3-डिजिट एलईडी कैपेसिटेंस मीटर सर्किट

यह परियोजना अभी तक एक और परीक्षण उपकरण है जो किसी भी इलेक्ट्रॉनिक हॉबीस्ट के लिए बेहद आसान हो सकता है, और इस इकाई का निर्माण बहुत मज़ेदार हो सकता है।

एक समाई मीटर एक बहुत ही उपयोगी परीक्षण उपकरण है क्योंकि यह उपयोगकर्ता को एक वांछित संधारित्र की जांच करने और इसकी विश्वसनीयता की पुष्टि करने की अनुमति देता है।

साधारण या मानक डिजिटल मीटर में ज्यादातर समाई मीटर की सुविधा नहीं होती है, और इसलिए एक इलेक्ट्रॉनिक उत्साही को यह सुविधा प्राप्त करने के लिए महंगे मीटर पर निर्भर रहना पड़ता है।

निम्नलिखित लेख में चर्चा की गई सर्किट, एक उन्नत अभी तक सस्ते 3-अंकों वाले एलईडी कैपेसिटेंस मीटर की व्याख्या करता है, जो कि कैपेसिटर की एक श्रेणी के लिए एक उचित सटीक माप प्रदान करता है जो आमतौर पर सभी समकालीन इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में उपयोग किए जाते हैं।

कैपेसिटेंस रेंज

प्रस्तावित कैपेसिटेंस मीटर सर्किट डिज़ाइन एक 3 अंकों का एलईडी डिस्प्ले प्रदान करता है, और यह पांच श्रेणियों के साथ मानों को मापता है, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

रेंज # 1 = 0 से 9.99nF
रेंज # 2 = 0 से 99.9nF
रेंज # 3 = 0 से 999nF
रेंज # 4 = 0 से 9.99µF
रेंज # 5 = 0 से 99.99µF

उपरोक्त श्रेणियों में अधिकांश मानक मूल्य शामिल हैं, हालांकि डिज़ाइन कुछ पिकोफ़ारैड, या उच्च मूल्य इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के अत्यंत कम मूल्यों को निर्धारित करने में असमर्थ है।

व्यावहारिक रूप से यह सीमा बहुत अधिक चिंता का विषय नहीं हो सकती है क्योंकि आजकल के इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में बेहद कम कैपेसिटर का उपयोग किया जाता है, जबकि बड़े कैपेसिटर का परीक्षण श्रृंखला से जुड़े कैपेसिटर के एक जोड़े का उपयोग करके किया जा सकता है, जैसा कि बाद में गहराई से वर्णित किया जा रहा है। निम्नलिखित पैराग्राफ।

यह काम किस प्रकार करता है

एक अतिप्रवाह चेतावनी एलईडी को इस क्रम में शामिल किया गया है कि अनुचित श्रेणी को चुने जाने की स्थिति में गलत रीडिंग को रोका जाता है। डिवाइस को 9 वोल्ट की बैटरी के माध्यम से संचालित किया जाता है, और इसलिए यह बिल्कुल पोर्टेबल है।

चित्र 2 में घड़ी थरथरानवाला, कम हर्ट्ज थरथरानवाला, तर्क नियंत्रक और एलईडी कैपेसिटेंस मीटर सर्किट के मोनोस्टेबल मल्टीविब्रेटर चरणों के लिए सर्किट आरेख प्रदर्शित किया गया है।

काउंटर / चालक और अतिप्रवाह सर्किट चरणों को अगले चित्र में दिखाया गया है।

चित्रा 2 को देखते हुए, IC5 एक 5 वोल्ट निश्चित वोल्टेज नियामक है जो 9 वोल्ट बैटरी स्रोत से एक अच्छा विनियमित 5 वोल्ट आउटपुट प्रदान करता है। संपूर्ण सर्किट कार्य के लिए इस विनियमित 5 वोल्ट की शक्ति का उपयोग करता है।

बैटरी उच्च mAh रेटिंग की होनी चाहिए क्योंकि सर्किट का वर्तमान उपयोग लगभग 85 mA पर काफी बड़ा है। जब भी प्रदर्शन के लिए 3-डिस्प्ले के अधिकांश अंकों को रोशन किया जा रहा है, तो वर्तमान खपत 100 एमए से अधिक हो सकती है।

कम आवृत्ति थरथरानवाला IC2a ​​और IC2b के आसपास बनाया गया है जो CMOS NOR गेट्स हैं। फिर भी, इस विशेष सर्किट में ये आईसी बुनियादी इनवर्टर के रूप में जुड़े हुए हैं और सामान्य सीएमओएस एस्टेबल सेटअप के माध्यम से लागू होते हैं।

गौर करें कि जिस आवृत्ति के साथ रीडिंग प्रदान की जाती है, उसकी तुलना में थरथरानवाला चरण की कार्य आवृत्ति बहुत बड़ी है, क्योंकि इस थरथरानवाला को एक एकल पढ़ने के चक्र को पूरा करने में सक्षम करने के लिए 10 आउटपुट चक्र उत्पन्न करने होते हैं।

IC3 और IC4a को कंट्रोल लॉजिक स्टेज के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। IC3 जो कि एक CMOS 4017 डिकोडर / काउंटर है, इसमें 10 आउटपुट ('0' से '9') शामिल हैं। इनमें से प्रत्येक आउटपुट उत्तराधिकार में, हर एक लगातार इनपुट घड़ी चक्र के लिए उच्च होता है। इस विशेष डिज़ाइन आउटपुट में '0' काउंटरों पर रीसेट घड़ी की आपूर्ति करता है।

आउटपुट '1' बाद में उच्च हो जाता है और घड़ी / काउंटर सर्किट के लिए गेट पल्स का उत्पादन करने वाले मोनोस्टेबल को जन्म देता है। आउटपुट '2' से '8' असंबद्ध होते हैं, और समय अंतराल जिसके दौरान ये 2 आउटपुट उच्च हो जाते हैं, थोड़ा सा समय सक्षम बनाता है ताकि गेट पल्स पूरा हो सके और काउंटिंग खत्म हो सके।

आउटपुट '9' लॉजिक सिग्नल की आपूर्ति करता है जो एलईडी डिस्प्ले के ऊपर नए रीडिंग को लेट करता है, हालांकि इस तर्क को नकारात्मक की आवश्यकता होती है। यह IC4a के साथ पूरा किया जाता है जो आउटपुट 9 से सिग्नल को इन्वर्ट करता है ताकि यह एक उपयुक्त पल्स में तब्दील हो जाए।

मोनोस्टेबल मल्टीवीब्रेटर एक मानक CMOS संस्करण है जिसमें 2 इनपुट NOR गेट्स (IC4b और IC4c) के जोड़े का उपयोग किया जाता है। एक सरल मोनोस्टेबल डिज़ाइन होने के बावजूद, यह ऐसी सुविधाएँ प्रदान करता है जो इसे वर्तमान एप्लिकेशन के लिए पूरी तरह से योग्य बनाती हैं।

यह एक गैर-प्रतिगामी रूप है, और परिणामस्वरूप आउटपुट पल्स प्रदान करता है जो IC3 से उत्पन्न ट्रिगर पल्स से छोटा होता है। यह फ़ंक्शन वास्तव में महत्वपूर्ण है, क्योंकि जब एक प्रतिगामी प्रकार का उपयोग किया जाता है तो कम से कम डिस्प्ले रीडिंग काफी अधिक हो सकती है।

प्रस्तावित डिज़ाइन की सेल्फ कैपेसिटेंस बहुत कम है, जो कि आवश्यक है क्योंकि स्थानीय कैपेसिटेंस की पर्याप्त मात्रा सर्किट रैखिक विशेषता को परेशान कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप एक विशालतम प्रदर्शन रीडिंग होती है।

उपयोग करते समय, प्रोटोटाइप डिस्प्ले को सभी 5 रेंजों में '000' पढ़ने के साथ देखा जा सकता है जब परीक्षण स्लॉट्स में कोई संधारित्र जुड़ा नहीं होता है।

प्रतिरोधों R5 से R9 फ़ंक्शन रेंज चयन प्रतिरोधों के रूप में कार्य करते हैं। जब आप पूरे दशक के चरणों में समय प्रतिरोध को कम करते हैं, तो एक विशेष रीडिंग के लिए आवश्यक समाई क्षमता दशक की वृद्धि में बढ़ जाती है।

यदि हम मानते हैं कि रेंज रेसिस्टर्स को कम से कम 1% की सहिष्णुता के साथ रेट किया गया है, तो यह सेट विश्वसनीय रीडिंग देने की उम्मीद की जा सकती है। इसका अर्थ है, प्रत्येक श्रेणी के लिए अलग-अलग अंशांकित होना आवश्यक नहीं हो सकता है।

R1 और S1a को रेंज 3 (999nF) को छोड़कर सही एलईडी डिस्प्ले पर दशमलव बिंदु खंड को चलाने के लिए तार दिया गया है, जिसमें दशमलव बिंदु संकेत आवश्यक नहीं है। घड़ी थरथरानवाला वास्तव में एक आम 555 अद्भुत विन्यास है।

पॉट आरवी 1 का उपयोग इस एलईडी कैपेसिटेंस मीटर को कैलिब्रेट करने के लिए घड़ी आवृत्ति नियंत्रक के रूप में किया जाता है। मोनोस्टेबल आउटपुट का उपयोग IC 1 के पिन 4 को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, और घड़ी का थरथरानवाला केवल तभी सक्रिय होगा जब गेट अवधि उपलब्ध हो। यह फ़ंक्शन एक स्वतंत्र सिग्नल गेट की मांग को समाप्त करता है।

अब चित्र 3 की जाँच करते हुए, हम पाते हैं कि काउंटर सर्किट को 3 CMOS 4011 IC का उपयोग करके वायर्ड किया गया है। ये वास्तव में आदर्श CMOS तर्क परिवार से मान्यता प्राप्त नहीं हैं, फिर भी ये बेहद लचीले तत्व हैं जो लगातार खपत के योग्य हैं।

ये वास्तव में अलग-अलग घड़ी इनपुट और कैरी / उधार आउटपुट वाले काउंटरों के रूप में कॉन्फ़िगर किए गए हैं। जैसा कि समझा जा सकता है, डाउन काउंटर मोड में उपयोग करने की क्षमता यहां अर्थहीन है, इसलिए डाउन क्लॉक इनपुट को नकारात्मक आपूर्ति लाइन के साथ जोड़ा गया है।

पारंपरिक 3 अंकों के प्रदर्शन की अनुमति देने के लिए तीन काउंटर अनुक्रम में जुड़े हुए हैं। यहां, IC9 को कम से कम महत्वपूर्ण अंक उत्पन्न करने के लिए वायर्ड किया गया है और IC7 सबसे महत्वपूर्ण अंक को सक्षम करता है। 4011 में एक दशक काउंटर, एक सात खंड डिकोडर और एक कुंडी / प्रदर्शन ड्राइवर चरण शामिल हैं।

हर एक आईसी उस कारण से एक विशिष्ट 3 चिप टीटीएल स्टाइल काउंटर / ड्राइवर / कुंडी विकल्प का विकल्प चुन सकता है। आउटपुट के पास किसी भी उपयुक्त सामान्य कैथोड सात खंड एलईडी डिस्प्ले को सीधे रोशन करने की पर्याप्त शक्ति है।

5 वोल्ट की कम वोल्टेज की आपूर्ति के बावजूद, प्रत्येक एकल एलईडी डिस्प्ले सेगमेंट को वर्तमान सीमित प्रतिरोधक के माध्यम से चलाने की सिफारिश की जाती है, ताकि संपूर्ण कैपेसीटेंस मीटर इकाई की वर्तमान खपत को स्वीकार्य स्तर से नीचे रखा जा सके।

IC7 के 'कैरी' आउटपुट को IC6 क्लॉक इनपुट पर लागू किया जाता है, जो कि दो फ्लिप / फ्लॉप द्वारा विभाजित डी प्रकार है। हालाँकि इस विशेष परिपथ में IC का केवल एक भाग ही लागू होता है। ओवरलोड होने पर IC6 आउटपुट केवल राज्य स्विच करेगा। इसका मतलब है, अगर अधिभार काफी अधिक है, तो IC7 से कई आउटपुट चक्र होंगे।

IC6 के माध्यम से LED इंडिकेटर LED1 को सीधे पॉवर देना काफी अनुचित हो सकता है, क्योंकि यह आउटपुट क्षणिक हो सकता है और LED संभवतः छोटे दंपतियों को उत्पन्न करने में सक्षम हो सकता है जो आसानी से किसी का ध्यान नहीं जा सकता है।

इस स्थिति से बचने के लिए IC7 आउटपुट का उपयोग बुनियादी सेट / रीसेट बिस्टेबल सर्किट को ड्राइव करने के लिए किया जाता है, जो कि IC2 के सामान्य रूप से खाली फाटकों की एक जोड़ी के द्वारा बनाया जाता है, और बाद में कुंडी LED संकेतक LED1 को स्विच करता है। दो IC6 और कुंडी को IC3 द्वारा रीसेट किया जाता है ताकि जब भी कोई नया परीक्षण रीडिंग लागू हो, तो ओवरफ़्लो सर्किट खरोंच से शुरू हो।

कैसे बनाना है

इस 3 डिजिट की कैपेसिटेंस मीटर सर्किट का निर्माण करना नीचे दिए गए PCB लेआउट पर सभी भागों को सही ढंग से असेंबल करने के बारे में है।

याद रखें कि आईसी सभी CMOS प्रकार हैं और इसलिए आपके हाथ से स्थिर बिजली के प्रति संवेदनशील हैं। आईसी सॉकेट्स के स्थैतिक बिजली के उपयोग के माध्यम से नुकसान से बचने के लिए सिफारिश की जाती है। उनके शरीर पर आईसी को पकड़ो और इस प्रक्रिया में पिन को छूने के बिना, सॉकेट में धकेल दें।

कैलिब्रेशन

इससे पहले कि आप इस अंतिम 3 अंक वाले एलईडी कैपेसिटेंस मीटर सर्किट को कैलिब्रेट करना शुरू करें, यह एक तंग सहिष्णुता और एक परिमाण के साथ संधारित्र को नियोजित करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है जो मीटर के पूर्ण पैमाने पर सीमा का लगभग 50 से 100% प्रदान करता है।

आइए कल्पना करें कि सी 6 को यूनिट में शामिल किया गया है और मीटर को कैलिब्रेट करने के लिए लागू किया गया है। अब, # 1 (9.99 nF पूर्ण पैमाने) सीमा के लिए डिवाइस को समायोजित करें और SK2 और SK4 के बीच एक सीधा लिंक डालें।

अगला, प्रदर्शन पर 4.7nF के उपयुक्त पढ़ने की कल्पना करने के लिए बहुत धीरे से RV1 को समायोजित करें। एक बार यह पूरा हो जाने के बाद, आप कैपेसिटर की एक सीमा में यूनिट को समान रूप से सही रीडिंग दिखा सकते हैं।

हालाँकि कृपया पठन को बिल्कुल सटीक होने की आशा न करें। अपने आप में 3 अंकों का कैपेसिटेंस मीटर काफी सटीक है, हालांकि, जैसा कि पहले चर्चा की गई है, यह व्यावहारिक रूप से निश्चित रूप से कुछ छोटी विसंगतियों के साथ होगा।

3 एलईडी डिस्प्ले का उपयोग क्यों किया जाता है

कई कैपेसिटर में बड़ी सहिष्णुता होती है, हालांकि मुट्ठी भर किस्मों में 10% से अधिक की सटीकता दर शामिल हो सकती है। व्यावहारिक रूप से, 3 डी एलईडी डिस्प्ले अंक की शुरूआत को अपेक्षित सटीकता के संबंध में उचित नहीं ठहराया जा सकता है, फिर भी यह इस तथ्य के कारण फायदेमंद है कि यह कुशलता से सबसे कम समाई का विस्तार करता है जो डिवाइस एक पूरे दशक के माध्यम से पढ़ने में सक्षम है।

पुराने कैपेसिटर का परीक्षण

यदि इस उपकरण के साथ पुराने संधारित्र का परीक्षण किया जाता है, तो आप संभवतः देख सकते हैं कि डिस्प्ले पर डिजिटल रीडिंग धीरे-धीरे बढ़ रही है। यह जरूरी नहीं कि दोषपूर्ण संधारित्र का संकेत दे सकता है, बल्कि यह केवल हमारी उंगलियों की गर्मी के परिणामस्वरूप हो सकता है, जिससे संधारित्र का मूल्य थोड़ा बढ़ जाता है। SKI और SK2 स्लॉट्स में संधारित्र सम्मिलित करते समय, संधारित्र को उसके शरीर द्वारा धारण करना सुनिश्चित करें, न कि लीड्स को।

उच्च मूल्य कैपेसिटर का परीक्षण करना

उच्च मूल्य वाले कैपेसिटर जो इस एलईडी कैपेसिटेंस मीटर की सीमा के भीतर नहीं हैं, श्रृंखला में उच्च मूल्य संधारित्र को कम मूल्य संधारित्र के साथ जोड़कर और फिर दो इकाइयों की कुल श्रृंखला कैपेसिटेंस का परीक्षण करके जांच की जा सकती है।

मान लीजिए, हम एक संधारित्र की जांच करना चाहते हैं, जिस पर 470 printedF मान छपा है। इसे 100 capacF कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में संलग्न करके लागू किया जा सकता है। तब संधारित्र 470 valueF के मूल्य को निम्न सूत्र का उपयोग करके सत्यापित किया जा सकता है:
(C1 x C2) / (C1 + C2) = 82.5 2F

82.5 82F पुष्टि करेगा कि 470 fineF अपने मूल्य के साथ ठीक है। लेकिन मान लीजिए, यदि मीटर 80 suchF जैसे कुछ अन्य रीडिंग दिखाता है, तो इसका मतलब है कि 470 isF ठीक नहीं है, क्योंकि इसका वास्तविक मूल्य तब होगा:

(X x 100) / (X + 100) = 80
100X / X + 100 = 80
100X = 80X + 8000
100X - 80X = 8000
एक्स = 400 =F

परिणाम इंगित करता है कि परीक्षण किए गए 470µF संधारित्र का स्वास्थ्य बहुत अच्छा नहीं हो सकता है

आरेख में दो अतिरिक्त सॉकेट (SK3 और SK4) और कैपेसिटर C6 देखे जा सकते हैं। एसके 3 का इरादा माप के लिए एसकेआई और एसके 2 को प्लग करने से पहले एसके 1 और एसके 3 को छूकर निर्वहन करने के लिए परीक्षण तत्वों को आसान बनाना है।

यह केवल उन कैपेसिटर पर लागू होता है जो परीक्षण से ठीक पहले सर्किट से हटाए जाने पर कुछ अवशिष्ट चार्ज को स्टोर करने की प्रवृत्ति हो सकती है। उच्च मूल्य और उच्च वोल्टेज प्रकार कैपेसिटर ऐसे हैं जो इस मुद्दे के लिए अतिसंवेदनशील हो सकते हैं।

हालांकि, गंभीर स्थितियों में कैपेसिटर को एक सर्किट से बाहर निकालने से पहले एक ब्लीड रोकने वाले के माध्यम से धीरे से छुट्टी देने की आवश्यकता हो सकती है। एसके 3 को शामिल करने का कारण माप के लिए एसकेआई और एसके 2 के परीक्षण से पहले एसके 1 और एसके 3 को जोड़कर संधारित्र को परीक्षण के तहत छुट्टी देने की अनुमति देना है।

C6 एक आसान, उपयोग करने के लिए तैयार, त्वरित अंशांकन उद्देश्य के लिए नमूना संधारित्र है। यदि परीक्षण के तहत संधारित्र कुछ त्रुटिपूर्ण रीडिंग दिखाता है, तो यह आवश्यक है कि रेंज 1 पर स्विच किया जाए, और SK2 से SK4 तक एक जम्पर लिंक लगाया जाए ताकि C6 परीक्षण संधारित्र के रूप में जुड़ा हो। इसके बाद, आप यह सुनिश्चित करने के लिए जाँच कर सकते हैं कि 47nF का वैध मान डिस्प्ले पर दर्शाया गया है।

हालांकि, एक चीज है जिसे समझने की आवश्यकता है: कुछ ही% प्लस / माइनस के भीतर मीटर अपने आप में काफी सटीक है, इसके अलावा कैपेसिटर मूल्यों के अलावा अंशांकन मूल्य के लगभग समान। एक अतिरिक्त मुद्दा यह है कि संधारित्र रीडिंग तापमान और कुछ बाहरी मापदंडों पर निर्भर हो सकती है। यदि एक समाई रीडिंग अपने सहिष्णुता मूल्य से अधिक में थोड़ी सी त्रुटि दिखाती है, तो यह सबसे अधिक संभावना है कि यह हिस्सा बिल्कुल ठीक है, और कोई रास्ता नहीं है।

हिस्सों की सूची