CC BY
7
КВАЛІМЕТРИЧНІ ОЦІНКИ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЛЕКТРОЛІТИЧНИХ КОНДЕНСАТОРІВ МЕДИЧНИХ ПРИСТРОЇВ
Гаврілін Р.Е., Новікова Л.В.,
Херсонський націо нальний технічний університет
ОиАЫМЕТМС РЕИЕОКМАХСЕ ЕУАЬИАТЮХ ЕЬЕСТКОЬУТІС САРАСІТОИ8 МЕИІСАЬ ИЕУІСЕ8
Havrilin R.E., Novikova L.V.,
Kherson national technical university
Визначена схема вимірювання ємності частотним методом, генератор якої побудований на тригері Шмітта. Реалізація якого здійснено на логічних елементах, що дозволило спростити схему. Розроблено принципову схему та створено стенд для дослідження залежності ємності і струму витоків електролітичних конденсаторів від температури, в температурному діапазоні 20-100°C.
Ключові слова: 4acтотний мєтод, тригер Шмітга, лoгiчнi єлємєнти.
Defmed measurement сігсиії сарасіїу by аfrequency generator which is Ьиіїї оп Schmitt trigger. Ітрїетепїаїіоп is carried оп logical elements, allowingsimplified scheme. Deveїoped schematic diagram and set up а stand їо study the dependence сарасіїу and current leakage electrolytic capacitor temperature, the temperature range of20-100 °C.
Keywords: frequency domain, Schmitt trigger, logic elements.
1. Вступ. Зaвдaння підвищєння яго^і прoдукцiї в дaний 4ac cтaлo oдним з гoлoвних як в не ї тій крami, тaк і 3a кoрдoнoм. Зтачущють ^oro зaвдaння в нaйближчoму мaйбутньoму, 6єз cумнiву, щє 6ільшє зрocтe, щo пoяcнюєтьcя пoряд причин, витiкaючих з рівня прoдуктивних cил, cтaну і пєр^єкт™ рoзвитку eкoнoмiки.
Aae для того, щoб прліптити якicть, мтрібш, пєрш зa вce, уміти шго
кількісно визначати, оскільки застосування чисельних методів - одна з найважливіших передумов правильності схвалюваних рішень, що управляють [1].
Оцінка якості - перший і основний етап системи управління якіс тю. Для вирішення питань організації і впровадження державної системи управління якістю, що включає питання планування, пр огнозування, оптимізації та інші, нео бхідно розробити об'єктивні методи оцінки якості. Причому в першу чергу -методи комплексної оцінки, потреба в яких стає все більш настійною [2-4]. Викликана вона цілим поряд серйозних причин і головним чином-нео бхідніс тю оцінки продукції до надходження її в сферу розподілу.
Труднощі реалізації багатьох видів продукції пов'язані з невмінням правильно оцінювати її якіс ть на різних стадіях: технічного завдання, робочого проекту, дослідного зразка і, нарешті, серійної продукції. Це приводять до уповільнення її реалізації, а іноді н до неможливості продажу, що приносить народному господарству величезні збитки [5].
2. Мета і завд ання дослідження. Дана робота посвячена розр обці системи оцінки якості електролітичних конденсаторів медичних пристроїв.
3. Методи дослідження. В основу виміру ємності конденсаторів покладено час тотний метод, який також є методом прямого перетворення [6]. Основою автоколивальної системи перетворювача ємність-частота служить вимірювальна ланцюг у вигляді резонансного коливального контуру, включеного в ланцюг автогенератора і що складається з індуктивності L, вимірювальної ємності Сх і влас ної ємності контуру Co, яка визначає значення влас ної час тоти контуру:
/ =
1
2n7L(C0 + Cx)
На рисунку 1 приведена схема вимірювання ємності час тотним методом, де позначено: VD - вимірюваний діо д; К - коливальний контур генератора; AE
- активний елемент генератора; Hz - частотомір; Ucm - джерело напруги зміщення з ланцюгами розв'язки за високими час тотами.
Рис. 1. Схема вимірювання ємності частотним методом.
Вимірювальний генератор побудований на тригері Шмітта (мікросхема К561ТЛ1) [7]. Тригер Шмітта - електронна модель двопозиційного релейного елемента, статична характеристика якого має зону нео днозначності. Структурно, тригер Шмітта являє собою підсилювач з досить великим коефіцієнтом підсилення, охоплений глибоким позитивним зворотним зв'язком. Тригер Шмітта використовується для відновлення цифрового сигналу, спотвореного у лініях зв'язку, фільтрах брязкоту, як двопозиційного регулятора в системах автоматичного регулювання. Цей тригер стоїть окремо в сімействі тригерів: він має один аналоговий вхід і один вихід.
Фазова траєкторія (статична характеристика) тригера Шм ітта являє собою прямокутну петлю гістерезису. Саме ефект гістерезису дозволяє використовувати тригер як формувач прямокутних імпульсів з імпульсів іншої форми, зокрема, з синусоїдальної. Нео днозначніс ть статичної характеристики дозволяє стверджувати, що тригер Шмітта, як і інші тригери має властивість пам'яті — його стан в зоні нео днозначності визначається передісторією — раніше діючим вхідним сигналом.
Найпростіша реалізація тригера Шм ітта на логічних елементах — це два послідовно включених інвертора, охоплені резистивної зворотним зв'язком. Швидкіс ть наростання вихідного сигналу не залежить від швидкості наростання вхідного сигналу, для даної технічної реалізації є величиною постійною (залежить від швидкодії логічних вентилів). В аналоговій схемотехніці тригер
Шмітта зазвичай реалізується на базі операційного підсилювача або компаратора, охопленого резистивним позитивним зворотнім зв'язком.
Температура всередині термостата змінюється в залежності від поданої напруги до нагрівача; контроль температури проводиться вбудованим термометром.
Для виключення пробою мікросхеми при комутації перемикачів встановлений ланцюг, що складається з резистора 10 кОм і стабілітр она КС515Д на вході мікросхеми.
4. Експериментальні дані. Розроблена електрична принципова схема стенду для дослідження залежності ємності і струму витоку електролітичних конденсаторів від температури (рис. 2).
Рис. 2. Електрична принципова схема стенду для дослідження залежності ємності і струму витоку електролітичних конденсаторів від температури.
- Перемикачі встановлені в положення «Вимірювання періоду коливань R-C генератора».
- Для вимірювання струму витоку перемикач S1 встановити в положення «Івит.».
- При вимірюванні періоду коливань з зразковим конденсатором перемикач S2 встановити в положення «Собр.».
- Для визначення коефіцієнта перетворення перемикачі S2 і S3 встановити в положення «Сзр.» І «Сдоб.» відповідно.
Робота стенду, вимір ємності.
Дослідженню піддалися електролітичні конденсатори ємністю 47 мкФ, тому для калібрування генератора були взяті стабільні металопаперові конденсатори загальною ємністю також 47 мкФ - «зразковий конденсатор». Додатковий конденсатор Сдод. збільшує триваліс ть генерованого імпульсу, що дає можливіс ть визначити коефіцієнт перетворення вимірювального генератора. Піс ля цього, знаючи значення періоду імпульсу генератора і його приріс т, легко визначити ємності досліджуваних конденсаторів.
Вимірювання струму витоку.
При вимірюванні струмів витоку досліджуваних конденсаторів, створюється послідовна ланцюг, що містить джерело напруги, досліджуваний конденсатор, обмежувальний резистор і мікроамперметр.
Калібрувальна ємніс ть (набрана з декількох конденсаторів зі стабільною ємніс тю):
Сзр. = 47,0 мкФ
Для визначення коефіцієнту перетворення паралельно до Сзр. додається Сузр.:
ДС _ 0,952 _ мкФ
ДТ (40,04-39,25) ’
мс
Cv3p. = 0,952 мкФ; Тзр = 39,25 мс; Tv3p. = 40,04 мс.
Спостереження проводилися над конденсаторами ТЕ 47^F i СТ 47^F при діапазоні температури від 20°С до 100° С. При напрузі в 100В та 63В.
Рис. 3. Графік залежності періо ду від температури.
5. Висновки. За підсумками дослідження залежності ємності від температури може бути рекомендовано застосування обраних конденсаторів в температурному діапазоні до 100°С, чим підтверджується достовірність паспортних даних дослідженням проведеним в даній дипломній роботі. Фірми виробники даних конденсаторів вказують на достовірність заявлених характеристик, а саме значення ємності та температурного діапазону.
Література:
1. Райхман «О кваліметрії», «Стандарти та якіс ть», Москва, 1983р.
2. Муравьева А.Ю., Новиков В.А. Разработка информационноизмерительной системы для проверки основных и паразитных характеристик конденсаторов // Биомедицинская инженерия и электроника. - 2015. - № 2; URL: biofbe.esrae.ru/202-996 (дата обращения: 20.11.2016).
3. Новиков А.А., Новиков В.А., Ляшенко Н.В. Разработка информационноизмерительной системы классификатора радиоэлементов // Биомедицинская инженерия и электроника. - 2015. - №2 2;
URL: biofbe.esrae.ru/202-997 (дата обращения: 20.11.2016).
4. Литвиненко В.Н., Надеждин К.А. Устройство для измерения емкости конденсаторов // Биомедицинская инженерия и электроника. - 2012. - № 2; URL: biofbe.esrae.ru/183-884 (дата обращения: 20.11.2016).
5. А.В. Гличев «Приклaднi пшлння квaлiмeтрії», «Cтaндaрт», Мocквa, 1983р.
6. Казарновеъкий Д.М., Тареєв Б.М. «Випрoбувaння eлeктрoiзoляцiйних мaтeрiaлiв тa вирoбiв» 1980р.
7. Потьомкін I. C. «Функщoнaльш вузли цифрoвoї aвтoмaтики» —М.: Eнeргoaтoмвидaв, 1988р., - С. 166-206.
