مدار خازن سنج

[cisco]

پاسخ : مدار خازن سنج

اگه بخواهی مثلا یک خازن 1uf را اندازه بگیری می تونی یه خازن مثلا 1PF را با پروب دستگاهت سری کنی و خازن معادل را که در حد پیکو است محاسبه کنی.

[ocsillator]

پاسخ : مدار خازن سنج

چرا از مدار پل استفاده نمی کنی ؟

[TABADKAN]

پاسخ : مدار خازن سنج

سلام
من به یک مدار خازن سنج که بتواند از 10pFتا حداقل 470uF احتیاج دارم لطفا مرا راهنمایی کنید
با تشکر

[س.رزمجو]

پاسخ : مدار خازن سنج

سلام بر همگی
اندازه گیری مقدار خازن رو به دو روش میشه انجام داد:
1.ازطریق اندازه گیری ثابت زمانی (یعنی یک مقاومت با خازن سری میکنیم و ثابت زمانی مدار رو اندازه میگیرم
وتقسیم برمقدار مقاومت میکنیم مقدار خازن به دست می یاد)
2.ازطریق قرار دادن خازن در مدار رزنانس یک اسیلاتور (البته باید در نظر داشته باشیم که اینکار ممکنه باعث به هم خوردن فیدبک اسیلاتور بشه پس باید از اسیلاتوری استفاده بشه که فیدبکش خازنی نباشه).

[shabani00]

پاسخ : مدار خازن سنج

سلام چطور میشه از فایل های این ادرس استفاده کرد.منظورم اینه که چطور میشه بازش کرد؟
http://www.4shared.com/file/31454897/e4a4ab41/hamed.html

[ali-j]

پاسخ : مدار خازن سنج

سلام دوستان اقای katsomato درست گفتنند. فکر کنم منظور ایشان از اسلاتور ،مدارات استابل باشه مثل استابل با 555 که رابطه خطی بین فرکانس با خازن داره. ولی مشکلی که ایجاد میشه محدوده کم اندازه گیری این روشه .بهتر از ثابت زمانی یا بهتر بگویم مدارات مولد شیب برای اندازه گیری خازن استفاده کنید.
به زودی من مقاله کامل در رابطه با اندازه گیری خازن ها قرار می دهم.فعلا دستم بند اپلود عکس هاست.

[ali-j]

پاسخ : مدار خازن سنج

سلام
بعد از کلی گشتن برای اپلود در نهایت دستم عکس ها را اپلود کرد و مطالب را برای من فرستاد تا من با دوستان این انجمن مطرح کنم.

فصل اول:
روش های اندازه گیری ظرفیت خازن

هدف :ارائه راه کارهای برای ساخت دستگاه های برای اندازه گیری ظرفیت خازن.

خازن عنصر الکتریکی است که در مقابل تغییرات ولتاژ از خود مقاومت نشان می دهد.

غیر خطی بودن روابط جریان و ولتاژ در یک خازن باعث شده که اندازه گیری این عنصر به آسانی اندازه گیری مقاومت الکتریکی نباشد.


برای محاسبه مقاومت کافیست ولتاژ را بر جریان تقسیم کنیم.و کاملا مشخص است که رابطه بین ولتاژ و جریان خطی است .در صورتی که برای خازن این گونه نیست.مقدار خازن از رابطه زیر حاصل می شود.



مقدار خازن از تقسیم جریان بر مشتق ولتاژ بدست می آید.و غیر خطی بودن خازن کاملا مشهود است.
با دقت به معادله بالا چند سرنخ برای اندازه گیری خازن مشخص می شود.
1- در معادله بالا پارومتر زمان وجود دارد.
2- معادلات دیفرانسیل را به وسیله ابزار های ریاضی می توانیم خطی کنیم.

راه حل اول :

اندازه گیری مقدار خازن به واسطه اندازه گیری فرکانس



شکل (3)
در این روش از اسلاتور های استفاده می کنیدم در صورتی که رابطه خطی بین مقدار خازن و فرکانس تولید شده وجود داشته باشد.
البته بهتر و ساده تر است است که از مدار های استابل استفاده کنیم برای مثال ای سی تایمر 555 برای تولید فرکانس ها مناسب است.با کمی دقت به اینگونه مدارات (استابل ها ) متوجه می شویم که بیشتر آنها از یک مدار مولد شیب استفاده کرده اند.پس بهتر است که برای کوچک سازی مدار، فقط از یک مولد شیب استفاده کنیم.


راه حل دوم :

اندازه گیری خازن به وسیله مولد شیب
اگر خازن وجود نداشت مدار مولد شیب هم وجود نداشت. در واقع در مدارات مولد شیب خازنی را شارژ می کنند و سپس آن را تخلیه می کنند.
شارژ و دشارژ شدن خازن از الگوی خاصی پیروی می کند.یعنی خازن در 5 ثابت زمانی به بیشترین مقدار خود می رسد و منحنی شارژ و دشارژ خازن به صورت نمایی است.



مدار(4) RC


منحنی شارژ خازن(5)
ثابت زمانی برابر است با مقدار خازن در مقاومت که واحد آن ثانیه است.طبق قانون خازن در 5 ثابت زمانی به شارژ کامل می رسد.

ثابت زمانی=RC

جدول زیر نحوه شارژ شده خازن را نمایش می دهد.


جدول 6

پس با تعیین ولتاژ در یکی از ثابت زمانی ها مقدار خازن به صورت زیر بدست آوریم . برای اینکه بتوانید سریع مقدار خازن را بدست اوریم ، ثابت زمانی یک را انتخاب می کنیم.

طراحی :
ولتاژ تغذیه را 12 ولت انتخاب می کنم و با در نظر گرفتن ثابت زمانی یک ،ولتاژ خازن با یک نسبت ساده حاصل می شود.


در معادله بالا Vc ولتاژ خازن ، Vcc ولتاژ منبع تغذیه و n هم یکی از مقادیر جدول 6 است. پس ولتاژ خازن بدست می آید.


از معادلات بالا می توان نتیجه گرفت که خازن در زمان t=τ=RC به ولتاژ 63.2 درصد منبع تغذیه ، یعنی 7.58 می رسد.
پس برای اندازه گیری خازن می توان زمان که خازن به مقدار 7.58 ولت می رسد را اندازه گیری کرد.و از رابطه τ=RC مقدار خازن را محاسبه کرد.


خازن سنج ناقص(9)
در نمای بلوکی خازن سنج ناقص شکل (9) با روشن شدن مدار تایمر شروع به شمردن می کند و ولتاژ خازن افزایش پیدا می کند.وقتی ولتاژ خازن از ولتاژ مرجع بیشتر شد مقایسه کننده فعالیت تایمر را متوقف می کند. و مقدار به جای مانده در تایمر ثابت زمانی مدار RC را مشخص می کند.با دانستن مقدار مقاومت. مقدار خازن مشخص می شود.


خازن سنج ناقص (10)
مدار شکل (10) یک خازن سنج ناقص است.که مداری بسیار ساده دارد. R1, R2 به صورت سری بسته شده اند تا ولتاژ مرجع را تولید کند. و ولتاژ مرجع از معادله زیر حاصل می شود.

دراین مثال ولتاژ تغذیه 12 ولت انتخاب شده و ولتاژ مرجع 7.58 بدست آمده است(معادله (8)).


یک معادله و دو مجهول.اگر مقاومت R2 را 10 کیلو اهم فرض کنیم R1 حاصل می شود



مقاومت R3 و خازن C1 هردو تشکیل یک مدار RC را می دهند.مقدار R3 بسته به اینکه تایمر شما چه دقتی دارد و چه خازنی را می خواهید اندازه گیری کنید انتخاب می شود.

شرح مدار : با روشن شدن مدار ولتاژ خازن صفر است پس ولتاژ پایه منفی از پایه مثبت OP-Amp کمتر است و ولتاژ خروجی OP-amp به Vcc پرش می کند.و باعث فعال شدن تایمر می شود.تا اینکه مقدار ولتاژ خازن از ولتاژ مرجع بیشتر می شود در این صورت ولتاژ خروجی Op-amp به صفر پرش می کند و تایمر متوقف می شود. و مقداری را که نشان می دهد مقدار ثابت زمانی مدار RC است.ثابت زمانی به به صورت تئوری به صورت زیر حاصل می شود.

RC=τ=1ms
در صورتی که مدار خازن سنج ناقص مقدار ثابت زمانی را 0.00123 بدست آوره است. تقریبی خوبی است ولی خطا از کجا ناشی می شود؟
مدار بالا را ناقص نامیدم به علت مشکلاتی بسیار که دارد.


1- مقدار اولیه خازن: مدار بالا فقط خازن های را به درستی اندازه گیری می کند که مقدار اولیه آنها صفر باشد.برای گسترش این مدار می توانیم مقدار اولیه خازن را مد نظر داشته باشیم یا ولتاژ اولیه خازن را تخلیه کنیم . راه حل دوم بسیار آسان تر است و فقط لازم است دو سر خازن را به یک مقاومت کوچک متصل کنیم تا ولتاژ خازن صفر شود.


مدار شارژ و دشارژ خازن(14)

در مدار (14) با فشار s1 خازن از مسیر قرمز رنگ و مقاومت R2 شارژ می شود.و با فشردن کلید S2 خازن از مسیر آبی رنگ و مقاومت R1 تخلیه می شود. مقدار مقاومت R1,R2 با یکدیگر متفاوت هستند پس ثابت زمانی شارژ و دشارژ با یک دیگر متفاوت است.

2- مقدار ولتاژ مرجع : یکی از پارومتر های دقت این مدار داشت ولتاژ دقیق مرجع است. اگر مانند مدار (10) ولتاژ مرجع را با استفاده از مقاومت های مقسم و یا مولتی ترن ساخته باشیم با مشکل جدیدی به نام پایداری حرارتی روبه رو می شود. و از طرفی ساخت ولتاژ ثابت 7.58 (برای مدار (10)) با استفاده از مدارات رگولاتور پروژه را بسیار بزرگ و هزینه ها را افزایش می دهد.می توان با انتخاب هوشمندانه ولتاژ تغذیه مقدار ولتاژ مرجع را رندتر کرد.همچنین می توانیم به جای انتخاب فقط پنج نقطه بر روی منحنی شارژ خازن از نقاطی که ولتاژ مناسب تر دارند استفاده کنیم و در محاسبات این تغییر را لحاظ کنیم.
برای مثال می توانیم ولتاژ مرجع را شش ولت انتخاب کنیم و با حل معادله نمای زیر مقدار ثابت زمانی را بدست آوریم.



3- تاخیر در تغییر وضعیت Op-Amp. که بر اندازه گیری های خازن های با ظرفیت کم بسیار تاثیر گذار است.
این مشکل را با انتخاب مناسب مقاومت R1 می توان تا حدودی رفع کرد.به مثال زیر توجه کنید.

در صورتی که بخواهیم مقدار 10us را افزایش دهیم می توانید ولتاژ مرجع یا مقاومت مسیر شارژ افزایش داد که با افزایش مقاومت محدوده گسترده تری را می توانیم پوشش دهیم.


با افزاریش ده برابری مقاومت مقدار ثابت زمانی نیز 10 برابر افزاریش پیدا کرد. ولی محدودتی در افزایش مقاومت وجود دارد و آن جریان ورودی OP-amp است.

4- این مدار به صورت دستی کار می کند و عملیاتی نیست.
و در ادامه ...
فصل دوم خازن سنج کاملا اتوماتیک هوشمند.
این مطالب به وسیله www.dedaco.blogfa.com نوشته شده است به زودی فصل دوم انتشار پیدا خواهید کرد.

[rasool5051]

پاسخ : مدار خازن سنج

شکلا باز نمیکنه بی زحمت درستش کنین