Самодельные измерительные приборы
Измеритель емкости на операционном усилителе
Вашему вниманию предлагается простая схема измерителя ёмкости на операционном усилителе. Устройство,схема которого приведена на рисунке, позволяет измерять ёмкость конденсаторов от нескольких пикофарад до 1 мкф.
Нижняя граница измерений во многом зависит от конструкции прибора, в частности, от паразитной ёмкости между клеммами для подключения исследуемого конденсатора.
схема измерителя емкости
Прибор имеет шесть под-диапазонов, верхние пределы для которых равны соответственно 10пф, 100пф, 1000пф, 0,01мкф, 0,1мкф и 1мкф.
Отсчёт ёмкости производится по линейной шкале микроамперметра.
Принцип действия прибора основан на измерении переменного тока, протекающего через исследуемый конденсатор. На операционном усилителе DA1 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота повторения этих импульсов зависит от ёмкости одного из конденсаторов С1-С6 и положения движка подстроечного резистора R5. В зависимости от поддиапазона, она меняется от 100Гц до 200кГц. Подстроечным резистором R1 устанавливаем симметричную форму колебаний (меандр) на выходе генератора.
Диоды D3-D6, подстроечные резисторы R7-R11 и микроамперметр PA1 образуют измеритель переменного тока. Для того,чтобы погрешность измерений не превышала 10% на первом поддиапазоне (ёмкость до10пФ),внутреннее сопротивление микроамперметра должно быть не более 3кОм.На остальных поддиапазонах паралельно PA1 подключают подстроечные резисторы R7-R11.
Требуемый поддиапазон измерений устанавливают переключателем SA1. Одной группой контактов он переключает частотозадающие конденсаторы С1-С6 в генераторе,другой - подстроечные резисторы в индикаторе. Для питания прибора необходим стабилизированный двуполярный источник на напряжение от 8 до 15В. Номиналы частотозадающих конденсаторов С1-С6 могут отличаться на 20%, но сами конденсаторы должны иметь достаточно высокую температурную и временную стабильность.
Налаживание прибора производят в следующей последовательности. Сначала на первом поддиапазоне добиваются симметричных колебаний резистором R1. Движок резистора R5 при этом должен быть в среднем положении. Затем, подключив к клеммам "Сх" эталонный конденсатор 10пф, подстроечным резистором R5 устанавливают стрелку микроамперметра на деление соответствующее ёмкости эталонного конденсатора (при использовании прибора на 100мка, на конечное деление шкалы).
После этого проверяют форму колебаний на выходе генератора и, при необходимости,ещё раз подстраивают резисторы R1,R5. На остальных поддиапазонах калибровку прибора также производят по эталонным конденсаторам,используя для этого подстроечные резисторы R7-R11.
Поскольку переменное напряжение на выходе генератора двуполярное(практически,оно изменяется от +Uпит до -Uпит),то измерять этим прибором ёмкость электролитических конденсаторов нельзя.