Einfaches Kondensatormessgerät in 6 Bereichen Herzogenburg 15.12.1981
Kondensatormessgeräteschaltungen gibt es viele. Die meisten basieren auf Strommessungen mit verschiedenen Frequenzen, einige auf Zeitmessung in Verbindung mit Zähler oder Frequenzmesser.
Die vorgestellte Schaltung arbeitet ohne Frequenzgenerator, es wird die Ladezeit von Cx gemessen und angezeigt.
Funktion: Die ersten 3 Inverter eines 6-fach Inverters 4069 bilden mit Rm und Cx ein Monoflop. Der Transistor Tr1 parallel zu Cx entlädt den zu messenden Kondensator Cx vor und nach der Monoflopzeit. Nach der Formel t = Rm * Cx (msec = kΩ * µF) besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen t und Cx. Nach anschliessen von Cx wird mit dem Taster T1 das Monoflop gestartet. Das Monoflop steuert über einen Inverter den Integrator, gebildet aus dem Operationsverstärker 13741 (FET-Eingänge), dem Ci und Ri. Diese Baustufe ist ein t – U-Wandler der die Monoflopzeit in eine bestimmte Spannung umwandelt. Kommt ein Monoflopimpuls zum Integrator läuft der Ausgang PIN6 des 13741 solange hoch bis der Impuls endet. Durch die Diode D2 wird ein rücklaufen der Anzeige verhindert. Der angezeigte Wert entspricht der Kondensatorkapazität und bleibt eine gewisse Zeit mehr oder weniger stabil stehen. Die Anzeigestabilität hängt weitgehend von der Qualität des Kondensators Ci ab. Man sollte möglichst keinen Elko und wenn, eine Tantalausführung verwenden. Nach dem Ablesen wird mit dem Löschtaster T2 die Anzeige wieder auf Null gebracht.
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Mit den 3 restlichen Inverter des 4069 wird die Schaltung gegen Bedienungsfehler gesichert und eine automatische Löschung über Tr2 erreicht. Die Anzeige bleibt ca. 5sec. bestehen. 2 LED's zeigen die Betriebszustände „Bereit“ und „Messen“ an. Da die Anzeige linear verläuft, kann jedes beliebige Multimeter dazu verwendet werden. Die Betriebsspannung kann zwischen 6V und 15V liegen. Bei geänderter Spannung muss jeweils der Nullpunkt korrigiert werden.
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Der Messbereich kann nach oben erweitert werden z.B. 1000µF, 10000µF. Nach unten (pF-Bereich) lässt die Genauigkeit zu Wünschen übrig. Der Startkondensator 47pF müsste verkleinert werden, was jedoch nicht möglich ist weil der Start bzw. die Messung dann nicht mehr funktioniert.
Die Genauigkeit der Messung wird auf Grund der einfachen Schaltung nicht sehr hoch sein, es werden auch keine Präzisionsbauteile verwendet.
Die Eichung: Gerät einschalten, LED „bereit“ muss leuchten. Multimeter anschliessen, Nullpunkt einstellen. Multimeterbereich 2V wählen. Möglichst genauen Eichkondensator z.B. 1,5µF anschliessen, Geräteschalter S1 auf „µF“ , S2 auf „x1“ stellen, Starttaster T1 kurz drücken, der angezeigte Wert muss mit dem 470Ω Trimmpot auf „1,5“ gestellt werden. Messung und Justierung so lange wiederholen bis „1,5“ angezeigt wird. In den anderen Bereichen ist genau so zu verfahren. Zur Eichung werden benötigt: 1,5nF, 15nF, 150nF, 1,5µF, 15µF, 150µF.
Die Widerstände „Bereich“ werden eigentlich nur für ein eingebautes Analoginstrument gebraucht. Bei Anzeige mittels Multimeter werden sie überbrückt.
Gruss Gerhard