Litar Meter Kapasiti LED 3-Digit

Projek ini adalah satu lagi peralatan ujian yang sangat berguna bagi penggemar elektronik, dan membina unit ini boleh menjadi sangat menyeronokkan.

Meter kapasitansi adalah peralatan ujian yang sangat berguna kerana membolehkan pengguna memeriksa kapasitor yang diingini dan mengesahkan kesesuaiannya.

Meter digital biasa atau standard kebanyakannya tidak mempunyai kemudahan meter kapasitans, dan oleh itu peminat elektronik harus bergantung pada meter yang mahal untuk mendapatkan kemudahan ini.

Litar yang dibincangkan dalam artikel berikut, menjelaskan meter kapasitansi LED 3 digit yang maju namun murah, yang memberikan pengukuran yang cukup tepat untuk rangkaian kapasitor yang biasanya digunakan di semua litar elektronik kontemporari.

Julat Kapasiti

Reka bentuk litar meter kapasitansi yang dicadangkan menyediakan paparan LED 3 digit, dan mengukur nilai dengan lima julat, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Julat # 1 = 0 hingga 9.99nF
Julat # 2 = 0 hingga 99.9nF
Julat # 3 = 0 hingga 999nF
Julat # 4 = 0 hingga 9.99µF
Julat # 5 = 0 hingga 99.99µF

Julat di atas merangkumi sebilangan besar nilai standard, namun reka bentuknya tidak dapat menentukan nilai yang sangat rendah dari beberapa picofarads, atau kapasitor elektrolitik bernilai tinggi.

Praktikal batasan ini mungkin tidak terlalu membimbangkan kerana kapasitor nilai yang sangat rendah jarang digunakan dalam litar elektronik masa kini, sementara kapasitor yang besar dapat diuji dengan menggunakan beberapa kapasitor bersambung siri, seperti yang akan dijelaskan secara mendalam nanti di perenggan berikut.

Bagaimana ia berfungsi

LED peringatan limpahan digabungkan agar bacaan yang tidak tepat dapat dihalang sekiranya julat yang tidak sesuai dipilih. Peranti ini dipacu melalui bateri 9 volt, dan oleh itu ia benar-benar mudah alih.

Gambar 2 menunjukkan gambarajah litar untuk pengayun jam, pengayun Hz rendah, pengawal logik, dan tahap multivibrator monostabil litar meter kapasitansi LED.

Tahap litar pembilang / pemacu dan limpahan ditunjukkan dalam Rajah seterusnya di atas.

Melihat Gambar 2, IC5 adalah pengatur voltan tetap 5 volt yang menyediakan output 5 volt yang dikawal selia dengan baik dari sumber bateri 9 volt. Keseluruhan litar menggunakan kuasa 5 volt yang diatur ini untuk berfungsi.

Bateri mestilah mempunyai nilai mAh yang tinggi kerana penggunaan litar semasa ini cukup besar sekitar 85 mA. Penggunaan semasa boleh melebihi 100 mA setiap kali sebahagian besar digit dari paparan 3 diterangi untuk paparan.

Pengayun frekuensi rendah dibina di sekitar IC2a ​​dan IC2b yang merupakan gerbang CMOS NOR. Walaupun begitu, dalam rangkaian tertentu IC ini disambungkan sebagai penyongsang asas dan digunakan melalui penyediaan CMOS biasa.

Perhatikan bahawa frekuensi kerja tahap pengayun jauh lebih besar berbanding dengan frekuensi pembacaan yang diberikan, kerana pengayun ini harus menghasilkan 10 kitaran output untuk memungkinkan penyelesaian satu kitaran membaca.

IC3 dan IC4a dikonfigurasi sebagai tahap logik kawalan. IC3 yang merupakan penyahkod / kaunter CMOS 4017, merangkumi 10 output ('0' hingga '9'). Setiap output ini tinggi, berturut-turut, untuk setiap kitaran jam input berturut-turut. Dalam reka bentuk khas ini, output '0' membekalkan jam set semula ke kaunter.

Output '1' kemudian menjadi tinggi dan menukar monostable yang menghasilkan denyut gerbang untuk litar jam / kaunter. Output '2' hingga '8' tidak terhubung, dan selang waktu di mana 2 output ini berubah tinggi membolehkan sedikit masa sehingga denyut pintu dapat selesai dan untuk membolehkan pengiraan selesai.

Output '9' membekalkan isyarat logik yang meletakkan bacaan baru di atas paparan LED, namun logik ini perlu yang negatif. Ini dicapai dengan IC4a yang membalikkan isyarat dari output 9 sehingga diterjemahkan menjadi nadi yang sesuai.

Multivibrator monostable adalah versi CMOS standard yang menggunakan beberapa gerbang NOR 2 input (IC4b dan IC4c). Walaupun reka bentuk monostable yang sederhana, ia menawarkan ciri-ciri yang menjadikannya sangat sesuai dengan aplikasi semasa.

Ini adalah bentuk yang tidak dapat ditarik balik, dan sebagai hasilnya memberikan denyut output yang lebih kecil daripada nadi pencetus yang dihasilkan dari IC3. Fungsi ini sebenarnya kritikal, kerana apabila jenis yang dapat dicabut semula, bacaan paparan paling sedikit mungkin cukup tinggi.

Kapasitansi diri reka bentuk yang dicadangkan cukup minimum, yang penting kerana tahap kapasitansi tempatan yang besar dapat mengganggu atribut linier litar, sehingga menghasilkan paparan paparan terendah yang sangat besar.

Semasa menggunakan, paparan prototaip dapat dilihat dengan membaca '000' di semua 5 julat ketika tidak ada kapasitor yang terhubung melintasi slot pengujian.

Perintang R5 hingga R9 berfungsi sebagai perintang pilihan jarak. Apabila anda mengurangkan rintangan masa sepanjang beberapa dekad, kapasiti masa yang diperlukan untuk bacaan tertentu akan meningkat dalam kenaikan dekad.

Sekiranya kita menganggap bahawa perintang jarak dinilai dengan toleransi sekurang-kurangnya 1%, susunan ini diharapkan dapat memberikan bacaan yang dapat dipercayai. Ini bermaksud, mungkin tidak perlu setiap julat dikalibrasi secara berasingan.

R1 dan S1a dikabelkan untuk menjalankan segmen titik perpuluhan pada paparan LED yang betul, kecuali Range 3 (999nF) di mana petunjuk titik perpuluhan tidak diperlukan. Pengayun jam sebenarnya adalah konfigurasi 555 astabil yang biasa.

Pot RV1 digunakan sebagai pengawal frekuensi jam, untuk mengkalibrasi meter kapasitansi LED ini. Output monostable digunakan untuk mengendalikan pin 4 IC 1, dan pengayun jam akan diaktifkan hanya semasa tempoh gerbang tersedia. Fungsi ini menghilangkan permintaan untuk pintu isyarat bebas.

Sekarang memeriksa Gambar 3, kita dapati litar kaunter berwayar menggunakan 3 CMOS 4011 IC. Ini sebenarnya tidak dikenali dari keluarga logik CMOS yang ideal, namun ini adalah unsur-unsur yang sangat fleksibel yang layak untuk kerap dimakan.

Ini sebenarnya dikonfigurasikan sebagai kaunter naik / turun yang mempunyai input jam individu dan output bawa / pinjam. Seperti yang dapat difahami, potensi untuk digunakan dalam mod penghitung bawah tidak bermakna di sini, oleh itu input jam bawah dihubungkan dengan saluran bekalan negatif.

Ketiga-tiga pembilang dihubungkan mengikut urutan untuk membolehkan paparan 3 digit konvensional. Di sini, IC9 disusun untuk menghasilkan digit yang paling tidak signifikan dan IC7 membolehkan digit yang paling signifikan. The 4011 merangkumi penghitung dekad, penyahkod tujuh segmen, dan tahap pemacu latch / display.

Oleh itu, setiap IC boleh menggantikan pilihan kaunter / pemacu / selak gaya 3 cip TTL khas. Keluarannya mempunyai kekuatan yang cukup untuk menerangi langsung paparan LED katod tujuh segmen biasa yang sesuai.

Walaupun bekalan voltan rendah 5 volt, disarankan untuk menggerakkan setiap segmen paparan LED melalui perintang pengehad arus sehingga penggunaan semasa seluruh unit meter kapasiti dapat disimpan di bawah tahap yang dapat diterima.

Output 'carry' IC7 diterapkan pada input jam IC6, iaitu jenis D ganda dibahagi dengan dua flip / flop. Namun dalam litar tertentu ini hanya satu bahagian IC dilaksanakan. Output IC6 akan bertukar keadaan hanya apabila terdapat beban berlebihan. Ini menunjukkan, jika beban yang berlebihan secara signifikan akan mengakibatkan banyak kitaran output dari IC7.

Menghidupkan secara langsung indikator LED LED1 melalui IC6 agak tidak sesuai, kerana output ini dapat seketika dan LED mungkin dapat menghasilkan hanya beberapa pencahayaan pendek yang mudah dilupakan.

Untuk mengelakkan keadaan ini, output IC7 digunakan untuk menggerakkan rangkaian dasar / set semula bistable yang dibuat dengan memasang kabel sepasang pintu gerbang IC2 yang biasanya kosong, dan kemudian kait menukar penunjuk LED LED1. Kedua IC6 dan kait diset semula oleh IC3 agar litar limpahan bermula dari awal setiap kali bacaan ujian baru dilaksanakan.

Cara Membina

Membina litar meter kapasitansi 3 digit ini adalah untuk memasang semua bahagian dengan betul berbanding susun atur PCB yang diberikan di bawah.

Ingat bahawa IC adalah semua jenis CMOS dan oleh itu sensitif terhadap elektrik statik dari tangan anda. Disarankan untuk mengelakkan kerosakan melalui elektrik statik soket IC. Pegang IC di badan mereka dan tekan ke soket, tanpa menyentuh pin dalam prosesnya.

Penentukuran

Sebelum anda mula mengkalibrasi litar meter kapasitansi LED 3 digit yang terakhir ini, mungkin penting untuk menggunakan kapasitor dengan toleransi ketat dan magnitud yang memberikan kira-kira 50 hingga 100% julat skala penuh meter.

Mari kita bayangkan bahawa C6 telah dimasukkan dalam unit dan digunakan untuk menentukur meter. Sekarang, sesuaikan peranti ke julat # 1 (skala penuh 9,99 nF) dan masukkan pautan langsung di SK2 dan SK4.

Seterusnya, sesuaikan RV1 dengan lembut untuk menggambarkan bacaan 4.7nF yang sesuai pada paparan. Setelah ini selesai, anda mungkin mendapati unit menunjukkan pembacaan yang betul di pelbagai kapasitor.

Walau bagaimanapun jangan harap pembacaan tepat. Meter kapasitansi 3 digit itu sendiri cukup tepat, walaupun, seperti yang telah dibincangkan sebelumnya, ia pasti akan disertai dengan beberapa perbezaan kecil pasti.

Mengapa 3 Paparan LED Digunakan

Banyak kapasitor cenderung mempunyai toleransi yang agak besar, walaupun segelintir varietas mungkin merangkumi kadar ketepatan lebih tinggi dari 10%. Secara praktiknya, pengenalan digit paparan LED ke-3 mungkin tidak dibenarkan sehubungan dengan ketepatan yang diharapkan, namun ia menguntungkan kerana fakta bahawa ia memperluas kapasiti terendah dengan cekap yang dapat dibaca oleh peranti ini sepanjang satu dekad yang lengkap.

Menguji Kapasitor Lama

Sekiranya kapasitor lama diuji dengan peralatan ini, anda mungkin dapat melihat bahawa bacaan digital pada paparan secara beransur-ansur meningkat. Ini tidak semestinya menandakan kapasitor yang rosak, sebaliknya ini mungkin disebabkan oleh kehangatan jari kita menyebabkan nilai kapasitor naik sedikit. Semasa memasukkan kapasitor di slot SKI dan SK2, pastikan memegang kapasitor di badannya, dan bukan di bahagian depannya.

Menguji Kapasitor Nilai Tinggi Overrange

Kapasitor nilai tinggi yang tidak berada dalam jarak meter kapasitansi LED ini, dapat diperiksa dengan menghubungkan kapasitor nilai tinggi secara bersiri dengan kapasitor nilai yang lebih rendah, dan kemudian menguji jumlah kapasitansi siri kedua unit.

Katakan, kita ingin memeriksa kapasitor yang mempunyai nilai 470 µF yang dicetak di atasnya. Ini mungkin dilaksanakan dengan melampirkannya secara bersiri dengan kapasitor 100µF. Maka nilai kapasitor 470 µF dapat disahkan menggunakan formula berikut:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82.5 µF

82.5 µF akan mengesahkan bahawa 470 µF baik-baik saja dengan nilainya. Tetapi andaikan, jika meter menunjukkan bacaan lain seperti 80 µF, itu bermaksud 470 µF tidak OK, kerana nilainya sebenarnya adalah:

(X x 100) / (X + 100) = 80
100X / X + 100 = 80
100X = 80X + 8000
100X - 80X = 8000
X = 400 µF

Hasilnya menunjukkan bahawa kesihatan kapasitor 470µF yang diuji mungkin tidak begitu baik

Dua soket tambahan (SK3 dan SK4) dan kapasitor C6 dapat dilihat dalam rajah. Tujuan SK3 adalah untuk memudahkan elemen ujian dilepaskan dengan menyentuh merentasi SK1 dan SK3 sebelum memasangkannya melintasi SKI dan SK2 untuk pengukuran.

Ini hanya berlaku untuk kapasitor yang mungkin mempunyai kecenderungan untuk menyimpan baki cas apabila dikeluarkan dari litar sebelum ujian. Kapasitor jenis nilai tinggi dan voltan tinggi adalah yang mungkin terdedah kepada masalah ini.

Walau bagaimanapun, dalam keadaan serius kapasitor mungkin perlu dilepaskan dengan lembut melalui perintang pendarahan sebelum mengeluarkannya dari litar. Sebab untuk memasukkan SK3 adalah untuk membiarkan kapasitor yang diuji dibuang dengan menyambung di SK1 dan SK3 sebelum mengujinya di SKI dan SK2 untuk pengukuran.

C6 adalah kapasitor sampel yang berguna dan siap digunakan untuk tujuan penentukuran cepat. Sekiranya kapasitor yang diuji menunjukkan bacaan yang cacat, maka penting untuk beralih ke jarak 1, dan meletakkan pautan pelompat melintasi SK2 ke SK4 sehingga C6 dihubungkan sebagai kapasitor ujian. Seterusnya, anda mungkin ingin memastikan bahawa nilai 47nF yang sah ditunjukkan di atas paparan.

Namun, ada satu perkara yang perlu difahami: Meter dengan sendirinya cukup tepat dalam beberapa% tambah / tolak, selain dari nilai kapasitor yang hampir sama dengan nilai penentukuran. Masalah tambahan ialah bacaan kapasitor mungkin bergantung pada suhu dan beberapa parameter luaran. Sekiranya bacaan kapasitansi menunjukkan sedikit kesalahan yang melebihi nilai toleransi, kemungkinan ini menunjukkan bahawa bahagian itu benar-benar baik, dan tidak mungkin rosak.

Senarai Bahagian