He aquí el esquema de mi medidor de condensadores que he realizado y que he utilizado poco. Medirá a partir de cero a 0.1µF con 300pF a mitad de alcance. Se trata de un oscilador que genera ruido de baja frecuencia alimentando un circuito de puente, el cual dará lugar a un nulo de ruido (ausencia de ruido en el altavoz piezoeléctrico de salida) cuando el puente esté equilibrado.

Una vez construido el circuito, deberá calibrar manualmente la escala del potenciómetro empleando condensadores de valor conocido.

Yo construí mi unidad en una pequeña caja, y la salida del circuito puede ser conectada a un pequeño amplificador de audio, la entrada de audio de un ordenador, o incluso a un altavoz piezoeléctrico. El ruido es bastante molesto, por lo que podría desear emplear un osciloscopio conectado a la salida del circuito si debe probar muchos condensadores.

La bobina empleada es el arrollamiento de alta impedancia de un pequeño transformador de audio de los empleados en pequeños aparatos de radio, concretamente se emplea un transformador de BF con un arrollamiento de 1 K con toma media y otro de 8 ohmios (u otra impedancia baja), empleándose el arrollamiento de 1K. El arrollamiento de 8 ohmios no se emplea.

El medidor de condensadores que aquí se presenta puede medir capacidades entre 100pF y 1µF y en cinco rangos de medición, más de lo que puede decir un multímetro o tester.

El circuito consta de un oscilador de frecuencia variable, un divisor de frecuencia y una etapa de medición. El oscilador se basa en una puerta inversora (IC2a) de un 74HC14 y genera una frecuencia f inversamente proporcional a la capacidad del condensador Cx colocado entre sus terminales. Cx es el condensador cuya capacidad se desea medir.

La fórmula aproximada de la frecuencia generada es:

f = 1,2 × R × Cx

donde R es la resistencia seleccionada por S1b. Con los valores mostrados en el esquema, la frecuencia se sitúa entre 240 Hz (Cx = 1µF) y 12 kHz (Cx = 100pF).

La frecuencia es aplicada a la entrada del divisor Ic3b. Durante la mitad de cada periodo de la señal en la salida de IC3b, C2 se carga mediante T1, estando T2 en estado de no conducción (abierto). Durante la otra mitad del cada período, T2 entra en conducción polarizado por la tensión de la salida de IC3b, poniendo en cortocircuito a C2. De esta manera, la máxima tensión de carga de C2 dependerá de la frecuencia de dicha señal. La tensión es tomada por la puerta IC1B, que actúa como repetidora, y es integrada por R1-C1, entregando sobre el microamperímetro una corriente proporcional a la frecuencia de la señal, y con ello, proporcional a la capacidad de Cx.

P1 permite ajustar la lectura del microamperímetro.

Debido a que este medidor de capacidad se utilizará ocasionalmente, puede ser alimentado por una pila de 9V (tipo PP3 o 6F22).

Este circuito LC-meter puede medir valores de bobinas y condensadores. Básicamente consta de un oscilador LC realizado alrededor de los transistores T1 y T2, seguido de un circuito convertidor de frecuencia a tensión realizado con T3 y T4.

La frecuencia de oscilación de reposo del oscilador está fijada por el condensador C0 (10 nF) y la bobina L0 (10 mH) (con S1 cerrado). Cuando Lx o Cx se conecta en el circuito, la frecuencia del oscilador disminuirá, y esta disminución se mide mediante el convertidor de frecuencia a tensión realizado con T3 y T4.

El conmutador S1 ha de estar cerrado cuando se desee medir un condensador desconocido Cx, y abierto cuando se desee medir una bobina desconocida Lx.

Para ajustar este circuito LC-meter se emplearán P1 y P2. La precisión de las medidas una vez ajustado el circuito es del 3%.

La calibración de la escala se puede lograr con esta fórmula:

ni = nm (1 - fr) / (1 - fc)

Donde:

ni = número de divisiones en la escala de medida,
nm = número total de la división de la escala,
fr = frecuencia relativa,
fc = es la menor frecuencia relativa medida.

El consumo total es de 12 mA a 12 V cuando se está realizando una medida LC.

Cambiando los valores de C0 y L0 se pueden obtener varias escalas de medidasde bobinas y condensadores. En estos casos, para un correcto funcionamiento del circuito, el valor del condensador CL (en el colector de T3) dependerá de los valores elegidos de C0 y L0.

La siguiente tabla muestra los valores de L0, C0 y CL para hasta 9 escalas de medida, indicando cual es el valor máximo de capacidad (escalas 1 a 4) o de inductancia (escalas 5 a 9) medido en cada escala (para fondo de escala f.s.d. del microamperímetro), la frecuencia de oscilación en reposo fo (sólo debida a C0 y Lo), y la frecuencia de oscilación cuando Cx=C0 ó Lx=L0.

Este LC-meter es prácticamente el mismo que el anterior, pero publicado en la página web checa http://pandatron.cz (aunque tomando como fuente el circuito anterior) . Por tanto, las explicaciones para el anterior LC-meter son válidas para éste.

El circuito emplea sólo cinco transistores NPN y muestra los valores medidos en un micoamperímetro de 100 µA, pudiendo alcanzar un error máximo de las medidas de tan sólo el 3%.

El circuito es relativamente simple, pero puede medir una gama relativamente amplia de condensadores y bobinas. Puede prepararse para ofrecer cuatro rangos de medidas de condensadores y cinco de inductancias de bobinas. Tras ser calibrado el circuito mediante dos potenciómetros ajustables (R11 y R15), el máximo error en las medidas es del orden del 3%.

La base del circuito es un oscilador transistorizado realizado con los transistores T1, T2, y los componentes asociados. Su frecuencia de oscilación en reposo depende de los valores de L1 y C2 (manteniendo cortocircuitados los terminales J1 y J2), pero esta frecuencia varía al conectar el condensador a medir Cx en paralelo con L1 y C2 (conectado entre los terminales J1 y J3, manteniendo cortocircuitados J1 y J2),o al conectar la bobina a medir Lx en serie con L1 (conectada entre J1 y J2).

T3, T4 y T5 forman un convertidor de frecuencia a tensión, que muestra la frecuencia generada por el oscilador en un microamperímetro de 100 µA (fondo de escala) conectado entre los terminales J6 y J7. Cuando se conecta la bobina Lx o el condensador Cx a medir en el circuito oscilador, se reduce la frecuencia de oscilación, y ello será puesto de manifiesto por el microamperímetro, cuya lectura de frecuencia disminuirá.

Las siguientes imágene muestran la placa de circuito impreso propuesta para este circuito y la disposición de los componentes en ésta.

Disposición de componentes (Haz clic en la imagen para ampliarla)

Placa impresa (Haz clic en la imagen para ampliarla al tamaño original de 600 dpi)

El circuito es sencillo y ofrece un buen compromiso entre los rangos de medida del circuito y el error de medición mínimo, pero para conseguir varios rangos de medición se requiere modificar el valor de tres componentes: L1, C2 y C7. La siguiente tabla indica los valores de estos componentes para proporcionar 9 rangos de medidas del circuito.

Para calibrar el circuito una vez montado, deben emplearse condensadores y bobinas de valores conocidos, y con ello, ajustar los potenciómetros ajustables R11 y R15. Empleando condensadores o bobinas con los valores indicados en la columna escala de la tabla anterior, R11 y R15 se han de ajustar de manera que el microamperímetro marque el final de su escala (100 µA). El ajuste final de R11 y R15 ha de garantizar que en todas las escala el error de las medidas no supere el 3%.

El circuito debe ser alimentado con una tensión estabilizada de 12 V, que puede regularse y estabilizarse con un regulador de tipo 7812. El circuito consumirá unos 12 mA.

Lista de componentes

R1              680 ohm
R2              820 ohm
R3,R12,R16      5k6
R4              180k
R5              22k
R6              33 ohm
R7              4k7
R8              560 ohm
R9,R10          1k
R11,R13,R14,R15 10k
R17             3k3
C1              4n7
C2              10 nF  (ver tabla)
C3              100 nF
C4              150 nF
C5,C6,C8        4µ7
C7              3n7    (ver tabla)
L1              10 mH  (ver tabla)
D1,D2,D3        1N4148
T1,T2,T3,T4,T5  BC337

Este pequeño y simple capacímetro permite medir con bastante buena precisión capacidades entre 10pF y 1 µF.

El corazón de este circuito está formado por un multibribrador astable, cuya frecuencia está en función de C5, C6, R2, R3 y R5. Esta frecuencia es tal que fijará la resonancia del trasductor en torno de 4,5 kHz.

El principio de funcionamiento de este circuito se basa en el puente de Wheaststone.

Para proceder a calibrar el equipo se debe colocar S2 en la posición "x1". Luego se alimenta al circuito cerrando S1. En este punto el trasductor emitirá un sonido. Ajustar R5 hasta obtener el máximo volumen posible (al ajustar R5, variará el tono generado por el multivibrador astable). Finalmente podemos pasar a la calibración propiamente dicha. Para esto, requeriremos condensadores de bajo valor como: 100 pF, 150 pF, 220 pF, 330 pF, 470 pF, 560 pF, 820 pF y 1 nF.

Sin variar la posición de S2, colocar el condensador de 100 pF en Cx. Ajustar R1 hasta que el sonido desaparezca. En estas condiciones efectuar una marca en la escala de recorrido de R1, que corresponderá a la medición de 100 pF. Proceder de manera similar con el resto de los condensadores anteriormente mencionados.

Con la utilización de buenos condensadores el instrumento ya habrá quedado calibrado para cualquier posición que adopte la llave S1. Finalmente, el resultado de la medición es la lectura efectuada en nuestra escala de marcas de R1 multiplicada por el valor que indica S2.

LISTA DE COMPONENTES

Actualmente son bastantes los modelos de polímetros digitales de clase alta que incorporan una escala de medida de capacidades, pero aún así, este sencillo y eficaz medidor puede resultar muy útil en el taller del montador casero, además de constituir un excelente proyecto de fin de semana.

Quien más y quien menos hemos pasado por la situación de no saber el valor de la capacidad de un condensador fijo o variable, por razón de no presentar ninguna indicación o marca o por incorporar un código de identificación desconocido; además estamos bastante acostumbrados con las resistencias óhmicas, por ejemplo, a poderlas comprobar en caso de duda con un tester, ¿y por qué no poder hacerlo con los condensadores, que también son habituales en nuestros montajes?

Pues bien, el aparato que se presenta en este artículo quiere destacar no solamente por su solera sino también por su sencillez. Este medidor de capacidad por reactancia capacitiva fue descrito por F8MI en la revista Radio-REF, posteriormente fue traducido por EA5BS y EA5GC y publicado en la revista URE de marzo de 1975; también figura en el tomo nº 8 de Instrumentos de Medida Sales-Kit, y yo, por mi parte, tuve la oportunidad de poderlo montar según su publicación en la revista Portaveu de la Agrupació Radioaficionats de Calella, enero de 1982, en un artículo de EA3PI. En fin todo un historial que creo que es más que suficiente para resaltar la popularidad y utilidad de este rudimentario aparatito.

Descripción del circuito

El circuito es de una simplicidad extrema y a grandes rasgos, podríamos decir que la parte principal consiste en un generador de onda cuadrada, a cargo de un disparador de Schmitt y puerta NAND realimentados. Este generador dispone de cinco frecuencias seleccionables manualmente, cambiando las constantes de tiempo RC de dicho circuito. Estas cinco frecuencias, que son múltiplos de 10 entre sí, guardan relación con los cinco márgenes de medición de capacidad.

El valor de la capacidad desconocida se establece al intercalar un condensador entre la salida del generador de onda cuadrada y el circuito medidor de corriente de descarga de dicha capacidad bajo prueba. El circuito medidor de corriente de descarga consiste en un rectificador de onda completa conectado en puente; como indicador analógico se usa un instrumento de cuadro móvil de 1 mA con escala lineal.

Conviene remarcar que la constante de tiempo que presentan el condensador CX bajo prueba y la resistencia en serie R (formada por el puente rectificador y el instrumento de cuadro móvil) es, en términos aproximados, una décima parte de la duración cíclica de la señal correspondiente al generador de onda cuadrada y esto se cumple en cada margen de medición; de esta manera, el condensador bajo ensayo tiene tiempo suficiente para proceder a la carga y descargarse completamente, es por esta razón que las frecuencias del circuito generador de onda cuadrada están en correspondencia con los márgenes de medición, según muestra la tabla 1.

           Frecuencia del              Margen de medida
            generador
          ---------------          ------------------------
              1.4 Mhz                   0 - 100  pF
              128 Khz                   0 - 1000 pF
             12.8 Khz                   0 - 10   nF
             1284 Hz                    0 - 100  nF
              128 Hz                    0 - 1    µF


               TABLA 1 - Frecuencias del generador de
                onda cuadrada y márgenes de medida
                Nota: Precisión de lectura:  ±10%

Para aumentar el nivel de señal y mejorar la respuesta en las lecturas más bajas de la escala de medición, se ha utilizado la disposición de rectificador puente y diodos de germanio que, en definitiva, no deja de ser una solución de compromiso, habida cuenta de la simplicidad del montaje.

Para una mayor claridad de todo lo que antecede, véanse el esquema eléctrico de principio (figura 1) y esquema eléctrico con todos los datos constructivos (figura 2).

Características del capacímetro:

• Cinco márgenes de medición (ver tabla 1)
• Precisión de lectura: ±10%
• Tipo de lectura: Analógica por instrumento de cuadro móvil.
• Alimentación: 12 Volts, mediante alimentador externo.

Construcción y ajuste

La construcción es muy fácil, los componentes están dispuestos en una placa Repro Circuit en fibra de vidrio de 60 × 80 mm sujeta mediante separadores M3 × 30 mm a un subpanel de aluminio de 70 × 70 mm y 1,5 mm de grueso.

El selector de márgenes de medición es un conmutador rotativo 2 circuitos y 5 posiciones, y los condensadores son todos de poliéster o Stiroflex, dado su buen comportamiento dieléctrico y tolerancia en cuanto a valores de capacidad; las resistencias de ajuste son potenciómetros de 1 kohm. El CI SN7413N va montado con zócalo para evitar su calentamiento al soldarlo y para facilitar su cambio en caso de necesidad. En un principio dispuse dos bornes para conectar el condensador bajo prueba y luego añadí dos latiguillos con pinza por resultar más práctico. El instrumento de cuadro móvil es de 1 mA y de medidas 65 60 mm. La alimentación es a 12 Vcc con un regulador de tensión de 6 V (un 7806). La caja utilizada es de marca Supertronic, tipo Unibloc y modelo S3N en color gris.

El ajuste o calibrado del instrumento se consigue insertando capacidades de valor conocido, la precisión de la medida es mejor si sus valores corresponden a mitad de la escala. A continuación se procederá al ajuste del potenciómetro de cada uno de los márgenes de medición. Al medir una capacidad desconocida, hacerlo con el selector en la posición de mayor capacidad e ir bajando hasta obtener una lectura.