شرح دارتين بسيطتين لمقياس السعة - باستخدام IC 555 و IC 74121

في هذا المنشور سوف نتحدث عن دائرتين من الدوائر الصغيرة السهلة والمفيدة للغاية في شكل مقياس التردد ومقياس السعة باستخدام IC 555 في كل مكان.

كيف تعمل المكثفات

المكثفات هي أحد المكونات الإلكترونية الرئيسية التي تندرج تحت عائلة المكونات السلبية.

تُستخدم على نطاق واسع في الدوائر الإلكترونية ولا يمكن فعليًا إنشاء أي دائرة بدون إشراك هذه الأجزاء المهمة.

تتمثل الوظيفة الأساسية للمكثف في منع التيار المستمر وتمرير التيار المتردد أو بكلمات بسيطة ، أي جهد ينبض في الطبيعة سيسمح له بالمرور عبر مكثف وأي جهد غير مستقطب أو على شكل تيار مستمر سيتم حظره بواسطة مكثف خلال عملية الشحن.

وظيفة أخرى مهمة للمكثفات هي تخزين الكهرباء عن طريق شحنها وإعادتها إلى دائرة متصلة بعملية التفريغ.

ما ورد أعلاه الوظائف الرئيسية للمكثفات تستخدم لتنفيذ مجموعة متنوعة من العمليات الحاسمة في الدوائر الإلكترونية التي تمكن من الحصول على مخرجات حسب المواصفات المطلوبة للتصميم.

لكن على عكس المقاومات والمكثفات يصعب قياسها بالطرق العادية.

على سبيل المثال ، قد يحتوي جهاز multitester العادي على العديد من ميزات القياس المضمنة مثل مقياس OHM ، ومقياس الفولتميتر ، ومقياس التيار الكهربائي ، واختبار الصمام الثنائي ، واختبار hFE ، وما إلى ذلك ، ولكن قد لا يكون لديه الخادع. ميزة قياس السعة .

يُنظر إلى ميزة مقياس السعة أو مقياس الحث على أنها متاحة فقط في النوع المتطور من المقاييس المتعددة التي هي بالتأكيد ليست رخيصة الثمن وقد لا يكون كل هواة جدد مهتمًا بشراء واحد.

الدائرة التي تمت مناقشتها هنا تعالج هذه القضايا بشكل فعال للغاية وتوضح كيفية بناء نائب مكثف بسيط وغير مكلف تردد متر والتي يمكن تصنيعها في المنزل من قبل أي مبتدئ إلكتروني واستخدامها للتطبيق المفيد المقصود.

مخطط الرسم البياني

كيف يعمل التردد لاكتشاف السعة

بالإشارة إلى الشكل ، يشكل IC 555 قلب التكوين بأكمله.

تم تكوين هذه الشريحة متعددة الاستخدامات لحصان العمل في أكثر وضع قياسي لها وهو وضع الهزاز المتعدد الأحادي.
كل ذروة موجبة للنبضة المطبقة عند الإدخال الذي هو دبوس رقم 2 من IC تخلق إخراجًا ثابتًا مع بعض الفترة الثابتة المحددة مسبقًا التي تم تعيينها مسبقًا P1.

ومع ذلك ، في كل سقوط في ذروة النبض ، تتم إعادة الضبط الأحادي ويتم تشغيله تلقائيًا مع وصول الذروة التالية.

هذا يولد نوعًا من القيمة المتوسطة عند خرج IC والتي تتناسب طرديًا مع تردد الساعة المطبقة.

بمعنى آخر ، يدمج خرج IC 555 الذي يتكون من عدد قليل من المقاومات والمكثفات سلسلة النبضات لتوفير قيمة متوسطة ثابتة تتناسب طرديًا مع التردد المطبق.

يمكن قراءة متوسط ​​القيمة أو عرضها بسهولة عبر مقياس ملف متحرك متصل عبر النقاط الموضحة.

لذا فإن القراءة أعلاه ستعطي قراءة مباشرة للتردد ، لذلك لدينا مقياس تردد ذو مظهر أنيق تحت تصرفنا.

استخدام التردد لقياس السعة

الآن بالنظر إلى الشكل التالي أدناه يمكننا أن نرى بوضوح أنه بإضافة مولد تردد خارجي (IC 555 ثابت) إلى الدائرة السابقة ، يصبح من الممكن جعل المقياس يفسر قيم المكثف عبر النقاط المشار إليها ، لأن هذا المكثف مباشرة يؤثر أو يتناسب مع تردد دائرة الساعة.

لذلك ، فإن قيمة التردد الصافي المعروضة الآن عند الإخراج سوف تتوافق مع قيمة المكثف المتصل عبر النقاط التي تمت مناقشتها أعلاه.

هذا يعني أن لدينا الآن دائرتان في دائرة واحدة يمكنها قياس السعة والتردد ، باستخدام بضع دوائر متكاملة وبعض الأجزاء الإلكترونية غير الرسمية. مع القليل من التعديلات ، يمكن استخدام الدائرة بسهولة كمقياس سرعة الدوران أو كمعدات عداد RPM.

قائمة الاجزاء

• R1 = 4K7
• R3 = يمكن أن يكون متغيرًا 100 ألف وعاء
• R4 = 3K3,
• R5 = 10 كيلو ،
• R6 = 1 ك ،
• R7 1 ك ،
• R8 = 10 كيلو ،
• R9 ، R10 = 100 ك ،
• C1 = 1 فائق التوهج / 25 فولت ،
• C2 ، C3 ، C6 = 100n ،
• C4 = 33uF/25V,
• T1 = BC547
• IC1 ، IC2 = 555 ،
• M1 = 1 فولت FSD متر ،
• D1 ، D2 = 1N4148

مقياس السعة باستخدام IC 74121

توفر دائرة مقياس السعة البسيطة هذه 14 نطاق قياس معايرة خطيًا للسعة ، من 5 pF إلى 15 uF FSD. يتم استخدام S1 كمفتاح نطاق ، ويعمل بالتعاون مع S4 (s1 / x10) و S3 (x l) أو S2 (x3). يعمل IC 7413 مثل مذبذب مستقر ، مع R1 و C1 إلى C6 والتي تعمل كعناصر تحديد التردد.

تعمل هذه المرحلة على تنشيط IC 74121 (هزاز متعدد أحادي الاستقرار) بحيث يولد موجة مربعة غير متماثلة بتردد متكرر يتم تحديد قيمة whse بواسطة الأجزاء R1 و C1 إلى C6 ودورة عمل كما هو محدد بواسطة R2 (أو R3) و Cx .

تتغير القيمة النموذجية لجهد الموجة المربعة خطيًا مع تغيير دورة العمل ، والتي بدورها يتم تعديلها خطيًا بناءً على قيمة Cs وقيمة R2 / R3 (s10 / x I) والتردد (الذي تم تحديده بواسطة موقف التبديل S1).

يقوم محدد النطاق النهائي بتبديل S3j ..- xl) و 52 (x3) بشكل أساسي بإدخال المقاوم في سلسلة مع جهاز القياس. يجب أن يكون التكوين حول السنون 10 والدبوس 11 من IC 74121 ، وبالنسبة لـ Cx قصيرًا وصلبًا قدر الإمكان ، لضمان أن السعة الشاردة هنا ضئيلة وبدون تقلبات. يتم استخدام P5 و P4 لمعايرة صفرية مستقلة لنطاقات السعة المنخفضة. بالنسبة لجميع النطاقات الأعلى ، فإن المعايرة التي أجراها oreset P3 كافية فقط. م. المعايرة مباشرة نوعًا ما.

لا تقم أولاً بلحام C6 في الدائرة بدلاً من إرفاقه فوق المحطات التي تحمل علامة Cx للمكثف غير المعروف. ضع S1 في الموضع 3 ، S4 في الموضع x1 و S2 مغلق (s3) يتم إعداد هذا لنطاقات 1500 pF f.s.d. الآن ، يصبح C6 جاهزًا للتطبيق كقيمة لعلامة المعايرة. بعد ذلك ، يتم تعديل الوعاء P1 حتى يتم فك شفرات المتر 2/3 من fs.d. بعد ذلك ، يمكن نقل S4 إلى الموضع 'x 10' ، و S2 مفتوحًا و S3 مغلق (x1) مقارنة بـ 5000 pF f.s.d. ، أثناء العمل مع C6 كمكثف غير معروف. يجب أن توفر نتيجة هذا الإعداد الكامل 1/5 fs.d.

من ناحية أخرى ، يمكنك شراء مجموعة متنوعة من المكثفات المعروفة بدقة واستخدامها عبر نقاط Cx ثم ضبط الأواني المختلفة لإصلاح المعايرات على قرص العداد بشكل مناسب.

تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

حلبة أخرى لمقياس السعة بسيطة ولكنها دقيقة

عندما يتم تطبيق جهد ثابت على مكثف من خلال المقاوم ، تزداد شحنة المكثف بطريقة أسية. ولكن إذا كان العرض عبر مكثف من مصدر تيار ثابت ، فإن شحنة المكثف تُظهر زيادات خطية إلى حد كبير.

يتم استخدام هذا المبدأ الذي يتم فيه شحن المكثف خطيًا هنا في مقياس السعة البسيط الذي تمت مناقشته أدناه. إنه مصمم لقياس قيم المكثف خارج نطاق العديد من المقاييس التناظرية المماثلة.

باستخدام مصدر تيار ثابت ، يحدد المقياس الوقت الذي يحتاجه لاستكمال الشحنة عبر مكثف غير معروف إلى جهد مرجعي معروف. يوفر المقياس 5 نطاقات كاملة من 1،10 و 100 و 1000 و 10000 درجة فهرنهايت. على مقياس 1-µF ، يمكن قياس قيم السعة الصغيرة مثل 0.01 µF دون صعوبة.

كيف تعمل.

كما هو معروض في الشكل ، توفر الأجزاء D1 و D2 و R6 و Q1 وأحد المقاومات عبر R1 إلى R5 اختيارات 5 للإمداد الحالي الثابت من خلال المفتاح S1A.

عندما يكون S2 في الموضع المحدد ، يتم اختصار هذا التيار الثابت إلى الأرض عبر S2A. عندما يتم تبديل S2 في الاختيار البديل ، يتم دفع التيار الثابت إلى المكثف قيد الاختبار ، عبر BP1 و BP2 ، مما يفرض شحنة المكثف في الوضع الخطي.

يتم توصيل Op amp IC1 كمقارن ، مع توصيل دبوس الإدخال (+) بـ R8 ، والذي يعمل على إصلاح مستوى الجهد المرجعي.

بمجرد أن تصل الشحنة المتزايدة الخطية عبر المكثف قيد الاختبار ، إلى بضعة ملي فولت أعلى من (-) دبوس الإدخال من IC1 ، فإنها تقوم على الفور بتبديل خرج المقارنة من +12 فولت إلى -12 فولت.

يؤدي هذا إلى إخراج المقارنة لتنشيط مصدر تيار ثابت مصنوع باستخدام الأجزاء D3 و D4 و D5 و R10 و R11 و Q2.

في حالة تحويل S2A إلى الأرض ، تمامًا مثل S2B ، ينتج عن ذلك تقصير أطراف المكثف C1 ، مما يؤدي إلى تحويل الإمكانات عبر C1 إلى الصفر. مع S2 في الحالة المفتوحة ، يؤدي التمرير المستمر عبر C1 إلى زيادة الجهد عبر C1 بطريقة خطية.

عندما يتسبب الجهد عبر المكثف قيد الاختبار في تبديل المقارنة ، ينتج عن الصمام الثنائي D6 تحويل منحاز عكسي. هذا الإجراء يمنع C1 من الشحن أكثر من ذلك.

نظرًا لأن شحن C1 يحدث فقط حتى النقطة التي تتغير فيها حالة خرج المقارنة ، فهذا يعني أن الجهد المتطور عبره يجب أن يكون متناسبًا بشكل مباشر مع قيمة السعة للمكثف غير المعروف.

للتأكد من أن C1 لا يفرغ بينما يقيس العداد M1 جهده ، يتم دمج مرحلة عازلة عالية المقاومة ، تم إنشاؤها باستخدام IC2 ، للمتر M1.

يشكل المقاوم R13 والمتر M1 جهاز قياس الفولتميتر الأساسي بحوالي 1 V FSD. عند الحاجة ، يمكن استخدام مقياس الفولتميتر عن بعد بشرط أن يتميز بنطاق كامل يقل عن 8 فولت. (في حالة دمج هذا النوع من العدادات الخارجية ، تأكد من ضبط R8 على النطاق 1-µF ، بحيث يتوافق مكثف 1-µF المحدد بدقة مع قراءة 1 فولت.)

يتم استخدام المكثف C2 لمواجهة تذبذب التيار الثابت Q1 ، ويتم استخدام R9 و R12 لحماية أمبير المرجع في حالة إيقاف تشغيل التيار المستمر أثناء الوقت الذي يتم فيه شحن المكثف قيد الاختبار و C1 ، أو وإلا يمكنهم بدء التفريغ من خلال أمبير المرجع ، مما يؤدي إلى حدوث ضرر.

قائمة الاجزاء

تصاميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

كيفية المعايرة

قبل توفير الطاقة لدائرة عداد السعة ، استخدم مفك براغي دقيق لضبط إبرة العداد M1 بدقة إلى مستوى الصفر.

ضع مكثفًا معروفًا بدقة حول 0.5 و 1.0 درجة فهرنهايت عند +/- 5٪. سيكون هذا بمثابة 'علامة مقعد المعايرة'.

اربط هذا المكثف عبر BP1 و BP2 (الجانب الإيجابي لـ BP1). اضبط مفتاح النطاق S1 على الموضع '1' (يجب أن يعرض المقياس مقياسًا كاملًا من 1 إلى فهرنهايت).

ضع S2 لفصل الرصاص الأرضي عن الدائرتين (مجمع Q1 و Cl). سيبدأ عداد M1 الآن حركة راقية ويستقر عند قراءة محددة. يجب أن يؤدي تبديل S2 للخلف إلى سقوط المقياس لأسفل عند علامة صفر فولت. قم بتغيير S2 مرة أخرى وقم بتأكيد القراءة الراقية للعداد.

بدلاً من ذلك ، قفز S2 وقم بضبط R8 حتى تجد المقياس الذي يوضح القيمة الدقيقة لـ 5٪ من معايرة المكثف. سيكون إعداد المعايرة الوحيد أعلاه كافياً تمامًا للنطاقات المتبقية.