на підставі результатів прямих вимірювань інших фізичних величин, функціонально пов'язаних з шуканої величиною.
Перевірка справності конденсаторів
Несправностями конденсатора є: пробій діелектрика конденсатора і внутрішній обрив його висновків. Пробій конденсатора легко виявляється за допомогою омметра (опір конденсатора буде мало). Внутрішній обрив висновків конденсатора виявляється тільки при вимірюванні його ємності (в цьому випадку його ємність становить, як правило, десяті частки або одиниці пікофарад).
Принцип вимірювання ємності конденсатора
В основі нашого принципу вимірювання лежить - непрямий метод вимірювання. Непряме вимірювання - вимірювання, проведене непрямим методом, при якому шукане значення фізичної величини визначають на підставі результатів прямих вимірювань інших фізичних величин, функціонально пов'язаних з шуканої величиною. У коливальному контурі, параметри якого будуть обчислюватися вимірюваної ємністю і апріорної індуктивністю. Суть вимірювання лежить в порушенні резонансних коливань і вимірювання їх частоти, відхилення від якої і буде відносити досліджуваний конденсатор до однієї з трьох груп точності, або забраковувала.
електричний конденсатор контроль вимір
Принцип роботи пристрою
Вимірювана конденсатор спільно з вимірювальною котушкою утворює вимірювальний коливальний контур (ВКК). Через електронний ключ ВКК підключається до джерела живлення 5В. Через нього відбувається заряд вимірюваного конденсатора в ВКК. При відключенні ВКК, за допомогою електронного ключа, в ньому виникають вільні електричні коливання, затухаючі по експоненті. Частота проходять процесів ВКК відповідає резонансній частоті. При цьому, період коливань (для затухаючих коливань поняття періоду дещо інше) відповідає T, яке визначається за формулою:
,
при тому, що L відомо апріорно, період залежить тільки від величини ємності вимірюваного конденсатора. При цьому реалізація такої схеми на мікроконтролері ATmega48 дозволяє реєструвати різницю в періодах порядку 0,25 мкс.
Отже, в коливальному контурі виникають затухаючі коливання рис.1:
Малюнок 1
Компаратор порівнює затухаючі в ВКК коливання з напругою на загальній точці (0 В). При цьому на виході компаратора з'являється імпульсний сигнал, передні фронти якого відзначають час періоду сигналу. Затухаючі коливання (синя лінія) і сигнал компаратора (червона лінія) в рівному масштабі часу представлені на рис.2:
Малюнок 2
Використовуємо тільки перші чотири періоди, тривалість яких вимірюється за значенням таймера в період приходу переднього фронту від аналогового компаратора.
Далі ці чотири значення усереднюються (сумуються і діляться на 4) і за його величиною робиться висновок про номіналі конденсатора, а, отже, і допуск у відсотках до стандартного номіналом в 1000 пФ. Залежно від зробленого висновку сигнал з'являється на виходах відповідних 1%, 10% і 20% відповідно.
Розрахункова частина
Розрахуємо похибка сортування конденсаторів з точністю 0,1%.
Сумарна похибка вимірювань буде визначатися за формулою:
Розподілимо похибки рівномірно і
- частота КК
- з похибкою
Використовуючи:
- допуск котушки
- похибка вимірювання часу
Виходячи з того, що, знайдемо,
- кількість відліків часу в мікроконтролері, відповідних часу коливань.
У таблиці 1 розрахована кількість відліків для всіх видів похибки
, мкс, мксNminNmax0 14121412135135414041416103353701340148020316387 +1264 1548
Діапазон вимірювання похибки
Структурна схема пристрою.
Практична частина.
Текст програми на AVRasm:
. include m48def.inc
. def schet=R20
. def 1% dev=R21
. def 10% dev=R22
. def 20% dev=R23
. def quantity=R24
. cseg
. org 0RESET; INT0; INT1; PCINT0; PCINT1; PCINT2; WDT; TIMER2_COMPA; TIMER2_COMPB; TIMER2_OVF TIMER1_CAPT;TIMER1_COMPA;TIMER1_COMPBTIMER1_OVF;TIMER0_COMPA;TIMER0_COMPBTIMER0_OVF;SPI_STC;USART_RXC ; USART_UDRE; USART_TXC; ADC_COMP; EE_RDY; ANA_COMP; TWI; SPM_RDY:
ldi R16, low (RAMEND) SPL, R16 R16, high (RAMEND)
out SPH, R16 R16, 63 DDRD, R16 R16, 254
out DDRB, R16
ldi r16, 0tccr1a, r16tccr1с, ...
