Kapazitätsmesser
Ein Kapazitätsmesser ist ein elektronisches Prüfgerät, dessen Zweck es ist, die Kapazität, meist von diskreten Kondensatoren, zu messen. Der Kapazitätsmesser arbeitet auf der Grundlage des direkt proportionalen Verhältnisses zwischen Kapazität und Zeitkonstante.
Diese Beziehung wird in dieser Messmethode verwendet. Wir können also zunächst einen einfachen RC-Kreis mit einer Spannungsquelle VIN (siehe unten) durchgehen.
Während der Ladezeit des Kondensators beträgt die Spannung über dem Kondensator zu jedem beliebigen Zeitpunkt
Die Zeit, die benötigt wird, um den Kondensator auf genau 63,5 Prozent der Gesamt-Eingangsspannung zu laden, wird als Zeitkonstante bezeichnet. Sie wird mit ‘τ’ bezeichnet.
Nehmen wir nun an, dass ein Kondensator mit einer konstanten Stromquelle geladen wird und der Kondensator über einen Widerstand mit fester Widerstandswert entladen wird. Um die Kapazität dieses Schaltkreises zu messen, können wir einen 555-Timer zusammen mit einigen digitalen Prüfgeräten implementieren. Die klare Methode zur Messung der Kapazität besteht darin, die Periodendauer der Oszillationen zu messen. Die Anzeige kann direkt in Nanofarad oder Mikrofarad erhalten werden, indem man die genaue Größe des Lade-Widerstands auswählt.
Im Vergleich zu anderen Kapazitätsmessmethoden ist dieser Messgerät in der Lage, Elektrolytkondensatoren bis zu Zehntausenden von Farad zu messen.
Wenn der getestete Kondensator eine Leckage hat, wird diese Methode den Wert der Kapazität kleiner als den tatsächlichen Wert ergeben. Diese Methode ist auch ein effizienter Indikator für das Verhalten des Testkondensators in den meisten Bypass- und Timing-Schaltungen. Das Blockdiagramm eines grundlegenden digitalen Kapazitätsmessers mit dem 555-Timer IC ist unten dargestellt.
Hier sehen wir einen 555-Timer im Schaltkreis. Er funktioniert als ein astabiler Multivibrator. Die Frequenz dieses Multivibrators wird durch den unbekannten Kapazitätswert (CX) bestimmt. Der Ausgang dieses Multivibrators ist an einen digitalen Zähler angeschlossen. Dieser Zähler kann die Länge des Zyklus des Rechtecksignals messen.
Die Zykluslänge des Rechtecksignals, das durch 555-Timer gebildet wird, kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Bei dem Spitzenwert der Ladungskurve wird der digitale Zähler zurückgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Takt von 100 kHz-Pulsen eingeschaltet und an den Zähler geleitet. Danach, nach Abschluss des Entladezyklus, wird die Anzeige aktualisiert und wir können den Wert des Kondensators einfach ablesen. Um eine direkte und korrekte Anzeige des Kapazitätswerts zu erhalten, sollten die Auswahl der Ladeströme und die Referenzfrequenz angemessen sein.
Die Abschirmung der Leitungen sollte sichergestellt und für Messungen bei geringer Kapazität kurz gehalten werden. Dies liegt daran, dass das 50-Hz-Brausen zu geringfügiger Instabilität führen kann.
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