Jun 282016
 

Convertidor capacitancia – frecuencia

Este convertidor capacitancia – frecuencia, es un circuito muy interesante pues permite leer directamente  en un contador de frecuencia, el valor de la capacitancia de un condensador (capacitor). La lectura en el contador de frecuencia se mostrará con unidades de picofaradios (pF). Circuito muy util para tenerlo en el laboratorio o taller.

Funcionamiento del Convertidor capacitancia – frecuencia

Éste convertidor capacitancia – frecuencia produce un tren de pulsos cuya frecuencia promedio es directamente proporcional al valor del condensador que se está probando. Esta forma de onda entonces se envia directamente a un contador de frecuencia que indicará el valor de la capacitancia en picofaradios.

El circuito está basado en un multivibrador monostable IC1 cuyo ancho de pulso está dado por la fórmula T = Cx . Rx . ln 2. Si el valor de Rx es fijo entonces T es obviamente proporcional a Cx.

El pulso de salida del monostable es usado para habilitar los pulsos que vienen del oscilador astable a través de la entrada del contador al frecuencia. El número de pulsos que se permitirán contar es así, proporcional a T que a su vez es proporcional a Cx. El oscilador de referencia utilizado se basa en un cristal de 27 megahertz en la tercera armónica, pero en este circuito se lo hará en su frecuencia fundamental que es de alrededor de 9 megahertz.

Convertidor capacitancia - frecuencia

El monostable IC1 es disparado por los pulsos del del contador de frecuencia, y permite que pulsos que vienen del oscilador a través de la compuerta N4 lleguen a la entrada del contador.

Para que el circuito funcione correctamente el período del contador debe ser más largo que el período más largo del monostable, que con los valores mostrados es de alrededor de 20 ms.

Para calibrar el circuito, un condensador de valor conocido se coloca a través de los terminales donde ira Cx y con ayuda del potenciómetro se ajusta hasta que el contador indique un valor igual al de la capacitancia con una exactitud que debe ser de decenas de picofaradios.

Ejemplo: Un condensador de 10 nanofaradios debe dar una lectura de 1000. (No 10,000). Cualquier condensador de mica de 1000 pF, puede ser utilizado para este propósito. Con el propósito de que la calibración del circuito no se vea afectada por la temperatura, Rxb (trimmer) debe ser de muy buena calidad.

Con los valores mostrados en el circuito, el rango de medición de capacitancia va de 1000 picofaradios a 1 microfaradio. Éste rango puede extenderse para incluir valores más grandes reduciendo el valor de RX.

Lista de componentes del Convertidor capacitancia – frecuencia

  • 1 circuito integrado monostable 74121 (IC1)
  • 1 circuito integrado 7400, 4 compuertas NAND de 2 entradas (N1, N2, N3, N4)
  • 1 transistor BC4496 (T1)
  • 3 resistencias de 1K (R1, R2, RXa)
  • 1 resistencia de 33K (R3)
  • 1 resistencia (trimmer) de 15k (RXb)
  • 1 condensador de 84 pF (C1)
  • 1 cristal de 27 Mhz (Xtal)

Nota: el circuito se alimenta con 5 voltios DC

Por G. Geiger

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