Так как по натуре своей я радиохламер, появилась необходимость иметь ЭПС-метр. В сети перебрал кучу схем от простых до сложных. Остановился на конструкции, в которой используется микросхема К157ДА1. Достоинство этой схемы в том, что шкала индикатора линейна и отсчёт ведётся слева направо. Переделка шкалы не требуется. Но напрягало то, что К157ДА1 – двухканальный, а вторая половина этой микросхемы не задействована. Попутно занялся более глубоким изучением этой темы. Если коротко, то ЭПС конденсатора очень капризная величина. При каждом значении протекающего через испытуемый конденсатор тока, величина ЭПС будет различна. Измерять ЭПС нужно на переменном токе синусоидальной формы частотой 50 – 60кгц.
Поэтому от оригинальной схемы пришлось отступить. В журнале «Радио» за 1992г. №7 опубликована схема генератора на микросхеме К157ДА1. Вот такая получилась схема. Прибор позволяет измерять ЭПС конденсатора на дух поддиапазонах: 1ом и 10ом (конечное значение) без выпаивания из схемы. С более высоким значением ЭПС конденсатор является дефектным.
Как работает схема.
На DA 1.2 выполнен генератор синусоидальных колебаний частотой 50-60кгц (у меня получилось 57кгц). С выхода генератора сигнал поступает на транзистор VT 2, который служит для согласования входных – выходных сопротивлений последующих каскадов. Резистор R 12 ограничивает выходной ток. Т.к. величина R 12 значительно превышает сопротивление испытуемого конденсатора, ток, проходящий через него, будет постоянным и определяться резистором R 12. Падение напряжения на испытуемом конденсаторе будет прямо пропорционально внутреннему сопротивлению. Поэтому шкала прибора будет линейна. Резисторы R 13, R 14 и диоды VD 1 – VD 4 образуют цепь разряда испытуемого конденсатора (если он не разряжен), а также ограничивают выходной сигнал при разомкнутых щупах. На транзисторе VT 3 выполнен усилитель, на VT 4 – буферный каскад.
Особенность этого измерителя в том, что при отсутствии измеряемого конденсатора всё выходное напряжение (правда, ограниченное диодами VD 1 – VD 4) приложено к стрелочному индикатору. Это вызывает большую перегрузку последнего и может привести его к выходу из строя. Для исключения такой перегрузки введена цепь защиты.
На DA 1.1 выполнен милливольтметр переменного тока. На VT 5 – пиковый индикатор. VT 6, VT 7 –образуют цепь защиты стрелочного индикатора. Она работает следующим образом. Когда величина выходного напряжения превысит допустимый уровень, транзисторы открываются, и выходное напряжение на стрелочном индикаторе уменьшается скачкообразно до некоторой величины. При дальнейшем увеличении напряжения оно уменьшается до нуля. Такая особенность защиты может ввести в заблуждение, т.к. если величина ЭПС предположим 15ом, то на индикаторе может отобразиться как, например 5ом. Что бы этой путаницы избежать введён пиковый индикатор. Если ЭПС конденсатора больше 1 или 10 ом (в зависимости от выбранного диапазона) загорается светодиод
Так при разомкнутых щупах индикатор показывает 0, но горит светодиод, показывая перегрузку. А при замкнутых, тоже показывает 0, только светодиод не горит, показывая, что сопротивление равно нулю.
Конструкция и детали.
Микросхема включена по питанию в однополярном варианте. Резисторы R 1, R 2, R 24, R 25 образуют искусственную среднюю точку. Конденсаторы С1 и С11 уменьшают уровень пульсаций. Если питающий стабилизатор хороший, то их можно не ставить. Резисторы R 3, R 5 и конденсаторы С2, С4 образуют мост Вина (установка частоты). Транзистор VT 1 используется как регулируемое сопротивление. Применил рекомендованный автором. Транзисторы VT 2 и VT 4 установил, какие были под рукой. Транзисторы VT 3 и VT 5 с большим h 21э. Транзисторы VT 6 и VT 7 – чтобы упростить печатную плату. Номиналы переходных конденсаторов не критичны. Можно использовать от 0.1 до 0.01мкф. Если поменять полярность конденсатора С3, то схема работать не будет. Если прибор будет использоваться для проверки не разряженных конденсаторов (в схеме), то диоды VD 1 – VD 4 должны выдерживать прямой ток до 1а. Микроамперметр может быть применён на ток 100мка, но это значение не критично. В своём варианте я применил микроамперметр от магнитофона (они рассчитаны на 300мка). Корпус использовал от приставки – селектора каналов дециметрового диапазона. С платы этой приставки удалил все детали кроме выключателя сети, светодиода и переключателя 2ПК, который использовал для переключения предела измерения. На этой же плате смонтировал схему питания, установил стрелочный индикатор и плату прибора. В качестве индикатора предела измерения использовал два светодиодных индикатора АЛ304Г.
Налаживание прибора.
Движок R 10 установить в нижнее по схеме положение. Временно отключаем стрелочный индикатор. Вместо R 3 и R 5 впаиваем сдвоенный переменный резистор. Подаём питание, наблюдаем форму и частоту генерируемых колебаний. Сдвоенным резистором устанавливаем частоту несколько ниже номинальной. Т.к. конденсаторы С2 и С4 имеют разброс по ёмкости, возникает необходимость балансировки моста Винна. Для этого к одному из сдвоенных резисторов добавляем ещё один переменный резистор. И манипулируя ими, добиваемся наименьших искажений и максимальной амплитуды. При этом контролируем численное значение частоты генерируемых колебаний. Чтобы получить правильную синусоиду, требуется дополнительная регулировка резисторов R 4, R 6 и R 10. Следует, меть ввиду, что изменение величины этих резисторов приводит к увеличению частоты генерируемых колебаний. К разъёму Сх подпаиваем резистор 10 ом (он будет эталоном второго поддиапазона). Изменяя R 12, добиваемся величины падения напряжения меньше 100мв на эталонном резисторе. Это вызвано тем, что при измерении ЭПС конденсатора в схеме при большем напряжении на щупах прибора, открываются переходы германиевых транзисторов. В этом случае показания прибора будут не верны.
Настраиваем милливольтметр.
Вместо R 29 и R 30 впаиваем подстроечные резисторы, к R 30 подключаем авометр в режиме измерения тока на 1 – 10ма. Изменяя R 29, добиваемся показаний авометра кратных штатному стрелочному индикатору. Тоже самое можно проделать подбором R 22 , изменяя чувствительность микросхемы. Подпаиваем штатный стрелочный индикатор и проводим окончательную регулировку, устанавливаем стрелку на последнее деление шкалы.
Настраиваем узел защиты.
К разъёму Сх подпаиваем переменный резистор 20 ом. Движок этого резистора устанавливаем в положение минимального сопротивления. Плавно увеличивая сопротивление, переводим стрелку стрелочного индикатора максимально за пределы шкалы. Изменяя R 30, добиваемся скачкообразного уменьшения показаний прибора. Снова на разъёме Сх устанавливаем сопротивление 10ом. Проверяем отклонение стрелки индикатора на конечное деление шкалы. Если показание не соответствует этому, снова проводим регулировку. Манипулируя R 29 и R 30, добиваемся правильных показаний стрелочного индикатора. Далее вместо подстроечных впаиваем постоянные резисторы. На разъёме Сх устанавливаем сопротивление 1ом. Резистором R 26 добиваемся отклонения стрелки индикатора на конечное деление шкалы.
Настраиваем пиковый индикатор.
На разъёме Сх устанавливаем сопротивление чуть больше 10ом. Изменяя величину R 28, добиваемся зажигания светодиода.
На этом регулировка прибора заканчивается.
В своём варианте я использовал стрелочный индикатор от магнитофона, у которого два сектора: зелёный и красный. Для меня не важно численное значение ЭПС конденсатора. Главное годен или нет. Такое изображение шкалы значительно упрощает настройку системы защиты. Т.к. конец зелёного сектора это не конец всей шкалы и как следствие меньше перегружается стрелочный индикатор. Узел защиты выполнен на отдельной плате и подпаян к стрелочному индикатору. Разъём Сх использовал от старых телевизоров на семь штырьков. 3 чёрных и 4 белых. Это позволяет проверять конденсаторы без щупов. Разъём с платой соединён коротким одножильным проводом диаметром 1мм.