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測試與量測 Share print

以簡單的電容計將零件分類裝箱

2014年07月07日  | Raju Baddi

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本文介紹的是一種簡單的雙晶片CMOS電路,它可將100pF-1μF範圍內的多個電容器分類,再裝到20個箱櫃內,並使用10個LED指示燈來顯示取值範圍。該電路高效節能,以兩節CR2032電池即可運行。此外,該電路還可內建於手持式的探測器中。


該電路(圖1)的核心器件是使用了4093型反及閘及電晶體Q1和Q2的RS正反器,Q1和Q2分別對參考電容器和測試電容器放電。參考電容器(CREF)和測試電容器(CX)從0伏開始充電,然後將復位脈衝(reset pulse)施加至Q1和Q2的基座。根據電容器以及各自串聯電阻器的數值,CX或CREF中的一方會比另一方先到達閘VT處;再據此對RS正反器的輸出進行設置或復位。輸出以這種方式連接在一起,當參考電容器CREF比測試電容器Cx先到達VT時,一個時鐘脈衝就會被施加至CD4017計數器。這樣一來,CD4017計數器的輸出(Q0-Q9)就會通過10個不同的串聯電阻器電阻(R0-R9)之一對CREF充電。


圖1 電容計原理圖。4011型號反及閘表現出一些滯後現象,推薦使用4093型號反及閘。
圖1 電容計原理圖。4011型號反及閘表現出一些滯後現象,推薦使用4093型號反及閘。

使用單個4093型施密特反及閘可衍生出控制電路的主時鐘。這讓4017解碼十進位計時器得以步進,正反器比較了CX和CREF兩端的電壓斜升(voltage ramp),並通過不同的取值範圍為CREF充電。當CX在CREF之前到達VT時,則4017解碼十進位計時器就不會進行定時,相應的LED指示燈開始無限期地閃爍。按下重定開關再次讀數,會將4017解碼十進位計時器復位,選擇最小的電阻值R0。取值範圍有兩個:100pF-10nF和10nF-1μF,各範圍又分別劃分10個部分。這兩個範圍可由SPDT開關選取,該開關將CREF的取值定在100pF或10nF。


LED指示燈將呈特定的閃爍狀態,指出測試電阻器的數值位於其自身和較低LED指示燈之間的取值範圍。Q3負責在主時鐘適當的相位為LED指示燈供電。10個LED指示燈的陽極被連接至CD4017的輸出(Q0-Q9)。由於充電電流(主要是由所有二極體的逆向傳導所貢獻的)誤差較小,因此充電電阻器的較低數值可能會使讀值更可靠。可對R0-R9進行適當的分級,並對主時鐘頻率進行逆向分級。右圖圖2為使用了膠棒管的手持式探測器之構建範例。





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