De Frequencímetro a Capacímetro (INS354)

Este artigo é de 1978, mas perfeitamente válido ainda hoje, pois os componentes usados ainda são comuns. Além disso, os frequencímetros de hoje são de baixo custo, por isso bastante acessível. O artigo é de uma época em que estes instrumentos eram muito caro.

Com a utilização deste Circuito na entrada de seu frequencímetro digital você poderá usá-lo em mais uma importante função: a medida de capacitâncias.

As vantagens da expansão da Gama de utilização deste instrumento não precisam ser enumeradas, bastando simplesmente lembrarmos o custo elevado deste tipo de equipamento. Como o circuito usa tecnologia TTL sua adaptação pode ser direta ao frequencímetro inclusive com o aproveitamento da mesma fonte de alimentação.

Hoje em dia um frequencímetro digital começa a constituir-se num instrumento que pode ser encontrado nas oficinas eletrônicas com relativa facilidade. De fato, a publicação de diversos projetos, sendo um na nossa própria revista e a possibilidade de aquisição de kits e instrumentos prontos desse tipo permitiu que uma boa faixa de técnicos pudesse ter acesso a esse equipamento. (figura 1).

 

Figura 1 – Um frequencímetro de bancada
Figura 1 – Um frequencímetro de bancada

 

Entretanto, muitos acham que o emprego de um capital tão elevado na aquisição de um equipamento desse tipo não compensa a única medida que ele pode realizar. Com o recurso que damos aqui, entretanto, podemos estender a faixa de utilização deste instrumento para a medida de, capacitância o que significa uma compensação para o seu alto custo.

É claro que a montagem e utilização deste instrumento exige um certo conhecimento de técnicas digitais pelo que não se trata de projeto recomendado aos principiantes.

 

COMO FUNCIONA

A base do circuito consiste em se gerar um trem de pulsos cuja frequência média seja proporcional ao valor da capacitância que se deseja medir. Esta forma de onda sendo retangular pode ser aplicada diretamente a entrada do frequencímetro onde ela será registrada.

Se os valores forem corretamente escolhidos, a conversão na leitura será desnecessária, ou seja, o valor de frequência lido será numericamente igual a capacitância em determinada unidade.

No caso prático damos os valores dos componentes para que a leitura seja feita em picofarads ou dezenas de picofarads.

O multivibrador monoestável que é responsável pela duração do trem de pulsos tem um período dado pela seguinte expressão:

t = Cx . Rx . Ln 2

Fixando-se Rx percebe-se que a largura do trem de pulsos passa a ser proporcional ao valor de Cx.

A saída do multivibrador monoestável é usada para gatilhar os pulsos de um oscilador astável para a entrada do frequencímetro. Consequentemente o número de pulsos que passará ao frequencímetro será proporcional à duração do trem de pulsos e consequentemente à CX.

O oscilador de referência utiliza um cristal de 27 MHz (rádio controle ou faixa cidadão) oscilando no terceiro sobretom, mas neste circuito ele opera em sua frequência fundamental, em torno de 9 MHz.

O multivibrador monoestável deve ser disparado por pulsos provenientes do próprio frequencímetro. Para que haja um funcionamento correto da unidade o período de pulsos do frequencímetro deve ser maior que o maior período do monoestável. Para os valores dados no circuito este período é da ordem de 20 ms.

Para ajustar o circuito deve-se proceder da seguinte maneira: ligue um capacitor Cx de valor conhecido entre os terminais de prova e ajuste Rxb para que o frequencímetro dê uma indicação em dezenas de picofarads. Por exemplo, se o capacitor for de 20 nF o frequencímetro deve indicar 2000.

O circuito servirá para a medida de capacitâncias de 1 nF à 1 µF conforme o frequencímetro. Em alguns casos a faixa pode ser estendida com a alteração do valor de Rx.

 

MONTAGEM

O circuito completo pode ser instalado numa placa universal de aproximadamente 5 x 8 cm. A disposição dos componentes ficará a cargo do montador que deve conhecer bem a técnica TTL de montagem.

O transistor usado nesta montagem é do tipo BC549, mas seus equivalentes podem ser usados.

As pontas de prova ao capacitor devem ser dotadas de fios curtos para que não haja nenhuma alteração de leitura com a aproximação de objetos que possam introduzir capacitâncias parasitas.

A figura 2 dá o circuito completo.

 

Figura 2 – Circuito completo
Figura 2 – Circuito completo

 

CI1 – 74121

CI2 - 7400

R1, R2 – 1 k Ω x 1/8 W

R3 -33 k Ω x 1/8 W

Rxa -1K Ω

Rxb - 27k ou 33k Ω - potenciômetro

CT - 82 pF - capacitor de mica ou cerâmica

Q1 - BC549 - transistor

XTAL - 27 MHz - terceiro sobretom (cristal)

 

(Publicado originalmente em 1978)

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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