Измерения емкости конденсаторов классический прибор и на Arduino

Этот девайс осуществляет измерения емкости конденсаторов от 1 пФ до 15000 мкФ, измерения Uстаб у стабилитронов, а также используется для проверки полупроводниковых приборов, транзисторов, диодов. Кроме того измерительным прибором можно проверять высоковольтные конденсаторы на токи утечки.

Схематично, в виде блоков измерительное устройство показано на первом рисунке ниже. Измеритель емкости и остального состоит из трех блоков. Блок первый — предназначен для определения номинала емкостей емкостей от 0,5 до 15000 мкФ, блок второй — соответственно от 1 пФ до 0,5 мкФ, блок 3 — источник питания.

На второй схеме (рисунок два) приведена схема измерения оксидных конденсаторов (блок 1). Схема взята из статьи измеритель емкости оксидных конденсаторов. которая была напечатана в журнале Радио, 1996, N11, ну мы лишь добавили резисторы R1 и R5 для увеличения верхнего предела измерений емкости до 15000 мкФ. Переменное напряжение частотой 50 Гц подается на делители напряжения, выполненные на резисторах R1-R8, и через переключатель поддиапазона измерения SA4 следует на неинвертирующий вход микросхемы DA1. Переменное напряжение выпрямляется диодами VD1-VD4, которые включены в цепь отрицательной обратной связи DA1.

Благодаря этому операционный усилитель, работает в режиме компаратора. По мере открывания диодов коэффициент усиления по переменному току уменьшается. Выпрямленное напряжение с выводов 4, 5 блока 1 поступает через контакты 3, 1 и 6, 4 SA3 (рис.1) на измерительный прибор РА1. Установка “0” производится резистором R2 перед измерением. При подключении измеряемого конденсатора к гнездам ХЗ происходит шунтирование реактивным сопротивлением конденсатора опорного напряжения. Величина остаточного напряжения отображается на РА1. Конденсаторы С1, СЗ, С5 (рис.2) — “антипаразитные”, исключающие самовозбуждение DA1. Элементы схемы должны выбираться из соотношений:

R1/R5=R2/R6=R3/R7=R4/R8
R4/R3=10 R2/R1=10

От этих соотношений зависит погрешность шкалы на разных диапазонах. Диоды VD3, VD4 на рис.1 служат для защиты схемы от пробоя возможным остаточным напряжением измеряемого конденсатора. На третьем рисунке показана схема измерения емкостей от 1 пФ до 0,5 мкФ (блок 2), которая представляет собой генератор на микросхеме DD1. Элементы DD1.1, DD1.2 — собственно генератор, а DD1.3 и DD1.4 — буферный каскад. Предел измерения выбирается переключателем SA2, тем самым изменяется генерируемая частота. Измеряемый конденсатор подключается к гнезду Х2 (рис.1), через него подается переменное напряжение на диоды VD1, VD2 (рис.З), выпрямляется и поступает через SA3 на измерительный прибор. Схема блока питания показана на рис.4. Напряжение питания поступает через тумблер “Сеть” SA1 (рис.1) и предохранитель FU1 (рис.4) на обмотку I трансформатора Т1.

Переменное напряжение с обмотки II выпрямляется VD1, С1 и VD2, С2. На выводах блока 2 и 3 получается постоянное напряжение +8. ..12 В для питания блока 1. Цепь R1, VD3, СЗ, С4 стабилизирует напряжение 5,6 В для питания блока 2. Диоды VD4...VD7 и конденсатор С5 блока 3 обеспечивают выпрямление сетевого напряжения до 300 В. Конденсатор С5 выбран небольшой емкости, a R2, R3 включены в схеме таким образом по соображениям безопасности. С контактов 8, 9 блока 3 напряжение поступает через VD1 на разъем Х1. При подключении кХ1 проверяемого диода в прямом направлении светодиод VD1 ярко светится, при обратном включении он погашен. Это говорит о его исправности. При подключении высоковольтных конденсаторов, например, МБМ 0,1 мк (400 В) к Х1 светодиод вспыхивает кратковременно, гаснет, и больше не горит.

измерение емкости - схема устройства

Это говорит о “целости” конденсатора (но не о емкости). Так как напряжение на Х1 — порядка 300 В, измеряемые диоды и конденсаторы должны быть с рабочим напряжением не менее 200 В. Ток через светодиод VD1 не превышает 10 мА, поэтому кХ1 можно подключать для проверки стабилитроны. Стабилизируемое напряжение контролируют авометром. Поскольку на Х1 высокое напряжение, пользоваться его “услугами” следует с осторожностью. Конструктивно прибор выполнен на трех платах из фольгмрованного стеклотекстолита. Корпус прибора спаян из двустороннего стеклотекстолита, что обеспечивает хорошую экранировку. Для удобства пользования к гнездам Х1 и ХЗ при необходимости подключают провода от обычного авометра.

Измерение емкости конденсатора на Arduino

Вариант первый измерение емкости в интервале от 0.1 мкФ до 3900 мкФ.

Скетч для такого прибора измерителя емкости на основе Arduino, вы можете посмотреть по ссылке выше.

Пример результатов измерения емкости электролитического конденсатора 470 мкФ, вы можете увидеть на рисунке ниже:

В первом столбце вы можете увидеть постоянную времени конденсатора, а номинал емкости находится во втором столбце. Единицы будут автоматически изменяться с микрофарад на нанофарады. Учтите, что с большими номиналами конденсаторов Arduino потребуется больше времени для вычисления результатов измерения. Это связано с тем, что более крупные значения емкости имеют большие постоянные времени. Например, чтоб измерить таким прибором, конденсатор емкостью 3900 мкФ может потребовать до минуты времени.