這個(gè)項(xiàng)目是另一個(gè)測(cè)試設(shè)備，對(duì)任何電子愛好者來說都非常方便，構(gòu)建這個(gè)單元會(huì)很有趣。

電容計(jì)是一種非常有用的測(cè)試設(shè)備，因?yàn)樗试S用戶檢查所需的電容器并確認(rèn)其可靠性。

普通或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字儀表大多沒有電容表設(shè)施，因此電子愛好者必須依靠昂貴的儀表才能獲得這種設(shè)施。

以下文章中討論的電路解釋了一種先進(jìn)而便宜的3位LED電容計(jì)，它為所有當(dāng)代電子電路中常用的一系列電容器提供了相當(dāng)精確的測(cè)量。

電容范圍

所提出的電容表電路設(shè)計(jì)提供了一個(gè)3位LED顯示屏，它以五個(gè)量程測(cè)量值，如下所示：

范圍 #1 = 0 至 9.99nF 范圍 #2 = 0 至 99.9nF 范圍 #3 = 0 至 999nF 范圍 #4 = 0 至 9.99μF 范圍 #5 = 0 至 99.99μF

上述范圍包括大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，但設(shè)計(jì)無法確定幾皮法或高值電解電容器的極低值。

實(shí)際上，這種限制可能不太令人擔(dān)憂，因?yàn)闃O低值電容器在當(dāng)今的電子電路中很少使用，而大型電容器可以使用幾個(gè)串聯(lián)電容器進(jìn)行測(cè)試，這將在后面的段落中深入描述。

工作原理

內(nèi)置溢出警告 LED，以防止在選擇不適當(dāng)?shù)姆秶鷷r(shí)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的讀數(shù)。該設(shè)備通過 9 伏電池驅(qū)動(dòng)，因此絕對(duì)便攜。

圖2顯示了LED電容表電路的時(shí)鐘振蕩器、低Hz振蕩器、邏輯控制器和單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器級(jí)的電路圖。

計(jì)數(shù)器/驅(qū)動(dòng)器和溢流電路級(jí)如上圖所示。

如圖2所示，IC5是一個(gè)5 V固定電壓穩(wěn)壓器，可從9 V電池源提供經(jīng)過良好調(diào)節(jié)的5 V輸出。整個(gè)電路使用這種穩(wěn)定的 5 伏電源來運(yùn)行。

電池應(yīng)具有較高的mAh額定值，因?yàn)殡娐返?a href="http://m.xsypw.cn/tags/電流/" target="_blank">電流使用量相當(dāng)大，約為85 mA。當(dāng)3顯示器的大部分?jǐn)?shù)字被照亮?xí)r，電流消耗可能會(huì)超過100 mA。

低頻振蕩器圍繞作為CMOS NOR柵極的IC2a和IC2b構(gòu)建。然而，在這個(gè)特定的電路中，這些IC作為基本逆變器連接，并通過正常的CMOS非穩(wěn)定設(shè)置施加。

請(qǐng)注意，振蕩器級(jí)的工作頻率比提供讀數(shù)的頻率大得多，因?yàn)樵撜袷幤鞅仨毊a(chǎn)生 10 個(gè)輸出周期才能完成單個(gè)讀數(shù)周期。

IC3和IC4a配置為控制邏輯級(jí)。IC3是CMOS 4017解碼器/計(jì)數(shù)器，包括10個(gè)輸出（“0”至“9”）。這些輸出中的每一個(gè)在每一個(gè)連續(xù)的輸入時(shí)鐘周期內(nèi)連續(xù)變高。在此特定設(shè)計(jì)中，輸出“0”為計(jì)數(shù)器提供復(fù)位時(shí)鐘。

輸出“1”隨后變?yōu)楦唠娖讲⑶袚Q單穩(wěn)態(tài)，從而為時(shí)鐘/計(jì)數(shù)器電路產(chǎn)生柵極脈沖。輸出“2”至“8”未連接，這 2 個(gè)輸出變?yōu)楦唠娖降臅r(shí)間間隔允許一點(diǎn)時(shí)間，以便門脈沖可以完成并允許計(jì)數(shù)結(jié)束。

輸出“9”提供邏輯信號(hào)，該信號(hào)通過LED顯示屏鎖存新讀數(shù)，但該邏輯需要為負(fù)數(shù)。這是通過IC4a實(shí)現(xiàn)的，IC4a反轉(zhuǎn)來自輸出9的信號(hào)，使其轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)拿}沖。

單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是標(biāo)準(zhǔn)CMOS版本，使用兩個(gè)2個(gè)輸入NOR柵極（IC4b和IC4c）。盡管是簡(jiǎn)單的單穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)，但它提供的功能使其完全值得當(dāng)前應(yīng)用。

這是一種不可再觸發(fā)的形式，因此提供的輸出脈沖小于IC3產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖。此功能實(shí)際上至關(guān)重要，因?yàn)楫?dāng)使用可重新觸發(fā)的類型時(shí)，最少的顯示讀數(shù)可能相當(dāng)高。

所提出的設(shè)計(jì)的自電容非常小，這是必不可少的，因?yàn)橄喈?dāng)程度的局部電容可能會(huì)干擾電路線性屬性，導(dǎo)致巨大的最低顯示讀數(shù)。

使用時(shí)，當(dāng)測(cè)試槽之間沒有連接電容器時(shí)，可以看到原型顯示器在所有 5 個(gè)范圍內(nèi)讀數(shù)為“000”。

電阻R5至R9用作范圍選擇電阻。當(dāng)您在十進(jìn)制階上降低時(shí)序電阻時(shí)，特定讀數(shù)所需的時(shí)序電容會(huì)以十進(jìn)制為增量增加。

如果我們認(rèn)為范圍電阻的額定容差至少為1%，則可以預(yù)期這種設(shè)置可以提供可靠的讀數(shù)。這意味著，可能不需要單獨(dú)校準(zhǔn)每個(gè)量程。

R1 和 S1a 接線以在正確的 LED 顯示屏上運(yùn)行小數(shù)點(diǎn)段，但范圍 3 （999nF） 除外，其中不需要小數(shù)點(diǎn)指示。時(shí)鐘振蕩器實(shí)際上是一種常見的 555 非穩(wěn)定配置。

電位器RV1用作時(shí)鐘頻率控制器，用于校準(zhǔn)此LED電容計(jì)。單穩(wěn)態(tài)輸出用于控制IC 1的引腳4，時(shí)鐘振蕩器僅在柵極周期可用時(shí)激活。此功能消除了對(duì)獨(dú)立信號(hào)門的需求。

現(xiàn)在檢查圖3，我們發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器電路使用3個(gè)CMOS 4011 IC接線。這些實(shí)際上無法從理想的CMOS邏輯系列中識(shí)別出來，但是這些元件非常靈活，值得經(jīng)常使用。

這些實(shí)際上配置為具有單獨(dú)時(shí)鐘輸入和進(jìn)位/借用輸出的上/下計(jì)數(shù)器。可以理解，在下降計(jì)數(shù)器模式下使用的潛力在這里是沒有意義的，因此下降時(shí)鐘輸入與負(fù)電源線掛鉤。

三個(gè)計(jì)數(shù)器按順序連接，以允許傳統(tǒng)的 3 位顯示。在這里，IC9被連接以產(chǎn)生最低有效數(shù)字，IC7啟用最高有效數(shù)字。4011 包括一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、一個(gè)七段解碼器和一個(gè)鎖存器/顯示驅(qū)動(dòng)器級(jí)。

因此，每個(gè)IC都可以替代典型的3芯片TTL型計(jì)數(shù)器/驅(qū)動(dòng)器/鎖存選項(xiàng)。輸出具有足夠的功率，可以直接照亮任何適當(dāng)?shù)墓碴帢O七段LED顯示屏。

盡管電源電壓為5伏，但建議通過限流電阻驅(qū)動(dòng)每個(gè)LED顯示段，以便將整個(gè)CAAPCANCE儀表單元的電流消耗保持在可接受的水平以下。

IC7的“進(jìn)位”輸出應(yīng)用于IC6時(shí)鐘輸入，即雙D型除以兩個(gè)觸發(fā)器/觸發(fā)器。然而，在這個(gè)特定的電路中，只有IC的一部分被實(shí)現(xiàn)。IC6輸出僅在過載時(shí)切換狀態(tài)。這意味著，如果過載明顯高，將導(dǎo)致IC7產(chǎn)生許多輸出周期。

通過IC6直接為LED指示燈LED1供電可能非常不合適，因?yàn)檫@種輸出可能是瞬時(shí)的，并且LED可能只能產(chǎn)生幾個(gè)很容易被忽視的短照明。

為了避免這種情況，IC7輸出用于驅(qū)動(dòng)通過連接IC2的一對(duì)正常空柵極而產(chǎn)生的基本設(shè)置/復(fù)位雙穩(wěn)態(tài)電路，隨后鎖存器切換LED指示燈LED1。兩個(gè)IC6和鎖存器由IC3復(fù)位，以便在實(shí)施新的測(cè)試讀數(shù)時(shí)，溢出電路從頭開始。

如何構(gòu)建

構(gòu)建這個(gè)3位電容表電路只是在下面給定的PCB布局上正確組裝所有部件。

請(qǐng)記住，IC都是CMOS類型，因此對(duì)手部靜電敏感。為避免靜電損壞，建議使用IC插座。將 IC 放在他們的身體上并推入插座，在此過程中不要接觸引腳。

校準(zhǔn)

在開始校準(zhǔn)此最終確定的3位LED電容表電路之前，使用具有嚴(yán)格容差和幅度的電容器可能很重要，該電容器可提供儀表滿量程范圍的約50%至100%。

假設(shè) C6 已合并到單元中并用于校準(zhǔn)儀表。現(xiàn)在，將設(shè)備調(diào)整到范圍 #1（9.99 nF 滿量程），并在 SK2 和 SK4 之間插入直接鏈接。

接下來，非常輕柔地調(diào)整RV1，以可視化顯示屏上4.7nF的適當(dāng)讀數(shù)。完成此操作后，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)該裝置顯示了一系列電容器的相應(yīng)正確讀數(shù)。

但是，請(qǐng)不要期望讀數(shù)完全準(zhǔn)確。3位電容計(jì)本身相當(dāng)精確，盡管如前所述，它實(shí)際上肯定會(huì)伴隨著一些小的差異。

為什么使用 3 個(gè) LED 顯示屏

許多電容器往往具有相當(dāng)大的容差，盡管少數(shù)品種可能包含高于10%的精度。實(shí)際上，就預(yù)期的精度而言，引入第 3 個(gè) LED 顯示數(shù)字可能不合理，但它是有利的，因?yàn)樗行У財(cái)U(kuò)展了設(shè)備能夠讀取整整十年的最低電容。

測(cè)試舊電容器

如果使用此設(shè)備測(cè)試舊電容器，您可能會(huì)看到顯示屏上的數(shù)字讀數(shù)正在逐漸上升。這可能不一定意味著電容器有故障，而這可能只是由于我們的手指發(fā)熱導(dǎo)致電容器值略有上升。在 SKI 和 SK2 插槽中插入電容器時(shí)，請(qǐng)確保握住電容器的主體，而不是引線。

測(cè)試超量程高值電容器

不在此LED電容計(jì)范圍內(nèi)的高值電容器可以通過將高值電容器與低值電容器串聯(lián)，然后測(cè)試兩個(gè)單元的總串聯(lián)電容來檢查。

假設(shè)，我們要檢查一個(gè)印有470μF值的電容器。這可以通過將其與100μF電容器串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。然后可以使用以下公式驗(yàn)證電容器 470 μF 的值：

（C1 x C2）/（C1 + C2） = 82.5 μF

82.5 μF 將確認(rèn) 470 μF 的值正常。但是假設(shè)，如果儀表顯示其他讀數(shù)，例如 80 μF，則意味著 470 μF 不行，因?yàn)樗膶?shí)際值將是：

（X x 100）/（X + 100） = 80 100X / X + 100 = 80 100X = 80X + 8000

100X - 80X = 8000

X = 400 μF

結(jié)果表明，被測(cè)470μF電容器的健康狀況可能不是很好

圖中可以看到兩個(gè)附加插座（SK3 和 SK4）和電容器 C6。SK3 的目的是通過觸摸 SK1 和 SK3 輕松放電，然后再將它們插入 SKI 和 SK2 進(jìn)行測(cè)量。

這僅適用于那些在測(cè)試前從電路中取出時(shí)可能傾向于存儲(chǔ)一些殘余電荷的電容器。高值和高電壓型電容器可能容易受到此問題的影響。

然而，在嚴(yán)重的情況下，電容器可能需要通過泄放電阻輕輕放電，然后再?gòu)碾娐分腥〕觥０⊿K3的原因是允許被測(cè)電容器通過連接SK1和SK3放電，然后再通過SKI和SK2進(jìn)行測(cè)試進(jìn)行測(cè)量。

C6 是一款方便、即用型采樣電容器，用于快速校準(zhǔn)。如果被測(cè)電容器顯示一些有缺陷的讀數(shù)，則可能需要切換到范圍1，并在SK2到SK4之間放置一個(gè)跳線鏈路，以便C6作為測(cè)試電容器連接。接下來，您可能需要檢查是否在顯示屏上指示了 47nF 的合法值。

但是，有一件事需要了解：儀表本身在幾%正負(fù)值內(nèi)相當(dāng)準(zhǔn)確，除了電容器值幾乎與校準(zhǔn)值相同。另一個(gè)問題是電容讀數(shù)可能取決于溫度和一些外部參數(shù)。如果電容讀數(shù)顯示超過其公差值的輕微誤差，這很可能表明該部件絕對(duì)正常，并且沒有缺陷。