ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛЫХ ЁМКОСТЕЙ

С. Цветнов, Радио №2/1965, ст. 47

Измеритсль емкости прост по схеме и надежен в работе. Собрать и наладить его под силу радиолюби­телю средней квалификации.

Прибор (рис. 1) собран на двойном триоде 6Н8С по схеме двухтактного генератора ВЧ. Вместо этой лампы можно использовать 6Н1П, 6НЗП и т. п

Колебательный контур генерато­ра, включенный между управляю­щими сетками триодов, состоит из последовательно соединенных кату- ш:к индуктивности L2 и L1 конден­саторов C1 и С2. Обе катушки имеют по 60 витков провода ПЭШО 0,35. Сопротивления нагрузки анодной це­пи R1 и R2 вместе с внутренними сопротивлениями триодов Ri1 и Ri2 образуют измерительный мост (рис. 2). В диагональ этого моста включе­ны микроамперметр и сопротивление R_Н

Параметры деталей измерителя ем­кости подобраны так, чтобы при равенстве емкостей С1=С2 резонанс­ные частоты обеих половин колеба­тельного контура были равны. В этом случае напряжения на сетках трио­дов будут одинаковы, и при равенст­ве анодных сопротивлений R1 — R2 внутренние сопротивления триодов Ri1 и Ri2 сравняются. При этом мост окажется в равновесии, и ток через стрелочный индикатор не поте­чет.

Если параллельно конденсатору C1 подключить конденсатор С_х, ем­кость которого необходимо изме­рить, напряжение на сетке левого триода изменится, вследствие чего изменится его внутреннее сопротив­ление, и баланс моста нарушится. Через измерительный прибор поте­чет ток, величина которого зависит от емкости С_х. Измеритель емкости может быть выполнен в двух вариантах: либо по схеме неравновесного моста, либо по схеме равновесного моста.

В основу работы прибора, постро­енного по схеме неравновесного мос­та, положена зависимость I_Н=f(С_Х). Измеряемую емкость отсчитывают по шкале микроамперметра. Диапа­зон измеряемой емкости (от 10—20 до 100 пф) зависит от емкости конден­сатора C2 и контрольных конденса­торов, по которым устанавливается цена деления шкалы. Принципиаль­ная схема этого варианта прибора приведена на рис. 3 Такой прибор может измерять емкости до 100 пф, П1 —- переключатель рода работы. Контрольные емкости С5—С6 пред­назначены для проверки начала шка­лы, С7—С8 — для проверки конца шкалы, переменное сопротивление R1, служит для балансировки мосто­вой схемы, R5 — для регулировки чувствительности.

Сумма емкостей C5+С6 должна быть равна емкости конденсатора С₄.

Испытуемый конденсатор подклю­чают к зажимам С_х. Переключатель П1 ставят в правое положение. При этом к катушке индуктивности под­ключаются контрольные емкости С5—С6. Сопротивлением R5 доби­ваются максимальной чувствитель­ности прибора, а сопротивлением R1 стрелку микроамперметра уста­навливают на нулевое деление шкалы. Затем переключатель П1 пе­реводят в среднее положение и с помощью сопротивления R5 доби­ваются полного отклонения стрелки прибора. После этого устанавливают П1 в левое положение 3 и по шкале микроамперметра отсчитывают по­казание. Точность измерения во многом зависит от тщательности гра­дуировки прибора по эталонным ем­костям. Для повышения точности измерения не­обходимо питать прибор стабилизированным на­пряжением.

Первоначально прибор настраивают следующим образом. Сетки триодов короткими проводниками соединяют с корпусом и с помощью сопротивления R1 балансируют мост. Переключатель П1 уста­навливают в правое поло­жение, а сопротивление R₅—в положение, соответ­ствующее максимальной чувствительности микро­амперметра. Отсоеди­няют сетки ламп от кор­пуса и, не изменяя поло­жения движка сопро­тивления R1, подстроеч­ным конденсатором С6 устанавливают стрелку прибора на нулевое де­ление. Переключатель переводят в среднее положение, в результате чего к контуру подключа­ются конденсаторы C7—C8. Их общая емкость должна быть больше емкости конденсаторов С5—С6 на 100 пф. Изменяя величину сопротивления R5, устанавливают стрелку прибора на деление 100. Затем, установив переключатель в левое положение, с помощью конденсатора С_1о возвраща­ют стрелку на нулевое деление. За­тем прибор градуируют, подключая эталонные конденсаторы к зажимам С_х

Прибор, выполненный по схеме равновесного моста, значительно, про­ще. Он отличается от предыдущего тем, что емкости конденсаторов обо­их половин диагонали моста не течет. Схема этого прибора приведе­на на рис. 4.

Диапазон и точность измерения емкости в основном зависят от ка­чества и параметров переменного конденсатора С4, по шкале которого отсчитывают показания. При исполь­зовании в качестве С4 лаборатор­ного конденсатора Р-512 можно из­мерять емкости до 1100 пф.

Для первоначальной настройки прибора выводы сеток триодов так же, как и в первом случае, соединяют с корпусом прибора и добиваются ба­ланса моста (сопротивление R1). За­тем сетки отсоединяют от корпуса, указатель конденсатора С4 устанав­ливают на начальное деление шкалы и изменением емкости конденсатора С₅ вновь балансируют мост.

Перед началом измерения прибор подключают к сети, указатель кон­денсатора C4 ставят на нулевое де­ление. После прогрева прибора в течение 3—5 мин изменением сопро­тивления балансируют мост. За­тем к зажимам С_х подключают из­меряемую емкость и вновь баланси­руют устройство с помощью кон­денсатора C4. При этом Cх=C4. Сум­марная емкость конденсаторов С5 и С6 должна быть равна начальной емкости конденсатора C4. Трансформатор Tp1 собран на сердечнике из пластин Ш—25, толщина набора 35 мм. Первичная обмотка содержит 1500 витков провода ПЭЛ 0,22; обмотка II —1370 витков провода ПЭЛ 0,18; обмотка III—43 витка провода ПЭЛ 0,68

Описанный в статье измеритель емкости, несмотря на свою просто­ту, отличается высокой чувствитель­ностью и стабильностью При ис­пользовании лампы с одинаковыми параметрами триодов дрейф нуля не превышает 0,3—0,5 мка/час. График градуировки прибора приведен на рис. 5. Прибор можно применять в устройствах промышленной авто­матики с емкостными датчиками.