporcingas laikrodžio grandinės dažniui.

paprasta IC 555 pagrindu veikianti talpos matuoklio grandinė

Todėl dabar išėjime rodoma grynojo dažnio vertė atitiks kondensatoriaus, prijungto per aukščiau aptartus taškus, vertę.

Tai reiškia, kad dabar mes turime du vienoje grandinėje, kuri gali išmatuoti talpą ir dažnį, naudodama tik keletą IC ir keletą atsitiktinių elektroninių dalių. Su nedidelėmis modifikacijomis grandinę galima lengvai naudoti kaip tachometrą arba kaip RPM skaitiklio įrangą.

Dalių sąrašas

  • R1 = 4K7
  • R3 = GALI BŪTI KINTAMAS 100K PODAS
  • R4 = 3K3,
  • R5 = 10K,
  • R6 = 1K,
  • R7 1K,
  • R8 = 10K,
  • R9, R10 = 100K,
  • C1 = 1uF / 25V,
  • C2, C3, C6 = 100n,
  • C4 = 33uF / 25V,
  • T1 = BC547
  • IC1, IC2 = 555,
  • M1 = 1 V FSD skaitiklis,
  • D1, D2 = 1N4148

Talpos matuoklis naudojant IC 74121

Ši paprasta talpos matuoklio grandinė suteikia 14 tiesiškai kalibruotų talpos matavimo diapazonų, nuo 5 pF iki 15 uF FSD. S1 naudojamas kaip nuotolio jungiklis ir veikia kartu su S4 (s1 / x10) ir S3 (x l) arba S2 (x3). IC 7413 veikia kaip pakeliamas osciliatorius kartu su R1 ir C1 – C6, kurie veikia kaip dažnį nustatantys elementai.

Šis etapas įjungia IC 74121 (monostabilų multivibratorių), kad generuotų asimetrinę kvadratinę bangą, kurios pasikartojančio dažnio whse reikšmę nustato dalys R1 ir C1 – C6, o veikimo ciklą nustato R2 (arba R3) ir Cx .

Tipinė šios kvadratinės bangos įtampos vertė kinta tiesiškai keičiantis darbo ciklui, kuris savo ruožtu modifikuojamas tiesiškai atsižvelgiant į Cs vertę, R2 / R3 (s10 / x I) vertę ir dažnį (nustatytą S1 jungiklio padėtis).

Galutinio diapazono parinkimo jungikliai S3j ..- xl) ir 52 (x3) iš esmės įterpia rezistorių nuosekliai su skaitikliu. Konfigūracija aplink „IC 74121“ kaiščius 10 ir 11 kaiščius bei „Cx“ turi būti kuo trumpesnė ir standesnė, kad būtų užtikrinta, jog klastojimo talpa čia būtų minimali ir be svyravimų. P5 ir P4 naudojami nepriklausomam nulio kalibravimui mažos talpos diapazonams. Visiems aukštesniems diapazonams pakanka kalibravimo, atlikto „Oreset P3“. F.s.d. kalibravimas yra gana paprastas.

Iš pradžių nelitinkite C6 grandinėje, o pritvirtinkite virš gnybtų, pažymėtų nežinomu kondensatoriumi Cx. Įdėkite S1 į 3 padėtį, S4 į x1 padėtį ir S2 uždarytą (s3). Tai nustatoma 1500 pF f.s.d. Dabar C6 bus paruoštas naudoti kaip kalibravimo etalono vertė. Tada puodą P1 pakoreguojame, kol skaitiklis iššifruoja 2/3 f.s.d. Tada S4 galima perkelti į „x 10“ padėtį, S2 laikyti atvirą ir S3 uždaryti (x1). Tai lyginama su 5000 pF f.s.d., dirbant su C6 kaip nežinomu kondensatoriumi. Šių pilnų nustatymų rezultatas turėtų sudaryti 1/5 fs.d.

Kita vertus, galite įsigyti tiksliai žinomų kondensatorių asortimentą, juos naudoti per Cx taškus, tada tinkamai sureguliuoti įvairius puodus, kad kalibravimas būtų tvirtinamas skaitiklio skalėje.

PCB dizainas

Kita paprasta, bet tiksli talpos matuoklio grandinė

Kai kondensatoriui per rezistorių įvedama pastovi įtampa, kondensatoriaus krūvis padidėja eksponentiškai. Bet jei tiekimas per kondensatorių yra iš pastovios srovės šaltinio, kondensatoriaus krūvis padidėja beveik tiesiškai.

Šis principas, kai kondensatorius įkraunamas tiesiškai, čia naudojamas žemiau aptartame paprastame talpos matuoklyje. Jis skirtas matuoti kondensatoriaus vertes, gerokai viršijančias daugelio panašių analoginių skaitiklių diapazoną.

Naudodamas nuolatinės srovės maitinimą, skaitiklis nustato laiką, kurio reikia, kad nežinomo kondensatoriaus krūvis būtų papildytas tam tikra žinoma etalonine įtampa. Skaitiklis pateikia 5 viso diapazono 1,10, 100, 1000 ir 10 000 µF diapazonus. 1 µF skalėje nesunkiai buvo galima išmatuoti net mažas 0,01 µF talpos vertes.

Kaip tai veikia.

Kaip parodyta paveiksle, D1, D2, R6, Q1 dalys ir vienas iš R1 – R5 rezistorių suteikia 5 pastovios srovės tiekimo per jungiklį S1A pasirinkimą.

Kai S2 laikomas nurodytoje padėtyje, ši pastovi srovė yra trumpai įžeminta per S2A. Kai S2 įjungiamas pakaitiniu pasirinkimu, pastovi srovė yra nukreipiama į bandomą kondensatorių per BP1 ir BP2, o tai priverčia kondensatorių įkrauti linijiniu režimu.

Operacinis stiprintuvas IC1 pritvirtintas kaip lyginamasis elementas, o jo įvesties kaištis (+) pritvirtintas prie R8, kuris nustato etaloninės įtampos lygį.

Kai tik tiesiai didėjantis bandomojo kondensatoriaus krūvis pasiekia keliais milivoltais didesnį nei (-) IC1 įvesties kaištį, jis akimirksniu perjungia palyginamąją galią iš +12 voltų į -12 voltų.

Dėl to komparatoriaus išvestis suaktyvina pastovios srovės šaltinį, pagamintą naudojant D3, D4, D5, R10, R11 ir Q2 dalis.

Tuo atveju, jei S2A yra įjungtas į žemę, kaip ir S2B, dėl to sutrinka kondensatoriaus C1 gnybtai, paverčiant potencialą per C1 iki nulio. Kai S2 yra atviroje būsenoje, pastovi srovė, praeinanti per C1, įjungia C1 įtampą linijiškai.

Kai dėl įtampos per tiriamą kondensatorių komparatorius persijungia, diodas D6 pasislenka priešingai. Šis veiksmas sustabdo C1 tolesnį įkrovimą.

Kadangi C1 įkrovimas vyksta tik tol, kol lyginamojo išėjimo būsena tiesiog pasikeičia, reiškia, kad jame sukurta įtampa turėtų būti tiesiogiai proporcinga nežinomo kondensatoriaus talpos vertei.

Siekiant užtikrinti, kad C1 neišskristų, kol skaitiklis M1 matuoja jo įtampą, skaitikliui M1 yra integruota didelės impedanso buferinė pakopa, sukurta naudojant IC2.

Rezistorius R13 ir skaitiklis M1 sudaro apie 1 V FSD pagrindinį voltmetro monitorių. Jei reikia, nuotolinis voltmetras gali būti naudojamas su sąlyga, kad jo visas diapazonas yra mažesnis nei 8 voltai. (Jei naudojate tokio tipo išorinį skaitiklį, būtinai nustatykite R8 1 µF diapazone, kad tiksliai identifikuotas 1 µF kondensatorius atitiktų 1 voltų rodmenį.)

Kondensatorius C2 naudojamas siekiant neutralizuoti Q1 pastovios srovės tiekimo svyravimus, o R9 ir R12 naudojami apsaugoti veikimo stiprintuvus tuo atveju, jei maitinimo nuolatinė srovė išjungiama tuo metu, kai bandomasis kondensatorius ir C1 yra įkraunami, arba priešingu atveju jie galėtų pradėti išsikrauti per op amperus, o tai padaro žalos.

Dalių sąrašas

PCB dizainas

Kaip kalibruoti

Prieš tiekdami maitinimą į talpos matuoklio grandinę, naudokite smulkų atsuktuvą, kad matuoklio M1 adatą tiksliai nustatytumėte iki nulio lygio.

Tiksliai žinomą kondensatorių pastatykite maždaug 0,5 ir 1,0 µF, esant +/- 5%. Tai veiktų kaip „kalibravimo stendo ženklas“.

Prijunkite šį kondensatorių per BP1 ir BP2 (teigiama BP1 pusė). Nustatykite diapazono jungiklį S1 į padėtį „1“ (matuoklyje turėtų būti rodoma visa 1 µF skalė).

Padėkite S2, kad atjungtumėte įžeminimo laidą nuo dviejų grandinių (Q1 kolektoriaus ir Cl). Dabar M1 matuoklis pradės aukštesnį judesį ir nusistovės pagal konkretų rodmenį. Perjungus S2 atgal, skaitiklis turi nukristi žemyn ties nulio įtampos žyma. Dar kartą pakeiskite S2 ir patvirtinkite skaitiklio rodmenis.

Arba pereikite prie S2 ir sureguliuokite R8, kol pamatysite skaitiklį, rodantį tikslią 5% kondensatoriaus kalibravimo vertę. Aukščiau nurodytos tik vienos kalibravimo sąrankos pakaks likusiems diapazonams.




Pora: Paprasta automobilio įsilaužimo signalizacijos grandinė Kitas: Sukurkite paprastas tranzistorių grandines