この投稿では、ユビキタスIC 555を使用した、周波数計と静電容量計の形をした、簡単でありながら非常に便利な小さな回路について説明します。

コンデンサのしくみ

コンデンサは、受動部品ファミリに分類される主要な電子部品の1つです。

これらは電子回路で広く使用されており、これらの重要な部品を使用せずに回路を構築することは事実上不可能です。

コンデンサの基本的な機能は、DCをブロックしてACを通過させることです。つまり、本質的に脈動している電圧はコンデンサを通過させ、分極されていない、またはDCの形の電圧は充電の過程でコンデンサ。

コンデンサのもう一つの重要な機能は、充電によって電気を蓄え、放電の過程で接続された回路に電気を供給することです。

上記の2つコンデンサの主な機能設計の必要な仕様に従って出力を取得できるようにする電子回路のさまざまな重要な操作を実装するために使用されます。

ただし、抵抗器、コンデンサー通常の方法では測定が困難です。

“単極双投とはどういう意味ですか ”

たとえば、通常のマルチテスターには、OHMメーター、電圧計、電流計、ダイオードテスター、hFEテスターなどの多くの測定機能が含まれている場合がありますが、幻想的なものがない場合があります。静電容量測定機能。

静電容量計またはインダクタンス計の機能は、ハイエンドタイプのマルチメータでのみ利用可能であるように見えます。これは間違いなく安価ではなく、すべての新しい愛好家がそれらの調達に興味があるとは限りません。

ここで説明する回路は、これらの問題に非常に効果的に取り組み、単純で安価な静電容量を構築する方法を示しています周波数計これは、電子初心者が自宅で作成して、目的の便利なアプリケーションに使用できます。

回路図

静電容量を検出するための周波数のしくみ

図を参照すると、IC555は構成全体の中心を形成します。

この作業馬の多用途チップは、単安定マルチバイブレータモードである最も標準的なモードで構成されています。
ICのピン＃2である入力に適用されるパルスのすべての正のピークは、プリセットP1によって設定された所定の固定周期で安定した出力を作成します。

ただし、パルスのピークが低下するたびに、単安定がリセットされ、次に到着するピークで自動トリガーされます。

これにより、ICの出力に、適用されたクロックの周波数に正比例する一種の平均値が生成されます。

言い換えると、いくつかの抵抗とコンデンサで構成されるIC 555の出力は、一連のパルスを統合して、適用される周波数に正比例する安定した平均値を提供します。

平均値は、表示されたポイントに接続された可動コイルメーターで簡単に読み取ったり表示したりできます。

したがって、上記の読み取り値は周波数を直接読み取るため、見栄えの良い周波数計を自由に使用できます。

周波数を使用して静電容量を測定する

下の次の図を見ると、前の回路に外部周波数発生器（IC 555非安定）を追加することにより、このコンデンサが直接であるため、メーターに示されたポイント間のコンデンサの値を解釈させることが可能になることがはっきりとわかります。クロック回路の周波数に影響を与えるか、それに比例します。

したがって、出力に表示される正味周波数値は、上記のポイント間に接続されたコンデンサの値に対応します。

つまり、2つのICといくつかのカジュアルな電子部品を使用して、静電容量と周波数を測定できる2つの回路ができました。少しの変更で、回路はタコメータまたはRPMカウンター機器として簡単に使用できます。

パーツリスト

R1 = 4K7
R3 =可変100Kポットにすることができます
R4 = 3K3、
R5 = 10K、
R6 = 1K、
R7 1K、
R8 = 10K、
R9、R10 = 100K、
C1 = 1uF / 25V、
C2、C3、C6 = 100n、
C4 = 33uF / 25V、
T1 = BC547
IC1、IC2 = 555、
M1 = 1V FSDメーター、
D1、D2 = 1N4148

IC74121を使用した静電容量計

この単純な静電容量計回路は、5pFから15uFFSDまでの14の線形校正された静電容量測定範囲を提供します。 S1はレンジスイッチとして採用されており、S4（s1 / x10）およびS3（x 1）またはS2（x3）と連携して動作します。 IC 7413は、周波数決定要素のように機能するR1およびC1〜C6とともに、非安定発振器のように動作します。

このステージは、IC 74121（単安定マルチバイブレータ）をアクティブにして、繰り返し周波数の非対称方形波を生成します。この方形波の値は、パーツR1とC1からC6によって決定され、デューティサイクルはR2（またはR3）とCxによって決定されます。。

この方形波電圧の標準値は、デューティサイクルが変化すると線形に変化し、デューティサイクルは、Csの値、R2 / R3（s10 / x I）の値、および周波数（ S1スイッチ位置）。

ファイナルレンジセレクタースイッチS3j ..- xl）と52（x3）は、基本的にメーターと直列に抵抗を挿入します。 IC 74121のピン10とピン11の周囲の構成、およびCxの構成は、ここでの浮遊容量が最小で変動がないことを保証するために、可能な限り短くて堅い必要があります。 P5とP4は、低静電容量範囲の独立したゼロ校正に使用されます。すべてのより高い範囲では、oresetP3によって実行されたキャリブレーションで十分です。 F.s.d.キャリブレーションはかなり簡単です。

最初に回路にC6をはんだ付けするのではなく、未知のコンデンサ用にCxとマークされた端子に取り付けます。 S1を位置3に、S4を位置x1に、S2を閉じて（s3）、これは1500 pFf.s.dの範囲に設定されます。これで、C6を校正ベンチマーク値として適用する準備が整いました。次に、メーターがf.s.dの2/3を解読するまで、ポットP1を微調整します。次に、S4を位置 'x 10'に移動し、S2を開いたままにし、S3を閉じます（x1）。これは、未知のコンデンサとしてC6を使用している場合、5000 pFf.s.d.と比較されます。これらの完全なセットアップの結果は、fs.dの1/5を提供するはずです。

一方、正確に既知のコンデンサの品揃えを調達し、これらをCxポイント全体で使用してから、メーターダイヤルのキャリブレーションを適切に固定するためにさまざまなポットを調整できます。

PCB設計

もう1つのシンプルで正確な静電容量計回路

抵抗器を介してコンデンサに定電圧を印加すると、コンデンサの電荷は指数関数的に増加します。しかし、コンデンサの両端の電源が定電流源からのものである場合、コンデンサの電荷はほぼ直線的な増加を示します。

コンデンサが線形に充電されるこの原理は、以下で説明する単純な静電容量計で使用されます。これは、多くの同様のアナログメーターの範囲をはるかに超えるコンデンサ値を測定するように設計されています。

メーターは、定電流電源を使用して、未知のコンデンサーの電荷を既知の基準電圧に補完するのに必要な時間を確立します。このメーターは、1、10、100、1000、および10,000 µFの5つのフルスケール範囲を提供します。 1 µFスケールでは、0.01 µFという小さな静電容量値を問題なく測定できました。

使い方。

図に示すように、部品D1、D2、R6、Q1、およびR1からR5の両端の抵抗の1つは、スイッチS1Aを介した定電流供給に5つの選択肢を提供します。

S2が指定された位置に保持されると、この定電流はS2Aを介してグランドに短絡されます。代替選択でS2が切り替わると、BP1とBP2の両端で定電流が被試験コンデンサに駆動され、コンデンサの充電が線形モードになります。

オペアンプIC1はコンパレータのように接続され、その（+）入力ピンはR8に接続され、基準電圧レベルを固定します。

テスト対象のコンデンサの両端で直線的に増加する電荷がIC1の（-）入力ピンよりも数ミリボルト高くなるとすぐに、コンパレータ出力を+12ボルトから-12ボルトに瞬時に切り替えます。

これにより、コンパレータの出力は、部品D3、D4、D5、R10、R11、およびQ2を使用して作成された定電流源をアクティブにします。

S2Bと同様にS2Aがグランドに切り替わると、コンデンサのC1端子が短絡し、C1の両端の電位がゼロになります。 S2が開いた状態の場合、C1を介した定電流ペーシングにより、C1の両端の電圧がトリガーされ、線形に増加します。

テスト対象のコンデンサの両端の電圧によってコンパレータがトグルすると、ダイオードD6が逆バイアスになります。このアクションにより、C1はそれ以上充電されなくなります。

C1の充電は、コンパレータの出力ステータスがちょうど切り替わる時点までしか発生しないため、C1の両端に発生する電圧は、未知のコンデンサの静電容量値に直接比例する必要があることを意味します。

メーターM1がその電圧を測定している間、C1が放電しないようにするために、IC2を使用して作成されたハイインピーダンスバッファーステージがメーターM1に組み込まれています。

抵抗R13とメーターM1は、約1 VFSDの基本的な電圧計モニターを構成します。必要に応じて、8ボルト未満のフルスケール範囲を備えていれば、リモート電圧計を使用できます。（この種の外部メーターを組み込む場合は、R8を1 µFの範囲に設定して、正確に識別された1 µFのコンデンサが1ボルトの読み取り値に対応するようにしてください。）

コンデンサC2は、Q1定電流電源の発振を打ち消すために使用され、R9とR12は、テスト対象のコンデンサとC1が充電されている間に電源DCがオフになった場合に、オペアンプを保護するために使用されます。そうしないと、オペアンプを介して放電が始まり、損傷につながる可能性があります。