|
3. Руководство пользователя
Перед началом работы прибор рекомендуется заземлить с помощью
специального контакта на задней панели прибора. Заземление прибора требуется не
только из соображений безопасности, но и для улучшения помехозащищенности и
точности измерений.
Подключите прибор к сети 220 В 50 Гц. Включите питание прибора
переключателем на передней панели.
Выберите нужный диапазон измерения нажатием одной из кнопок "мкФ",
"нФ", "пФ". Выбор диапазона подтверждается индикатором слева от кнопки.
Подсоедините щупы прибора к гнезду на передней панели. С помощью
прижимных контактов щупов подключите измеряемую емкость к прибору. При
измерении емкости оксидных (электролитических) конденсаторов соблюдайте
полярность включения конденсатора. Контакт с красным проводом должен быть
подключен к плюсовой обкладке конденсатора.
Нажмите кнопку "Пуск". Процесс измерения емкости сопровождается
кратковременным (менее 1 с.) свечением индикатора, расположенного над кнопкой
"Пуск". По окончании свечения индикатора можно считывать показания прибора.
Если результат измерения выражается только разрядом единиц (т. е. три
старших разряда показывают "000"), следует провести повторное измерение,
выбрав младший по порядку диапазон измерения. В таком случае точность
измерения будет выше.
Если при нажатии кнопки "Пуск" индикатор над кнопкой не загорается или
загорается с большой задержкой (более 5 с.), это также свидетельствует о том, что
диапазон измерения выбран неправильно. В этом случае следует провести
повторное измерение в старшем по порядку диапазоне измерения.
Аналогично, если в процессе измерения обнаруживается переполнение
старшего (левого) разряда индикатора, следует переключиться в старший по
порядку диапазон и произвести повторное измерение.
В случае необходимости подстройки (калибровки) прибора, следует
открутить винты на боковых панелях прибора, снять кожух, и включить прибор.
Соблюдайте правила электробезопасности при работе с открытым прибором. Не
прикасайтесь к токоведущим элементам конструкции.
Подключите эталонный (калибровочный) конденсатор к входу прибора.
Поверните отверткой ротор подстроечного резистора R16 (См. Схему
электрическую принципиальную блока компараторов и генератора опорной
частоты). Проверьте показания прибора. Добейтесь соответствия показаний
прибора номиналу эталонного конденсатора.
4. Описание электрической принципиальной схемы прибора
В приборе использован принцип измерения емкости по времени разрядки
конденсатора. Для повышения точности измерения выбран верхний (наиболее
крутой) участок экспоненциальной функции, описывающей процесс разрядки
конденсатора.
Конструктивно прибор разделен на 4 блока:
блок компараторов и генератора
опорной частоты,
блок счетчика и индикации,
блок управления,
блок питания.
Процесс измерения начинается с зарядки исследуемого конденсатора (См. схему блока компараторов и генератора опорной частоты). Ток
зарядки ограничивается резистором R68. Когда конденсатор зарядится до
необходимого напряжения, блок управления отключает зарядку, и начинается
процесс разрядки конденсатора через один из резисторов R7, R9, R11 в
зависимости от выбранного диапазона измерения. Измерение времени разрядки
происходит в интервале значений напряжений на конденсаторе приблизительно от
4,5 В (начало отсчета) до 3,8 В (окончание отсчета). На инвертирующем входе
компаратора DA1 потенциометром R10 установлено напряжение 4,5 В, а на
соответствующем входе компаратора DA2 потенциометром R16 установлено
напряжение 3,8 В (приблизительно). Подстройка напряжения на этом входе
производится при калибровке прибора. Выходы компараторов согласованы с ТТЛ.
Напряжение с исследуемого конденсатора поступает на неинвертирующие входы
обоих компараторов. Пока напряжение на конденсаторе выше 4,5 В на выходах
обоих компараторов лог.1. Когда напряжение на разряжающемся конденсаторе
пересечет порог 4,5 В на выходе DA1 установится лог.0. Этот перепад напряжения
с помощью цепочки C2, R6, R8 дает импульс отрицательной полярности на входе
установки RS-триггера (DD5.1, DD5.2). Триггер переключается, и на его выходе
устанавливается лог.1, которая открывает ключ импульсов опорной частоты
(DD1.4). Начинается подсчет импульсов. Когда напряжение на конденсаторе
пересечет нижний порог, установится лог.0 на выходе компаратора DA2. Цепочка
C3, R13, R14 сформирует импульс отрицательной полярности на входе сброса RS-
триггера. Триггер сбросится, лог.0 на его выходе запретит прохождение импульсов
генератора опорной частоты на счетчик. Цепочка C4, R15 устанавливает исходное
состояние триггера при включении питания.
Генератор опорной частоты 8 кГц состоит из собственно генератора DD1.1...
DD1.3, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором на 8 МГц, и
делителя частоты на 1000, который состоит из трех декадных делителей DD2...
DD4. Логический элемент DD1.4 используется в качестве электронного ключа,
управляющего прохождением импульсов генератора опорной частоты на счетчик.
Блок счетчика и индикации не претерпел существенных изменений в
сравнении с исходной схемой. Только применение светодиодных индикаторов с
общим анодом (вместо индикаторов с общим катодом) привело к замене микросхем
дешифраторов К514ИД1 на КР514ИД2.
Четыре двоично-десятичных счетчика DD6...DD9 включены последовательно
и образуют четырехразрядный десятичный счетчик. На выходе каждой декады
установлены дешифраторы DD10...DD13, которые формируют сигналы управления
семисегментными светодиодными индикаторами HG1...HG4.
Счетчик производит подсчет импульсов, поступающих на его вход через
электронный ключ DD1.4 c генератора опорной частоты. В начале каждого цикла
измерения емкости блок автоматики формирует импульс положительной
полярности (сигнал "Сброс счетчика") на входах R0&R0 счетчиков DD6...DD9 и
обнуляет их.
Имеющийся у дешифраторов (DD10...DD13) вход управление гашением
индикаторов не используется, поэтому в процессе измерения наблюдается
кратковременное быстрое переключение сегментов индикаторов.
Блок управления состоит из схемы выбора диапазона измерения и триггера
запуска. Схема выбора диапазона представляет собой три RS-триггера,
соединенные друг с другом таким образом, что при установке одного из триггеров
другие триггеры сбрасываются. Каждый триггер фиксирует выбор одного из трех
диапазонов измерения "мкФ" (DD15.1, DD15.2), "нФ" (DD15.3, DD16.1), "пФ"
(DD17.1, DD16.2).
При нажатии на кнопку S1 "мкФ" соответствующий триггер устанавливается,
т. е. на выходе верхнего по схеме логического элемента (DD15.1) появляется лог.1,
а на выходе нижнего элемента (DD15.2) - лог.0. Перепад напряжения на инверсном
выходе триггера от 1 к 0 после конденсаторов C27 и С29 дает импульсы
отрицательной полярности на входах сброса двух других триггеров, поэтому они
сбрасываются. Аналогичные процессы происходят по нажатию кнопок S2 "нФ" и
S3 "пФ". К выходу каждого из трех триггеров через транзисторные ключи VT1,
VT3, VT5 подключены обмотки реле K1, K2, K3 и светодиодные индикаторы VD2,
VD4, VD6. Контакты реле коммутируют к исследуемому конденсатору один из
трех разрядочных резисторов R7 10 Ом (при включенном диапазоне "мкФ"), R9 10
кОм (при включенном диапазоне "нФ"), R11 10 MОм (в диапазоне "пФ").
Цепочка С24, R46 обеспечивает установку схемы выбора диапазона
измерения в положение "мкФ" сразу после включения питания прибора.
Триггер запуска (DD17.2, DD16.3) и связанные с ним элементы обеспечивают
необходимую последовательность включения отдельных узлов прибора в каждом
цикле измерения. При нажатии на кнопку S4 "Пуск" триггер устанавливается, т. е.
на выходе элемента DD17.2 появляется лог.1. Этот сигнал поступает на входы
сброса счетчиков (DD6...DD9) и обнуляет их, подготавливая таким образом
счетчик к последующему подсчету импульсов. Одновременно сигнал поступает на
базы транзисторов VT7 и VT8. Реле K4 в коллекторной цепи транзистора VT7
контактом K4.1 замыкает цепь зарядки исследуемого конденсатора. Конденсатор
начинает заряжаться. Как только напряжение на конденсаторе превысит порог
переключения компаратора DA1, на выходе компаратора установится лог.1. Этот
сигнал ("Сброс запуска") возвращается на вход сброса триггера запуска и
возвращает его в исходное состояние. При этом отменяется сигнал сброса
счетчиков, разрывается цепь зарядки исследуемого конденсатора. Конденсатор
начинает разряжаться, и когда напряжение на нем станет ниже порога
переключения компаратора DA1, начнется процесс измерения емкости, описанный
выше.
Установка триггера запуска в правильное (т. е. сброшенное) исходное
состояние после включения питания прибора обеспечивается цепочкой C31, R67.
Одной из причин нестабильности работы исходной схемы прибора была
конструкция блока питания. При питании цифровых и аналоговых узлов прибора от
одного источника напряжения цифровые микросхемы создают значительные
помехи по цепям питания для аналоговых микросхем, что влечет за собой снижение
точности измерения. Чтобы уменьшить негативное влияние цифровых узлов на
аналоговые, прибор снабжен раздельными источниками напряжения для питания
цифровых и аналоговых микросхем. Оба источника дают одинаковое напряжение -
5 В. Каждый из источников имеет собственный выпрямитель, стабилизатор
напряжения и собственную разводку проводников питания на печатных платах.
Потенциалы аналогового и цифрового общих проводов уравниваются только за
счет соединения на плате блока питания.
Максимальный общий ток потребляемый схемой прибора от блока питания не
превышает 800 мА, и зависит сильно от числа зажженных сегментов индикаторов.
На плате каждого из блоков прибора имеются конденсаторы, блокирующие
взаимные помехи по цепям питания. В составе каждого фильтра имеется один
оксидный конденсатор емкостью 22 мкФ и несколько керамических конденсаторов
емкостью 0,1 мкФ для фильтрации высокочастотных помех.
5. Схема электрическая принципиальная
Блок компараторов и генератора опорной частоты
Блок счетчика и индикации
Блок управления
Блок питания
6. Список комплектующих элементов
|
Обозначение элемента |
Название элемента |
Тип, Номинал
|
|
R1...R4 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 750 Ом |
|
R5, R6, R12, R13, R15, R46, R51, R52, R54, R57, R58, R60, R63, R64, R65, R67 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 3 кОм |
|
R7 |
Резистор |
С2-23-0,5 Вт 10 Ом |
|
R8, R14 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 12 кОм |
|
R9 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 10 кОм |
|
R11 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 10 МОм |
|
R10, R16 |
Резистор |
СП5-3 15 кОм |
|
R17...R45, R49, R55, R61, R70, R71 |
Резистор |
С2-23-0,25 Вт 150 Ом |
|
R68 |
Резистор |
С2-23-2 Вт 3 Ом |
|
R47, R50, R53, R56, R59, R62, R66, R69 |
Резистор |
С2-23-0,125 Вт 1,5 кОм |
|
C1, C2, C3, C27...C30 |
Конденсатор |
КМ6 0,01 мкФ |
|
C4, С24, С31 |
Конденсатор |
К50-6 10 мкФ 15 В |
|
C5, С11, C14, C32, C36, |
Конденсатор |
К50-6 22 мкФ 15 В |
|
C6...C10, C12, C13, C15...C23, C33...C35, C37 |
Конденсатор |
КМ6 0,1 мкФ |
|
C38...C41 |
Конденсатор |
К50-35 2200 мкФ 6 В |
|
VT1...VT8 |
Транзистор |
КТ315Б |
|
VD1, VD3, VD5, VD6 |
Диод |
КД503А |
|
VD2, VD4, VD6 |
Светодиод |
АЛ307ГМ |
|
VD8, VD10 |
Светодиод |
АЛ307БМ |
|
VD9, VD11 |
Выпрямитель |
КЦ405А |
|
HG1...HG4 |
Индикатор |
AЛС321Б |
|
DD1, DD15, DD17 |
Микросхема |
К555ЛА3 |
|
DD2...DD4 |
Микросхема |
К155ИЕ1 |
|
DD5, DD16 |
Микросхема |
К555ЛА4 |
|
DD6...DD9 |
Микросхема |
К555ИЕ2> |
|
DD10...DD13 |
Микросхема |
КР514ИД2 |
|
DA1, DA2 |
Микросхема> |
К554CA3 |
|
DA3, DA4 |
Микросхема |
КР142ЕН5В |
|
ZQ1 |
Резонатор кварцевый |
8 МГц |
7. Список использованной литературы
1. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -
Л.: Энергоатомиздат, 1988.
2. Курочкина Л. А. Цифровой измеритель емкости оксидных конденсаторов. -
Радио, 1988, №8, с. 50 - 52; №9, с. 52 - 53.
3. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной
технике: Справочник. Под ред. Б. Н. Файзулаева, Б. В. Тарабрина. - М.: Радио и
связь, 1987.
4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. Под ред.
С. В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.
5. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - Челябинск:
Металлургия, Челябинское отд., 1989.
6. Шульц Ю. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практика:
Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
|
|
 |
