Ce projet est encore un autre équipement de test qui peut être extrêmement pratique pour tout amateur d'électronique, et la construction de cette unité peut être très amusante.

“que mesure un ampèremètre ”

Un capacimètre est un équipement de test très utile car il permet à l'utilisateur de vérifier un condensateur souhaité et de confirmer sa fiabilité.

Les compteurs numériques ordinaires ou standard n'ont pour la plupart pas une installation de mesure de capacité, et donc un passionné d'électronique doit dépendre de compteurs coûteux pour obtenir cette installation.

Le circuit décrit dans l'article suivant explique un capacimètre à LED à 3 chiffres avancé mais bon marché, qui fournit une mesure raisonnablement précise pour une gamme de condensateurs couramment utilisés dans tous les circuits électroniques contemporains.

Gammes de capacité

La conception du circuit de mesure de capacité proposée fournit un affichage LED à 3 chiffres et mesure les valeurs avec cinq plages, comme indiqué ci-dessous:

Plage # 1 = 0 à 9,99 nF
Plage # 2 = 0 à 99,9 nF
Plage # 3 = 0 à 999nF
Plage # 4 = 0 à 9,99µF
Plage # 5 = 0 à 99,99µF

Les plages ci-dessus incluent la plupart des valeurs standard, mais la conception est incapable de déterminer des valeurs extrêmement faibles de quelques picofarads ou de condensateurs électrolytiques de grande valeur.

En pratique, cette limitation n'est peut-être pas trop préoccupante, car les condensateurs de très faible valeur sont rarement utilisés dans les circuits électroniques actuels, tandis que les gros condensateurs pourraient être testés en utilisant quelques condensateurs connectés en série, comme cela sera décrit en détail plus tard dans les paragraphes suivants.

Comment ça fonctionne

Une LED d'avertissement de débordement est incorporée afin d'éviter des lectures inexactes en cas de sélection d'une plage inappropriée. L'appareil est alimenté par une batterie de 9 volts et est donc absolument portable.

La figure 2 présente le schéma de circuit pour l'oscillateur d'horloge, un oscillateur basse Hz, un contrôleur logique et des étages multivibrateurs monostables du circuit de mesure de capacité à LED.

Les étapes du compteur / pilote et du circuit de débordement sont illustrées dans la figure suivante ci-dessus.

En regardant la figure 2, IC5 est un régulateur de tension fixe de 5 volts qui fournit une sortie de 5 volts bien régulée à partir de la source de batterie 9 volts. L'ensemble du circuit utilise cette alimentation régulée de 5 volts pour le fonctionnement.

La batterie doit être d'une capacité mAh élevée car l'utilisation actuelle du circuit est assez importante à environ 85 mA. La consommation de courant peut dépasser 100 mA chaque fois que la plupart des chiffres de l'écran 3 sont éclairés pour l'affichage.

L'oscillateur basse fréquence est construit autour des IC2a et IC2b qui sont des portes CMOS NOR. Néanmoins, dans ce circuit particulier, ces circuits intégrés sont connectés en tant qu'inverseurs de base et appliqués via une configuration CMOS astable normale.

Observez que la fréquence de travail de l'étage de l'oscillateur est beaucoup plus grande que la fréquence à laquelle les lectures sont fournies, car cet oscillateur doit générer 10 cycles de sortie pour permettre l'achèvement d'un seul cycle de lecture.

IC3 et IC4a sont configurés comme étage logique de commande. IC3, qui est un décodeur / compteur CMOS 4017, comprend 10 sorties («0» à «9»). Chacune de ces sorties passe à l'état haut, successivement, pour chaque cycle d'horloge d'entrée consécutif. Dans cette conception particulière, la sortie «0» fournit l'horloge de réinitialisation aux compteurs.

La sortie '1' devient ensuite haut et fait basculer le monostable qui produit l'impulsion de grille pour le circuit d'horloge / compteur. Les sorties '2' à '8' ne sont pas connectées, et l'intervalle de temps pendant lequel ces 2 sorties deviennent haut permet un peu de temps pour que l'impulsion de porte puisse se terminer et pour permettre au comptage de se terminer.

La sortie '9' fournit le signal logique qui verrouille la nouvelle lecture sur l'affichage LED, mais cette logique doit être négative. Ceci est accompli avec IC4a qui inverse le signal de la sortie 9 de sorte qu'il se traduit en une impulsion appropriée.

Le multivibrateur monostable est une version CMOS standard utilisant un couple de 2 portes NOR d'entrée (IC4b et IC4c). Bien qu'il s'agisse d'un design monostable simple, il offre des fonctionnalités qui le rendent parfaitement digne de l'application actuelle.

Il s'agit d'une forme non redéclenchable et, par conséquent, fournit une impulsion de sortie qui est plus petite que l'impulsion de déclenchement générée par IC3. Cette fonction est en fait critique, car lorsqu'un type redéclenchable est utilisé, la moindre lecture d'affichage peut être assez élevée.

La capacité propre de la conception proposée est assez minime, ce qui est essentiel car un degré substantiel de capacité locale pourrait perturber l'attribut linéaire du circuit, entraînant une lecture d'affichage extrêmement basse.

Lors de l'utilisation, l'affichage du prototype pouvait être vu avec la lecture de «000» sur les 5 plages lorsqu'il n'y a pas de condensateur connecté entre les emplacements de test.

Les résistances R5 à R9 fonctionnent comme des résistances de sélection de gamme. Lorsque vous diminuez la résistance de synchronisation sur des étapes de décade, la capacité de synchronisation requise pour une lecture particulière augmente par incréments de décade.

Si nous considérons que les résistances de plage sont évaluées avec une tolérance d'au moins 1%, on peut s'attendre à ce que cette configuration fournisse des lectures fiables. Cela signifie qu'il n'est peut-être pas nécessaire que chaque plage soit étalonnée séparément.

R1 et S1a sont câblés pour exécuter le segment de point décimal sur l'affichage LED correct, sauf pour la plage 3 (999nF) dans laquelle une indication de point décimal n'est pas nécessaire. L'oscillateur d'horloge est en fait une configuration 555 astable commune.

Le potentiomètre RV1 est utilisé comme contrôleur de fréquence d'horloge, pour l'étalonnage de ce capacimètre LED. La sortie monostable est utilisée pour contrôler la broche 4 de IC 1, et l'oscillateur d'horloge ne sera activé que pendant que la période de porte est disponible. Cette fonction élimine la demande d'une porte de signal indépendante.

En vérifiant maintenant la figure 3, nous constatons que le circuit de compteur est câblé à l'aide de 3 circuits intégrés CMOS 4011. Ceux-ci ne sont en fait pas reconnus dans la famille de logique CMOS idéale, mais ce sont des éléments extrêmement flexibles qui méritent une consommation fréquente.

Ceux-ci sont en fait configurés comme des compteurs de montée / descente ayant des entrées d'horloge individuelles et des sorties de report / emprunt. Comme on peut le comprendre, le potentiel à utiliser en mode décompteur n'a ici aucun sens, l'entrée d'horloge descendante est donc accrochée à la ligne d'alimentation négative.

“trois composants de base du cloud computing ”

Les trois compteurs sont connectés en séquence pour permettre un affichage classique à 3 chiffres. Ici, IC9 est câblé pour générer le chiffre le moins significatif et IC7 active le chiffre le plus significatif. Le 4011 comprend un compteur de décades, un décodeur à sept segments et des étages de commande de verrouillage / affichage.

Chaque circuit intégré pourrait pour cette raison remplacer une option typique de compteur / pilote / verrouillage de style TTL à 3 puces. Les sorties ont suffisamment de puissance pour éclairer directement tout affichage LED à sept segments à cathode commune approprié.

Malgré une alimentation basse tension de 5 volts, il est recommandé de faire passer chaque segment d'affichage à LED à travers une résistance de limitation de courant afin que la consommation de courant de l'ensemble du compteur de capacité puisse être maintenue en dessous d'un niveau acceptable.

La sortie de «report» de IC7 est appliquée à l'entrée d'horloge IC6, c'est-à-dire une division de type D double par deux bascules / bascules. Cependant, dans ce circuit particulier, une seule partie du circuit intégré est mise en œuvre. La sortie IC6 changera d'état uniquement en cas de surcharge. Cela implique que si la surcharge est significativement élevée, il en résultera de nombreux cycles de sortie de IC7.

Alimenter directement l'indicateur LED LED1 à IC6 peut être tout à fait inapproprié, car cette sortie peut être momentanée et la LED peut éventuellement générer juste quelques éclairages courts qui pourraient facilement passer inaperçus.

Afin d'éviter cette situation, la sortie IC7 est utilisée pour piloter un circuit bistable de réglage / réinitialisation de base créé en câblant une paire de portes normalement vides de IC2, puis le verrou commute l'indicateur LED LED1. Les deux IC6 et le verrou sont réinitialisés par IC3 afin que le circuit de débordement recommence à zéro chaque fois qu'une nouvelle lecture de test est mise en œuvre.

Comment construire

La construction de ce circuit de mesure de capacité à 3 chiffres consiste simplement à assembler toutes les pièces correctement sur la disposition de circuit imprimé ci-dessous.

N'oubliez pas que les CI sont tous de types CMOS et donc sensibles à l'électricité statique de votre main. Pour éviter les dommages dus à l'électricité statique, l'utilisation de prises IC est recommandée. Tenez les CI sur leur corps et poussez-les dans les douilles, sans toucher les broches dans le processus.

Étalonnage

Avant de commencer à calibrer ce circuit de mesure de capacité LED à 3 chiffres finalisé, il peut être important d'utiliser un condensateur avec une tolérance serrée et une magnitude qui fournit environ 50 à 100% de la plage de pleine échelle du compteur.

Imaginons que C6 a été incorporé dans l'unité et est appliqué pour étalonner le compteur. Maintenant, réglez l'appareil sur la plage n ° 1 (pleine échelle de 9,99 nF) et insérez un lien direct entre SK2 et SK4.

Ensuite, ajustez très doucement RV1 pour visualiser la lecture appropriée de 4,7 nF sur l'écran. Une fois que cela est fait, vous pouvez trouver l'unité affichant les lectures correctes correspondantes à travers une gamme de condensateurs.

Cependant, ne vous attendez pas à ce que les lectures soient exactement exactes. Le capacimètre à 3 chiffres à lui seul est assez précis, même si, comme indiqué précédemment, il sera pratiquement accompagné de quelques écarts mineurs à coup sûr.

Pourquoi 3 écrans LED sont utilisés

De nombreux condensateurs ont tendance à avoir des tolérances assez importantes, bien que quelques variétés puissent inclure un taux de précision supérieur à 10%. En pratique, l'introduction du 3ème chiffre d'affichage à LED peut ne pas être justifiée par rapport à la précision attendue, mais elle est néanmoins avantageuse car elle augmente efficacement la capacité la plus basse que l'appareil est capable de lire sur une décennie complète.

Test d'anciens condensateurs

Dans le cas où un ancien condensateur est testé avec cet équipement, vous pourriez peut-être voir que la lecture numérique sur l'écran augmente progressivement. Cela ne signifie pas nécessairement un condensateur défectueux, mais cela peut être simplement dû à la chaleur de nos doigts, ce qui fait augmenter légèrement la valeur du condensateur. Lors de l'insertion d'un condensateur dans les fentes SKI et SK2, assurez-vous de tenir le condensateur par son corps et non par les fils.

Test des condensateurs de grande valeur

Les condensateurs de haute valeur qui ne sont pas dans la plage de ce capacimètre à LED peuvent être examinés en connectant le condensateur de haute valeur en série avec un condensateur de valeur inférieure, puis en testant la capacité en série totale des deux unités.

Disons que nous voulons examiner un condensateur ayant une valeur de 470 µF imprimée dessus. Cela peut être mis en œuvre en le fixant en série avec un condensateur de 100 µF. Ensuite, la valeur du condensateur 470 µF pourrait être vérifiée à l'aide de la formule suivante:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82,5 µF

Le 82,5 µF confirmera que le 470 µF est bien avec sa valeur. Mais supposons que si le compteur affiche une autre lecture telle que 80 µF, cela signifierait que 470 µF n'est pas OK, car sa valeur réelle serait alors:

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

Le résultat indique que la santé du condensateur 470µF testé peut ne pas être très bonne

Les deux prises supplémentaires (SK3 et SK4) et le condensateur C6 sont visibles sur le schéma. L'intention de SK3 est de faciliter la décharge des éléments de test en touchant SK1 et SK3 avant de les brancher sur SKI et SK2 pour la mesure.

Cela ne s'applique qu'aux condensateurs qui peuvent avoir tendance à stocker une charge résiduelle lorsqu'ils sont retirés d'un circuit juste avant le test. Les condensateurs de haute valeur et de type haute tension sont ceux qui peuvent être sensibles à ce problème.

Cependant, dans des conditions graves, les condensateurs peuvent avoir besoin d'être doucement déchargés via une résistance de purge avant de les retirer d'un circuit. La raison de l'inclusion de SK3 est de permettre au condensateur testé d'être déchargé en se connectant entre SK1 et SK3 avant de les tester sur SKI et SK2 pour la mesure.

C6 est un condensateur d'échantillonnage pratique et prêt à l'emploi pour un étalonnage rapide. Dans le cas où un condensateur testé présente une lecture erronée, il peut être essentiel de passer à la plage 1 et de placer un cavalier entre SK2 et SK4 afin que C6 soit connecté comme condensateur de test. Ensuite, vous voudrez peut-être vérifier qu'une valeur légitime de 47nF est indiquée sur les écrans.

Cependant, il y a une chose à comprendre: le compteur en lui-même est assez précis à quelques% plus / moins, à l'exception des valeurs du condensateur presque identiques à la valeur d'étalonnage. Un problème supplémentaire est que les lectures du condensateur peuvent dépendre de la température et de quelques paramètres externes. Dans le cas où une lecture de capacité montre une légère erreur dépassant sa valeur de tolérance, cela indique très probablement que la pièce est absolument OK et qu'elle n'est en aucun cas défectueuse.