Capacitance Meter คืออะไร: วงจรและการทำงาน

อุปกรณ์เช่น Capacitance Meter ใช้ในการวัดความจุ เครื่องวัดนี้ประดิษฐ์โดย Ewald Georg Von Kleist (10 มิถุนายน 1700) และ Pieter Van Musschenbroek (16 มีนาคม 1692) ในปี 1975 ส่วนประกอบที่ใช้ในการออกแบบความจุเรียกว่าตัวเก็บประจุที่สามารถใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดเพื่อเก็บประจุไฟฟ้า ตัวเก็บประจุที่มีความจุมากจะเก็บประจุได้มากกว่า มีมิเตอร์วัดความจุหลายประเภทซึ่งช่วยให้คุณสามารถวัดความจุได้โดยตรงระหว่าง 0.1 Pico farad และ 20 microfarads หน่วยของความจุคือ farad แทนด้วยตัวอักษร 'F' มีหลายวิธีในการวัดความจุ แต่วิธีที่ถูกต้องที่สุดคือวิธีบริดจ์ บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของเครื่องวัดความจุ

Capacitance Meter คืออะไร?

คำจำกัดความ: ตัวเก็บประจุนั้นพบได้ทั่วไปในส่วนประกอบพื้นฐานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์สองขั้วแบบพาสซีฟที่สามารถเก็บพลังงานไว้ในสนามไฟฟ้าและความจุของตัวเก็บประจุคือความจุ เครื่องวัดความจุเป็นเครื่องมือทดสอบอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหนึ่งที่ใช้สำหรับวัดตัวเก็บประจุในระยะไกล มีหลายวิธีในการวัดความจุ แต่วิธีที่ถูกต้องที่สุดคือวิธีบริดจ์

หลักการทำงานของ Capacitance Meter

ที่ความจุที่วัดได้จะใช้แรงดันไฟฟ้ากระตุ้นอ้างอิงสำหรับการวัด ในรูปด้านล่างความจุที่ไม่รู้จักจะถูกขยายโดย เครื่องขยายเสียง . แผนภาพบล็อกของเครื่องวัดความจุจะแสดงในรูปด้านล่าง

แผนภาพบล็อกของเครื่องวัดความจุ

แผนภาพบล็อกของเครื่องวัดความจุ (CM) ประกอบด้วยเครื่องขยายเสียง, ความจุที่ไม่รู้จัก, เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง, การอ้างอิงนาฬิกา, เครื่องมัลติเพล็กเซอร์, เครื่องขยายเสียงและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ตัวรวมและตัวเปรียบเทียบ เครื่องขยายประจุเครื่องกำเนิดประจุ X16 และเครื่องกำเนิดประจุ X1 ถูกสรุปและมอบให้กับผู้รวม

เอาต์พุตอินทิเกรเตอร์ถูกกำหนดให้เป็นอินพุตไปยังตัวเปรียบเทียบสิ่งที่ตัวเปรียบเทียบทำหมายความว่ามันตรวจสอบอินทิเกรเตอร์และควบคุมเครื่องกำเนิดประจุ X1 และ X16 เพื่อให้เอาต์พุตของอินทิเกรเตอร์อยู่ที่ 0V เครื่องกระตุ้นและเครื่องกำเนิดประจุ X1 ใช้การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า

Linear Capacitance Meter Circuit โดยใช้ 555IC

ตัวจับเวลา IC 555 ใช้เพื่อสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมด้วยความถี่ที่ต้องการและรอบการทำงานที่ต้องการและยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น ๆ ทั้งสองตัวของ op-amp ทรานซิสเตอร์ (ซึ่งทำหน้าที่เป็นสวิตช์) และตัวแบ่งศักย์ (ตัวต้านทานทั้งสามเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมเป็นตัวแบ่งที่มีศักยภาพ ปลายด้านหนึ่งของตัวแบ่งศักย์ไฟฟ้าให้แรงดันไฟฟ้าและปลายอีกด้านหนึ่งมีการต่อสายดินความต้านทานทั้งสามในตัวแบ่งศักย์จะเท่ากัน

VC แรงดันไฟฟ้าเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุซึ่งสามารถชาร์จหรือคายประจุได้เป็นระยะ ขั้วหนึ่งของตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกับกราวด์และอีกขั้วหนึ่งสามารถรับประจุหรือคายประจุได้ แผนภาพภายในของวงจรมิเตอร์วัดความจุเชิงเส้นของตัวจับเวลา IC555 แสดงไว้ด้านล่าง

วงจรมิเตอร์วัดความจุเชิงเส้น

ตัวขยายสัญญาณการทำงานสองตัวในตัวจับเวลา IC555 มีขั้วอินพุตสองขั้วเอาต์พุตของ op-amp ตัวแรกคือ 1 (ตรรกะ) เมื่อ VC มากกว่า 2/3 V และเอาต์พุต op-amp ที่สองคือ 1 เมื่อ VC น้อยกว่า V / 3 . ออปแอมป์สองตัวเชื่อมต่อกับฟลิปฟล็อป SR ในฟลิปฟล็อป Q จะเป็น ‘1’ เมื่อ VC สูงกว่า 2v / 3 ในทำนองเดียวกัน Q จะเป็น ‘0’ เมื่อ VC อยู่ต่ำกว่า v / 3

หาก VC อยู่ระหว่าง 2v / 3 และ v / 3 (2v / 3> VC> v / 3) ค่า 'Q' จะไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากเอาต์พุตของออปแอมป์เป็นศูนย์เมื่อ VC อยู่ระหว่างสองค่านั้น สิ่งต่างๆส่วนใหญ่แอมพลิฟายเออร์ในการทำงานตัวแบ่งศักย์ทรานซิสเตอร์ SR flipflop นั้นอยู่ในตัวจับเวลา IC555 แผนผังของ VC และ Q แสดงในรูปด้านล่าง

แผนการชาร์จและการปลดปล่อย

เวลาเปิดและปิดจากพล็อต

เวลาในการชาร์จ: VC = V / 3 + 2V / 3 (1-e - t1 / (RA + RB) C)

โดย VC คือแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวเก็บประจุ

V / 3 เป็นจุดเริ่มต้น

2V / 3 คือเป้าหมายที่เพิ่มขึ้น

เวลาคงที่ (τ) = (RA + RB) * ค

เมื่อการชาร์จเสร็จสิ้น e - t1 / (RA + RB) C = 1/2

e t1 / (RA + RB) C = 2

t1 * (RA + RB) * C = LN2

t1 * (RA + RB) * C = 0.693

t1 = 0.693 * (RA + RB) ค

เวลาจำหน่าย: VC = 2V / 3 e-t2 / RB * ค

ในเวลา t2, 2V / 3 * e-t2 / RB * C = V / 3

จากนั้น e-t2 / RB * C = 1/2

et2 / RB * C = 2

t2 / RB * C = ln2 = 0.693

t2 = RB * C (0.693)

นี่คือวิธีการ IC555 จับเวลา ได้ผล วงจรพื้นฐานสำหรับเครื่องวัดความจุแสดงไว้ด้านล่าง ใช้ตัวเก็บประจุและชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ ‘V’ และต่อปลายอีกด้านหนึ่งกับกราวด์

เครื่องวัดความจุพื้นฐาน

เมื่อ K อยู่ที่ P1 C จะชาร์จด้วย Q = CV

เมื่อ K อยู่ที่ P2 C จะถูกระบายออกด้วย Q = CV

ค่าใช้จ่ายที่ไหลผ่านมิเตอร์ทุกวินาที = f * Q

กระแสเฉลี่ยผ่านมิเตอร์ = f * Q = f * C * V

การอ่านมิเตอร์ = f * C * V เมื่อ f และ V คงที่การอ่านมิเตอร์จะเป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับความจุของตัวเก็บประจุ

เรารู้ว่าประจุ (Q) = CV ถ้าเราใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ดังนั้นปริมาณประจุที่ตัวเก็บประจุจะเก็บขึ้นอยู่กับค่าความจุของตัวเก็บประจุ ถ้าความจุมากขึ้นประจุก็จะมากขึ้น

การบำรุงรักษา Capacitance Meter

การบำรุงรักษามิเตอร์นี้คือ

• มิเตอร์ควรอยู่ห่างจากน้ำและฝุ่น
• อย่าใช้มิเตอร์ที่อุณหภูมิสูง
• อย่าใช้มิเตอร์ในสถานที่แม่เหล็กแรงสูง
• อย่าใช้ของเหลวหรือผงซักฟอกเช็ดมิเตอร์

คุณสมบัติ

คุณสมบัติของเครื่องวัดความจุแบบดิจิตอลคือ

• อ่านค่าการวัดได้ง่าย
• ความแม่นยำสูง
• ภายใต้สนามแม่เหล็กแรงสูงยังสามารถวัดได้
• เชื่อถือได้สูง
• ทนทานสูง
• น้ำหนักเบา

ข้อมูลจำเพาะของ Digital Capacitance Meter

ข้อกำหนดของเครื่องวัดความจุดิจิตอลคือ

แสดง: LCD

พิสัย: ช่วงของมิเตอร์ดิจิตอลอยู่ระหว่าง 0.1 PF ถึง 20 mF

แบตเตอรี่: 9 โวลต์และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่อัลคาไลน์อยู่ที่ประมาณ 200 ชั่วโมงและอายุการใช้งานแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนประมาณ 100 ชม

อุณหภูมิในการทำงาน: อุณหภูมิในการทำงานของดิจิตอล CM คือ 00C ถึง 400C

ความชื้นในการทำงาน: ความชื้นในการทำงานของดิจิตอล CM คือ 80% MAX.R.H

ข้อดี

ข้อดีของเครื่องวัดความจุคือ

• ความต้องการฮาร์ดแวร์น้อยกว่าในเครื่องวัดความจุที่ใช้ Arduino
• โครงสร้างที่เรียบง่าย
• ขนาดเล็ก
• น้ำหนักน้อย

คำถามที่พบบ่อย

1). ความจุวัดได้อย่างไร?

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุเพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้า ความสามารถในการจัดเก็บของตัวเก็บประจุเรียกว่าความจุซึ่งวัดได้ใน Farad (F)

2). เครื่องทดสอบตัวเก็บประจุที่ดีที่สุดคืออะไร?

หนึ่งในเครื่องทดสอบตัวเก็บประจุที่ดีที่สุดคือ Honeytek A6013L มีตั้งแต่ 200 Pico farad ถึง 20 microfarads

3). เครื่องมืออะไรวัดความจุ?

เครื่องวัด LCR ​​เป็นเครื่องมือทดสอบอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหนึ่งที่ใช้ในการวัดความจุของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

4). ความจุเท่ากับอะไร?

ความจุเท่ากับอัตราส่วนของประจุและแรงดันไฟฟ้า แสดงเป็น C = Q / V

• โดยที่ C คือความจุ
• Q คือประจุที่เก็บไว้วัดเป็นคูลอมบ์ (C)
• V คือแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุวัดเป็นโวลต์ (V)

5). Q capacitance คืออะไร?

อัตราส่วนของรีแอคแตนซ์ของตัวเก็บประจุ (XC) และประสิทธิภาพ ความต้านทาน (R) หมายถึงความจุของปัจจัยคุณภาพหรือความจุ Q แสดงเป็น Q = XC / R

ในบทความนี้ภาพรวมของเครื่องวัดความจุ เครื่องวัดความจุเชิงเส้น การใช้ตัวจับเวลา IC555 จะกล่าวถึงคุณสมบัติข้อดีข้อกำหนดและการบำรุงรักษามิเตอร์นี้ นี่คือคำถามสำหรับคุณความแตกต่างระหว่างตัวเก็บประจุและความจุคืออะไร?