Explication des 2 circuits de compteurs de capacité simples - Utilisation des IC 555 et IC 74121

Dans cet article, nous parlerons de quelques petits circuits faciles mais très pratiques sous la forme d'un fréquencemètre et d'un capacimètre utilisant l'omniprésent IC 555.

Comment fonctionnent les condensateurs

Les condensateurs sont l'un des principaux composants électroniques appartenant à la famille des composants passifs.

Ceux-ci sont largement utilisés dans les circuits électroniques et pratiquement aucun circuit ne peut être construit sans impliquer ces parties importantes.

La fonction de base d'un condensateur est de bloquer le courant continu et de faire passer le courant alternatif ou, en termes simples, toute tension pulsée par nature sera autorisée à passer à travers un condensateur et toute tension non polarisée ou sous la forme d'un courant continu sera bloquée par un condensateur à travers le processus de charge.

Une autre fonction importante des condensateurs est de stocker l'électricité par le biais de la charge et de la renvoyer à un circuit attaché par le processus de décharge.

Les deux ci-dessus principales fonctions des condensateurs sont utilisés pour mettre en œuvre une variété d'opérations cruciales dans les circuits électroniques qui permettent d'obtenir des sorties selon les spécifications requises de la conception.

Cependant contrairement à résistances, condensateurs sont difficiles à mesurer par des méthodes ordinaires.

Par exemple, un multimètre ordinaire peut avoir de nombreuses fonctionnalités de mesure incluses, comme un OHM, un voltmètre, un ampèremètre, un testeur de diode, un testeur hFE, etc. mais peut tout simplement ne pas avoir l'illusoire fonction de mesure de capacité .

La caractéristique d'un capacimètre ou d'un inductance est considérée comme disponible uniquement dans les types de multimètres haut de gamme qui ne sont certainement pas bon marché et tous les nouveaux amateurs ne pourraient pas être intéressés à en acheter un.

Le circuit discuté ici aborde très efficacement ces problèmes et montre comment construire une simple capacité bon marché cum fréquencemètre qui peut être construit à la maison par n'importe quel novice en électronique et utilisé pour l'application utile prévue.

Schéma

Comment la fréquence fonctionne pour détecter la capacité

En référence à la figure, l'IC 555 forme le cœur de toute la configuration.

Cette puce polyvalente pour chevaux de travail est configurée dans son mode le plus standard qui est le mode multivibrateur monostable.
Chaque pic positif de l'impulsion appliquée à l'entrée qui est la broche n ° 2 du circuit intégré crée une sortie stable avec une période fixe prédéterminée définie par le préréglage P1.

Cependant, pour chaque baisse du pic de l'impulsion, le monostable se réinitialise et se déclenche automatiquement avec le pic d'arrivée suivant.

Cela génère une sorte de valeur moyenne à la sortie du circuit intégré pour laquelle est directement proportionnelle à la fréquence de l'horloge appliquée.

En d'autres termes, la sortie de l'IC 555 qui se compose de quelques résistances et condensateurs intègre la série d'impulsions pour fournir une valeur moyenne stable directement proportionnelle à la fréquence appliquée.

La valeur moyenne peut être facilement lue ou affichée sur un compteur à bobine mobile connecté aux points indiqués.

Ainsi, la lecture ci-dessus donnera une lecture directe de la fréquence, nous avons donc un fréquencemètre soigné à notre disposition.

Utilisation de la fréquence pour mesurer la capacité

En regardant maintenant la figure suivante ci-dessous, nous pouvons clairement voir qu'en ajoutant un générateur de fréquence externe (IC 555 astable) au circuit précédent, il devient possible de faire en sorte que le compteur interprète les valeurs d'un condensateur aux points indiqués, car ce condensateur directement affecte ou est proportionnel à la fréquence du circuit d'horloge.

Par conséquent, la valeur de fréquence nette maintenant affichée à la sortie correspondra à la valeur du condensateur connecté aux points discutés ci-dessus.

Cela signifie que nous avons maintenant un circuit deux en un qui peut mesurer la capacité ainsi que la fréquence, en utilisant seulement quelques circuits intégrés et quelques pièces électroniques occasionnelles. Avec peu de modifications, le circuit peut être facilement utilisé comme tachymètre ou comme équipement de compteur de régime.

Liste des pièces

• R1 = 4K7
• R3 = PEUT ÊTRE VARIABLE POT 100K
• R4 = 3K3,
• R5 = 10K,
• R6 = 1 K,
• R7 1K,
• R8 = 10K,
• R9, R10 = 100 K,
• C1 = 1 uF / 25 V,
• C2, C3, C6 = 100n,
• C4 = 33 uF / 25 V,
• T1 = BC547
• IC1, IC2 = 555,
• M1 = compteur FSD 1V,
• D1, D2 = 1N4148

Compteur de capacité utilisant IC 74121

Ce circuit de mesure de capacité simple fournit 14 plages de mesure de capacité étalonnées linéairement, de 5 pF à 15 uF FSD. S1 est utilisé comme interrupteur de gamme et fonctionne en collaboration avec S4 (s1 / x10) et S3 (xl) ou S2 (x3). L'IC 7413 fonctionne comme un oscillateur astable, avec R1 et C1 à C6 qui agissent comme les éléments de détermination de fréquence.

Cette étape active l'IC 74121 (un multivibrateur monostable) pour qu'il génère une onde carrée asymétrique avec une fréquence récurrente dont la valeur est décidée par les parties R1 et C1 à C6 et avec un rapport cyclique tel que décidé par R2 (ou R3) et Cx .

La valeur typique de cette tension en onde carrée change linéairement à mesure que le rapport cyclique est modifié, qui à son tour est modifié linéairement en fonction de la valeur de Cs, de la valeur de R2 / R3 (s10 / x I) et de la fréquence (établie par le Position du commutateur S1).

Les commutateurs de sélection finale S3j ..- xl) et 52 (x3) insèrent essentiellement une résistance en série avec le compteur. La configuration autour des broches 10 et de la broche 11 de l'IC 74121, et pour le Cx, doit être aussi courte et rigide que possible, pour garantir que la capacité parasite est ici minimale et sans fluctuations. P5 et P4 sont utilisés pour l'étalonnage du zéro indépendant pour les plages de faible capacité. Pour toutes les gammes supérieures, l'étalonnage effectué par oreset P3 est juste suffisant. F.s.d. l'étalonnage est assez simple.

Ne soudez pas initialement C6 dans le circuit, mais fixez-le plutôt sur les bornes marquées Cx pour le condensateur inconnu. Mettez S1 en position 3, S4 en position x1 et S2 fermé (s3) cela est configuré pour les plages de 1500 pF f.s.d. Maintenant, C6 est prêt à être appliqué comme valeur de référence d'étalonnage. Ensuite, le pot P1 est modifié jusqu'à ce que le compteur déchiffre 2/3 de f.s.d. Ensuite, S4 pourrait être déplacé vers la position «x 10», S2 maintenu ouvert et S3 est fermé (x1), ce qui se compare à 5000 pF f.s.d., tout en travaillant avec C6 comme condensateur inconnu. Le résultat de cette configuration complète devrait fournir 1/5 de fs.d.

D'autre part, vous pouvez vous procurer un assortiment de condensateurs connus avec précision et les utiliser à travers les points Cx, puis ajuster les différents pots pour fixer correctement les étalonnages sur le cadran du compteur.

Conception de PCB

Un autre circuit de mesure de capacité simple mais précis

Lorsqu'une tension constante est appliquée à un condensateur via une résistance, la charge du condensateur augmente de manière exponentielle. Mais si l'alimentation à travers un condensateur provient d'une source de courant constant, la charge sur le condensateur présente une augmentation qui est à peu près linéaire.

Ce principe dans lequel un condensateur est chargé linéairement est utilisé ici dans le simple capacimètre discuté ci-dessous. Il est conçu pour mesurer les valeurs des condensateurs bien au-delà de la portée de nombreux compteurs analogiques similaires.

En utilisant une alimentation à courant constant, le compteur établit le temps nécessaire pour compléter la charge sur le condensateur inconnu à une tension de référence connue. Le compteur fournit 5 gammes pleine échelle de 1,10, 100, 1000 et 10 000 µF. Sur l'échelle de 1 µF, des valeurs de capacité aussi minuscules que 0,01 µF pouvaient être mesurées sans difficulté.

Comment ça fonctionne.

Comme le montre la figure, les parties D1, D2, R6, Q1 et l'une des résistances de R1 à R5 fournissent une sélection pour l'alimentation en courant constant via le commutateur S1A.

Lorsque S2 est maintenu dans la position indiquée, ce courant constant est court-circuité à la terre via S2A. Lorsque S2 est commuté dans la sélection alternative, le courant constant est entraîné dans le condensateur testé, à travers BP1 et BP2, ce qui force la charge du condensateur en mode linéaire.

L'ampli opérationnel IC1 est attaché comme un comparateur, avec sa broche d'entrée (+) attachée à R8, qui fixe le niveau de tension de référence.

Dès que la charge qui augmente linéairement à travers le condensateur testé, atteint quelques millivolts de plus que la broche d'entrée (-) de IC1, il commute instantanément la sortie du comparateur de +12 volts à -12 volts.

Cela amène la sortie du comparateur à activer une source de courant constant réalisée à l'aide des pièces D3, D4, D5, R10, R11 et Q2.

Dans le cas où S2A est commuté à la masse, tout comme S2B, cela se traduit par le court-circuit des bornes du condensateur C1, ramenant le potentiel à travers C1 à zéro. Avec S2 dans la condition ouverte, le passage à courant constant via C1 déclenche la tension aux bornes de C1 pour augmenter de manière linéaire.

Lorsque la tension aux bornes du condensateur testé fait basculer le comparateur, la diode D6 devient polarisée en inverse. Cette action empêche C1 de charger davantage.

Étant donné que la charge de C1 ne se produit que jusqu'au point où l'état de sortie du comparateur change juste, cela implique que la tension développée à travers celui-ci doit être directement proportionnelle à la valeur de capacité du condensateur inconnu.

Pour s'assurer que le C1 ne se décharge pas pendant que le compteur M1 mesure sa tension, un étage tampon à haute impédance, créé à l'aide de IC2, est incorporé pour le compteur M1.

La résistance R13 et le compteur M1 constituent un moniteur de voltmètre de base d'environ 1 V FSD. Si nécessaire, un voltmètre à distance pourrait être utilisé à condition qu'il présente une gamme complète de moins de 8 volts. (Si vous incorporez ce type de compteur externe, assurez-vous de régler R8 sur la plage 1-µF, de sorte qu'un condensateur de 1 µF identifié avec précision corresponde à une lecture de 1 volt.)

Le condensateur C2 est utilisé pour contrebalancer l'oscillation de l'alimentation à courant constant Q1, et R9 et R12 sont utilisés pour protéger les amplificateurs opérationnels dans le cas où l'alimentation CC est coupée pendant le temps où le condensateur testé et C1 sont en cours de charge, ou sinon, ils pourraient commencer à se décharger via les amplis op, entraînant des dommages.

Liste des pièces

Dessins de PCB

Comment calibrer

Avant d'alimenter le circuit du capacimètre, utilisez un tournevis fin pour régler l'aiguille du compteur M1 avec précision au niveau zéro.

Positionnez un condensateur connu avec précision autour de 0,5 et 1,0 µF à +/- 5%. Cela fonctionnerait comme le «repère d'étalonnage».

Branchez ce condensateur sur BP1 et BP2 (côté positif sur BP1). Réglez le sélecteur de gamme S1 sur la position «1» (l'instrument de mesure doit afficher la pleine échelle de 1 µF).

Positionnez S2 pour déconnecter le fil de terre des deux circuits (collecteur Q1 et Cl). Le compteur M1 commencera maintenant un mouvement haut de gamme et se stabilisera à une lecture spécifique. Le fait de basculer S2 vers l'arrière doit entraîner la chute du compteur vers le bas à la marque zéro volt. Changez de nouveau S2 et confirmez la lecture haut de gamme du compteur.

Vous pouvez également sauter S2 et affiner R8 jusqu'à ce que vous trouviez le compteur indiquant la valeur précise des 5% de l'étalonnage du condensateur. La seule configuration d'étalonnage ci-dessus sera tout à fait suffisante pour les plages restantes.