تصميم مقياس السعة capacitance ومقاومة التوالى المكافئة ESR باستخدام الميكروكونترولرPIC16F876A :
الرابط :
مبدأ العمل :
تقاس سعة العنصر تحت الاختبار بإيجاد الزمن المأخوذ فى شحنه حتى جهد محدد .
تقاس مقاومة التوالى المكافئة ESR للعنصر تحت الاختبار بتعريضه إلى نبضة بتيار معروف وإيجاد الجهد الناتج بين طرفيه .
الدائرة الكهربية :
فى المشاركة السابقة
قياس سعة المكثف :
يوجد تدريجين (مديين) two ranges :
يتم توصيل مقاومة 4.7 Megohms مباشرة من الطرف الحى "hot" terminal للجهاز تحت الاختبار إلى الجهد الموجب . يمكن توصيل مقاومة 4.7 Kilohms بالجهد الموجب عن طريق تحويل الترانزستور إلى حالة التوصيل .
فى البداية تتم محاولة القياس بالمقومة 4.7K . يؤخذ الزمن اللازم لشحن الجهاز تحت الاختبار لجهد محدد . إذا كانت النتيجة صغيرة جدا يتم فصل هذه المقاومة ومحاولة القياس بالمقاومة 4.7M . هكذا يكون لدينا مديين للعمل بمعامل ضرب X1000 .
قياس مقاومة التوالى المكافئة ESR :
يوجد مديين للقياس :
فى البداية يتم استخدام مصدر تيار ثابت بالقيمة 5 mA ويتم قياس الجهد بين طرفى الجهاز تحت الاختبار . إذا كانت القراءة صغيرة جدا يتم إعادة القياس باستخدام مصدر تيار ثابت بالقيمة 50 mA . لذلك يكون لدينا مديين بمعامل ضرب X10 .
يتم تفريغ الجهاز تحت الاختبار باستخدام أحد مقارنات الدائرة المتكاملة LM339 كمفتاح . يسمح بوقت كافى بين القراءات بغرض ضمان التفريغ الكامل للجهاز تحت الاختبار .
قياس مقاومة التوالى المكافئة متاح فقط للمكثفات الأكبر من 10 microfarads لأن المكثفات الصغيرة يتم شحنها من نبضة التيار المستخدمة فى قياسها .
نظرية عمل قياس سعة المكثف :- يتم تفريغ الجهاز تحت الاختبار للتخلص من أى شحنة قد تكون تراكمنت من دورة القياس السابقة .
- بعد ذلك يتم توصيله إلى الجهد الموجب من خلال المقاومة 4.7K .
- يقوم المقارنين الموجودين بالدائرة المتكاملة KM339 بمراقبة جهد الجهاز تحت الاختبار أثناء عملية بناء الشحنة عليه .
- المقرنان متصلان فى شكل دائرة تعرف باسم " مميز النافذة " window discriminator . خرج هذه الدائرة سوف يكون فى الحالة المرتفعة عندما يكون الدخل فوق "عتبة الحد الأدنى" lower threshold بحوالى 10% من جهد القدرة ويتحول ألى الحالة المنخفضة عندما يزيد الدخل عن "عتبة الحد الأقصى " higher threshold بحوالى 50% من جهد القدرة . تستخدم عتبة الحد الأدنى لتجنب أى أخطاء نتيجة عدم التفريغ الكامل للجهاز تحت الاختبار .
- عرض نبضة "مميز النافذة" يتناسب مع سعة الجهاز تحت الاختبار .
- يتم القياس فى شكل حلقة loop . وتجرى المعايرة بضبط التأخيرات الزمنية delays داخل هذه الحلقة عن طريق حشوها بتعليمات التفرع goto و عدم فعل شىء nop .
- إذا كانت النتيجة ذات قيمة سعة صغيرة تتم محاولة القياس مرة أخرى باستخدام المقاومة 4.7M .فى هذه الحالة يتم قياس عرض النبضة فى حلقة منفصلة بحيث يمكن معايرة هذا المدى بطريقة منفصلة . هذه الحلقة توفر تعويض تعويض السعة الثابتة للدائرة الموجودة على التوازى مع الجهاز تحت الاختبار (التصفير) .
نظرية عمل قياس مقاومة التوالى المكافئة ESR :
مرة أخرى يتم تفريغ الجهاز تحت الاختبار للتخلص من أى شحنة قد تكون متراكمة من دورة قياس سابقة . ثم بد ذلك يتم تعريضه لنبضة قصيرة من التيار وبطول كافى لأن يقوم المحول من تناظرى لرقمى من اكتساب قراءة .وحيث أن النبضة قصيرة فيفترض أن الجزء السعوى من الجهاز تحت الاختبار لا يتم شحنه .لذلك يعبر فرق الجهد بين طرفى الجهاز تحت الاختبار فقط عن مقاومة التوالى المكافئة ESR . نتيجة لذلك تكون قراءة الجهد بالمحول ADC تتناسب مع ESR ويمكن عرضها على هذا الأساس .
هذا القياس يتم معايرته عن طريق ضبط جهد المرجع المطبق على المحول ADC الموجود داخل الميكروكونترولر .
المعايرة : Calibration
استخدم مكثف جيد يتراوح بين 100 or 1000 microfarads ووصل مقاومة صغيرة 10 or 5 ohms على التوالى معه . وصل المجموعة بالمقياس واضبط مقاومة المعايرة حتى يقرأ المقياس قيمة المقاومة .كرر لقيم مختلفة من المكثفات والمقاومات للتأكد من سلامة المعايرة .
القيود : Limitations
المكثفات الأصغر من 10 microfarads لا يمكن قياسها بجهاز ESR .
