Измеритель ёмкости конденсаторов

В распоряжении радиолюбителя нередко оказываются конденсаторы, полученные в результате разборки различной электронной аппаратуры , в том числе импортной. Часто на конденсаторах имеется только часть маркировки или она условная , по которой затруднительно определить основной параметр конденсатора - его емкость. Кроме того, оксидные конденсаторы выпускаются с большим допуском, а их емкость с течением времени уменьшается из-за высыхания электролита.
Предлагаемый прибор позволяет измерять с достаточной для практики точностью (10 .. .20 %) емкость конденсаторов от 1000 пФ до 1000 мкФ , а также проверять отсутствие внутреннего обрыва. Схема устройства показана на рис. 1.Принцип его работы основан на измерении времени разрядки испытуемого конденсатора до определенного напряжения через резистор. В этом случае продолжительность разрядки пропорциональна емкости этого конденсатора. Устройство содержит стабилизатор тока на транзисторе VТ1 и диоде VD2,накопительные конденсаторы С1, С2 и электронный вольтметр на полевом транзисторе VТЗ и стрелочном измерительном приборе - микроамперметре РА1.

Рис.1

Испытуемый конденсатор подключают к разъемам XS1 , XS2. Если он был до этого заряжен , то разрядится через
один из резисторов R1-RЗ или цепь R5 VD1. Поскольку транзистор VТ2 открыт, ток стабилизатора протекает через него и напряжения сток-исток недостаточно для открывания диода VDЗ и зарядки конденсатора С1 (С2).
Всего пределов измерения три:"10 нФ", "1 мкФ" и "100 мкФ", кроме того, есть режим "х10", при котором показания прибора следует умножить на десять. Этот режим позволяет расширить предел измеряемых емкостей конденсаторов до 1000 мкФ. При переводе переключателя SA2 в положение "х10" взамен конденсатора С2 к цепи зарядки будет подключен конденсатор С1, емкость которого в десять раз больше . Поэтому напряжение на нем будет расти в десять раз медленнее. Измерения начинают с установки переключателя SA1 на наибольший предел (100 мкФ). Нажимают на кнопку SB1 и удерживают ее несколько секунд.
За это время испытуемый конденсатор Сx зарядится через резистор R1, а также резистор R5 и прямосмещенный
стабилитрон VD1 практически до напряжения питания, а конденсатор С2 или С1 (в зависимости от положения
переключателя SA2) разрядится через замкнутые контакты кнопки SB 1.2.После отпускания этой кнопки конденсатор Сx будет подключен плюсовым выводом к минусовой линии и начнет разряжаться через резистор R1 . Поскольку его минусовый вывод при этом подключен к затвору транзистора VТ2,этот транзистор закроется. Напряжение на его стоке возрастет, диод VDЗ откроется , и начнется зарядка конденсатора С2 (С1) стабильным током.
Когда исследуемый конденсатор разрядится, транзистор VТ2 откроется, напряжение на его стоке уменьшится , диод VDЗ закроется и зарядка конденсатора С2 (С1) прекратится. Поскольку она проводится стабильным током , напряжение до которого он успеет зарядиться, прямопропорционально продолжительности зарядки. Но она, в свою очередь, определяется длительностью разрядки исследуемого конденсатора. Таким образом,чем больше емкость конденсатора Сх ,тем больше напряжение, до которого успеет зарядиться конденсатор С2 (С1). Это напряжение измеряет вольтметр, собранный на полевом транзисторе VТЗ и микроамперметре РА1. Благодаря высокому входному сопротивлению полевого транзистора напряжение на конденсаторе С2 (С1) остается практически постоянным в течение нескольких десятков секунд. В этот временной интервал и следует снимать показания прибора. Сброс показаний производится при каждом нажатии на кнопку SB1 "Пуск". Если отклонение стрелки микроамперметра мало (менее 10 % от всей шкалы) , выбирают другой, меньший предел , и измерения повторяют,а если зашкаливает выбирают больший или включают режим "х10" . При емкости испытуемого конденсатора более 1000 мкФ стрелка в любом случае "зашкалит", но поскольку она движется медленно, удара об ограничитель шкалы не будет и микроамперметр не выйдет из строя.
Стабилитрон VD1 совместно с резистором R4 защищает затвор транзистора VТ2 в случае, если измеряемый конденсатор СХ окажется предварительно заряженным. Резистор А5 предотвращает замыкание батареи питания через
прямосмещенный стабилитрон VD1 ,если измеряемый конденсатор окажется пробитым. Резистор R9 ограничит
прямой ток затвора транзистора VТЗ,когда питание устройства будет отключено при заряженном конденсаторе С2
(С1).В устройстве применены постоянные резисторы млт, С2-22, причем резисторы R1-RЗ следует подобрать с
погрешностью не более 1...2 % . Подстроечные резисторы - СП4-1, СП5-2,оксидные конденсаторы - танталовые,
например К5З. Транзистор ГТ109А заменим на транзисторы серий ГТЗ09,ГТЗ10, ГТЗ22 с любыми буквенными
индексами, транзистор КПЗОЗИ - на КПЗОЗА, КПЗОЗБ, КПЗОЗЖ. Микроамперметр - М42З05, но возможно
применение любого на ток 100 мкА.Кнопка - П2К без фиксации (с самовозвратом), переключатель пределов
измерения - также П2К, но с зависимой фиксацией, переключатель режима и выключатель питания - с включением
повторным нажатием .Конечно, можно применить и другие малогабаритные кнопки,переключатели и выключатели.
Батарея питания - два последовательно соединенных гальванических элемента ААА. Желательно применить
щелочные, а еще лучше - литиевые элементы, поскольку их напряжение по мере исчерпания ресурса изменяется
меньше.Большинство деталей смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита,
чертеж которой показан на рис. 2.

Рис.2

Плата размещена в корпусе от реле РПУ-1, на одной из сторон которого закреплены подстроечные резисторы.
Для подключения измеряемых конденсаторов применены зажимы "крокодил". Элементы питания установлены в
держатель (кассету) с пружинными контактами. Внешний вид устройства показан на рис. З.

Рис.3

Для налаживания потребуется образцовый конденсатор емкостью 10 нФ , подобранный с погрешностью не
более 1 %. После подачи питающего напряжения резистором R1З устанавливают стрелку микроамперметра на
нулевую отметку шкалы. Затем на пределе "10 нФ" и в верхнем по схеме положении переключателя SA2 подключают образцовый конденсатор и проводят несколько циклов измерения, плавно устанавливая резистором R7 стрелку микроамперметра на конечную отметку шкалы. Установив режим "х10", убеждаются, что показания прибора уменьшились в десять раз. Если это не так, потребуется подобрать конденсатор С1. Используя образцовые конденсаторы емкостью немногим меньше 1 и 100 мкФ, проверяют показания прибора на других пределах.