Wahre Kapazitäten: Kondensator-Meßzusatz zum TOS-Frequenzzähler

Bild 1. Das Platinenlayout des Kapazitätsmeßzusatzes [seitenverkehrt; Maßstab 2:1]

Eine kleine, preiswerte Zusatzschaltung erweitert unseren TOS-Frequenzzähler zu einem vollwertigen Meßgerät für beliebige Kondensator-Kapazitäten von wenigen Pico- bis rund 1000 Mikrofarad.

Erinnern Sie sich noch an die TOS-Ausgabe vom August 1991? Darin haben wir Ihnen als Hardware-Projekt des Monats eine unkomplizierte Frequenzzähler-Bauanleitung vorgestellt. Wie wir damals schon erwähnten, läßt sich das Einsatzgebiet einer derartigen Schaltung mühelos durch verschiedene Vorsatzgeräte erweitern, damit es nicht beim bloßen Messen von Frequenzen bleibt.

Daß die damals geschriebenen Worte nicht in der Weite der Bleiwüste des Artikels verhallten, zeigt uns die Bastelei von Herrn Stengg. Mit wenigen, preiswerten Bauteilen ist es mit dieser Ergänzungs-Schaltung kein Problem, die Kapazität eines Kondensators zu messen. Der in zwei Stufen unterteilte Meßbereich erstreckt sich dabei von wenigen Picofarad bis hin zu ansehnlichen 1000 Mikrofarad - und das zu einem Preis von unter 10 Mark, wenn Sie die Platine selbst herstellen.

Und so funktioniert der Kapazitätsmeßzusatz: Der in der Schaltung vorgestellte integrierte Schaltkreis (IC) vom Typ 555 ist hier als astabiler Multivibrator beschältet. Die Periodenzeit der Rechteckspannung an Pin 3 ist abhängig vom Verhältnis der Widerstände R1/R2 und dem zu messenden Kondensator. Einziger Nachteil der Schaltung ist, daß auch ohne Kondensator Cx durch Streukapazitäten einige Picofarad angezeigt werden, in unserem Versuchsaufbau waren es rund 30 Picofarad. Durch Verwendung der CMOS-Version 7555 anstelle des 555-ICs können Sie diesen

Streuwert noch ein wenig senken. Dieser kleine Nachteil wiegt allerdings nicht so schwer, da Sie den Fehlbetrag nur vom gemessenen Wert abzuziehen brauchen, um den ganz genauen Kondensator-Kapazitätswert zu erhalten.

In der Schalterstellung 1 können Sie Kapazitäten von einem Picofarad bis zu einem Mikrofarad messen (Periodenzeit 1 Mikrosekunde bis 1 Sekunde). In der Stellung 2 messen Sie Kondensator-Werte von 1 bis 1000 Mikrofarad (Periodenzeit von 1 Millisekunde bis 10 Sekunden).

Der Aufbau der Schaltung ist selbst für weniger erfahrene Hobby-Elektroniker unproblematisch. Mit Hilfe des in Bild 1 gezeigten Platinenlayouts (seitenverkehrt; Maßstab 2:1) stellen Sie die Platine her. Achtung! Die Platine ist im Original sowohl in der Höhe als auch in der Breite nur genau halb so groß wie abgebildet. Beachten Sie auch, daß das Layout spiegelverkehrt dargestellt ist (wichtig für's Belichten fotopositiv beschichteter Platinen). Wenn Sie die Leiterbahnführung jedoch abmalen (mit ätzfestem Stift auf die unbeschichtete Kupferseite einer einfachen Platine), müssen Sie das Layout im Kopf spiegeln oder von der Rückseite der TOS-Magazin-Seite betrachtet abpausen.

Bild 2 zeigt den Bestückungsplan, der die Lage der Bauteile vermittelt. In Bild 3, dem Schaltplan, erfahren Sie das Schaltungsprinzip sowie die Werte der Bauteile. Beachten Sie dabei, daß es sich bei den Widerständen R1/R2 und R1’/R2' unbedingt um Metallfilmwiderstände mit 1% Toleranz handeln muß.

Den Ausgang des Frequenzzählers verbinden Sie direkt mit dem Eingang unseres TOS-Frequenzzählers (oder eines anderen Zählers mit Periodendauermessung). Masse (0 Volt) und die Betriebsspannung (+5 Volt) können Sie auch von den entsprechenden Anschlüssen des Frequenzzählers abgreifen. Der zu messende Kondensator wird als »Cx« an die Vorsatzschaltung angeklemmt oder -gelötet. Achten Sie bei gepolten Elektrolyt-Kondensatoren unbedingt auf die richtige Polarität (+ an +, - an -)!

Schalten Sie den Computer ein und laden Sie die Frequenzzähler-Software. In der Schalterstellung 1 des Kapazitätsmeßvorsatzes ist die Anzeige gleich Picofarad. Ein Beispiel: 225000 Mikrosekunden = 225000 Mikrofarad = 225 Nanofarad. In Schalterstellung 2 ist der Meßwert um den Faktor 1000 höher. Mit den vier verschiedenen Torzeiten des Frequenzzählers (10ms, 0,1s, 1s, 10s) erniedrigen oder erhöhen Sie die Auflösung. Wir wünschen viel Spaß und gute Meßergebnisse. Und denken Sie daran: Wenn Sie auch eine Erweiterungsschaltung für unseren Frequenzzähler entwickelt haben, würden wir uns sehr freuen, auch Ihre Schaltung im TOS-Magazin zu veröffentlichen.

(Carsten Reinhardt/uh)

Bild 2. Nach diesem Plan bestücken Sie die Platine
Bild 3. Der Schaltplan mit den Bauteile-Werten und IC-Bezeichnungen. Bei R1/R2 und R1’/R2' müssen Sie Metallfilmwiderstände verwenden

Heinrich Stengg
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