Kapacitansmåler

En kapacitansmåler er et stykke elektronisk testudstyr, der har til formål at måle kapacitans, hovedsageligt af diskrete kapacitorer. Kapacitansmåleren fungerer baseret på den direkte proportionale relation mellem kapacitans og en tidskonstant.

Denne relation bruges i denne målingsmetode. Så lad os først gennemgå et simpelt RC-kredsløb med en spændingskilde spænding på VIN (vist nedenfor).

Under opladningsperioden for kapacitoren, er spændingen over kapacitoren i ethvert øjeblik

Tiden, der er nødvendig for at oplade kapacitoren til præcis 63,5 procent af den totale indgangsspænding, kaldes tidskonstant. Den betegnes med ‘τ’.

Nu antager vi en kapacitor, der oplades ved hjælp af en konstant strømkilde, og kapacitoren løses igennem en modstand med en fast modstandsværdi. For at måle kapacitansen i dette kredsløb kan vi implementere en 555-timer sammen med nogle få digitale testapparater. Den klare måde at måle kapacitansen er ved at måle perioden for oscilleringer. Læsningen kan fås direkte i nanofarad eller mikrofarad ved at vælge den præcise størrelse på opladningsmodstanden.

I forhold til andre metoder til måling af kapacitans, er denne måler i stand til at håndtere elektrolytiske kapacitorer, der opgår til titusinder af Farad.

Hvis testkapacitoren har nogen lekkage, vil denne metode skabe en kapacitansværdi, der er mindre end den faktiske værdi. Denne metode er også en effektiv indikator for opførslen af testkapacitoren i de fleste bypass- og tidskredsløb. Blokdiagrammet for en grundlæggende digital kapacitansmåler med 555-timer IC vises nedenfor.

Her kan vi se en 555-timer i kredsløbet. Den fungerer som en astabil multivibrator. Frekvensen for denne multivibrator styres af den ukendte kapacitansværdi (CX). Udgangen fra denne multivibrator er forbundet til en digital tæller. Denne tæller kan måle længden af cyklussen for kvadratbølgen.
Cykluslængden for kvadratbølgen, der dannes af 555-timer, kan beregnes ved hjælp af formlen:

På toppunktet af opladningskurven bliver den digitale tæller nulstillet. I dette øjeblik aktiveres en ur med 100 kHz-puls, der er ledet til tælleren. Herefter, efter udladningsfasen af cyklussen, opdateres visningen, og vi kan let læse kapacitorens værdi. For at få en direkte visning af kapacitansværdien på en enkel og korrekt måde, skal valget af opladningsstrømme og referencefrekvens være passende.

Skjoldningen af ledninger bør sikres, og for målinger af lave kapacitanser, bør de holdes korte. Dette skyldes, at 50 Hz-hum kan give anledning til nogle mindre ustabiliteter.

Erklæring: Respektér det originale, godt indhold er værd at deles, hvis der sker krænkelser kontakt os for sletning.