Розробка для гуртка радіоконструкторів - Прилад для вимірювання ємності конденсаторів
Початківцю радіоаматору бажано мати у своїй «лабораторії» прилад для вимірювання ємності конденсаторів. У радіоаматорській практиці часто необхідно виміряти ємність конденсаторів. У технічній літературі є багато схем вимірювачів ємності конденсаторів. Найбільш прості вимірювачі ємності конденсаторів вдається виготовити з використанням моста Уінстона, проте шкалу потенціометра моста необхідно градуювати, а це важко для радіоаматорів-початківців. Значно простіше виготовити вимірювач ємності з прямим відліком за шкалою міліамперметра. Такий прилад дає меншу точність вимірів, близько 3…4 % при виміріваннях наприкінці шкали, проте це для радіоаматорів цілком підходить. Схеми таких приладів також є у технічній літературі. Автори пропонують свій варіант приладу, що дозволяє вимірювати ємність конденсаторів від 2-х пф до 1 мкф. Принципова схема приладу вимірювання ємності конденсаторів наведено на рис. 1. Основу приладу становить генератор прямокутних імпульсів, виконаний мікросхемі DD1. Частота генератора змінюється відповідно до обраної межі вимірювань і змінюється по діапазонам від 10,85 МГц до 400 Гц. Вихідний імпульсний сигнал проходить через ємність, що вимірюється, випрямляється і подається на стрілочний прилад РА1 з лінійною шкалою на 1 мА. Мілліамперметр на
1 мА легко одержати з мікроамперметра на 100 мкА, підключивши до нього шунт. Автори використали мікроамперметр типу М265М на 100 мкА із опором рамки приладу Rпр. = 900 Ом- і при цьому шунт (R8) повинен мати 100 Ом, як показано на схемі рис. 1. При цьому значення виміряної ємності відповідають шкалі мікроамперметра з урахуванням певного множника на кожному з піддіапазонів, крім першого. На першому піддіапазоні (I), "50 пф" показання приладу необхідно ділити на 2. На другому (II) піддіапазоні "100 пф" показання приладу необхідно зчитувати безпосередньо, тобто показання приладу множити на 1. На третьому (III) піддіапазоні, "1000 пф" показання приладу необхідно множити на 10. На четвертому (IV) піддіапазоні, "10000 пф" показання приладу необхідно множити на 100. На п'ятому (V) піддіапазоні, "100000 пф" показання приладу необхідно множити на 1000. На шостому (VI) піддіапазоні "1000000 пф" показання приладу необхідно множити на 10000. Практично це дуже просто; припустимо, що вимірювання проводимо на VI піддіапазоні, тобто кінець шкали це 1 мкф. - прилад показує 47 - значить конденсатор має ємність 0,47 мкф, і т.д. необхідності. Живиться прилад стабільнимнапругою ±5 В. Якщо немає у радіоаматора такого джерела живлення, то можна зібрати найпростіший стабілізатор напруги за схемою, наведеною на рис. 2. Через стабілізатор напруги прилад можна живити від джерела ±(9…12) В. Зокрема, для живлення можна використовувати батарею «КРОНА-ВЦ». Прилад споживає струм 20 мА, при живленні напругою ±9 В. На кожному піддіапазоні застосовано «своє» налаштування кінця шкали за зразковими конденсаторами.Зразкові конденсатори С8…С13 бажано взяти з допуском за ємністю ±0,5 %. Як показує практика, проводити підстроювання доводиться переважно після виготовлення приладу. Однак, перед використанням приладу слід натиснути кнопку SB1 («калібрування») і переконатися, що на всіх піддіапазонах стрілка приладу показує «100». Змінні резистори необхідно застосувати групи А, тобто лінійна залежність зміни опору резистора від кута повороту ручки потенціометра. Налаштування зводиться до виставлення стрілки приладу РА1 на «100» за допомогою регулювання потенціометрів на кожному піддіапазоні при підключеному зразковому конденсаторі, тобто натиснутою кнопкою SB1. Якщо немає мікроамперметра М265М на 100 мкА, можна застосувати й інші типи приладів. Можливо застосувати міліамперметри на 1 мА, типів М265М, М2003, М264М, М2001, М2002, М42100, або мікроамперметри на 100 мкА з відповідними шунтами: М2003 на 100 мкА0 М2002 на 100 мкА (Rпр. = 900 Ом), із шунтом на 100 Ом;М494 на 100 мкА (Rпр. = 700 Ом), з шунтом на 77,7 Ом та інші. При необхідності величину опору шунта можна обчислити за такою формулою: Rш = (Iпр. × Rпр.)/ (Інов. – Iпр), де Iпр. -максимальний струм приладу, в мА без шунта (0,1 мА); Rпр.- опір головки приладу (для М265М - 900 Ом, прилад на 100 мкА), та Iнов. - струм приладу з шунтом; отримаємо Rш.- в Ом. Якщо купувати мікроамперметр на ринку, то доцільно перевірити справність за допомогою найпростішого гальванічного елемента, конструкція якого наведена на рис. 3. При накладенні на пластину з алюмінію або оцинкованої жерсті зволоженою водою паперу; зверху на папір покласти пластину з міді, то отримаємо гальванічний елемент: з мідної пластини знімається напруга позитивної полярності, а з алюмінієвої або оцинкованої пластини напруга негативної полярності. При правильній полярності підключення приладу до гальванічного елементу, отримаємо відхилення стрілки на 20...100, залежно від хімічного складу зволожувача.Обсяг пластин, як основа сірникової коробки - можна взяти монети, наприклад, 50 Cent (FUNF EURO CENT) – замість мідної пластини та 50 h (REPUBLIKA CESKAR) або 25 BANI (MOLDOVA), замість алюмінієвої пластини. Можливо також взяти елемент живлення на 1,5 і подати напругу на прилад через резистор на 15 кОм, при цьому в ланцюгу протікатиме струм 94 мкА, при Rпр. = 900 Ом. Конструкція приладу може бути найрізноманітнішою. Габарити її в основному залежать від типу застосованого мікроамперметра, міліамперметра. В авторському варіанті, застосований мікроамперметр типу М265М та стабілізатор напруги всередині корпусу; прилад має розміри 180×130×80 мм. Прилад безвідмовно служить вже кілька десятиліть.
