Rozšírenie funkcie merania kapacity digitálneho multimetra
Abstrakt: Tento článok predstavuje techniky používané na meranie kapacity online a rozšírenie rozsahu merania kapacity pomocou rozsahu jednosmerného napätia bežných digitálnych multimetrov. Kľúčové slová:
Univerzálne tri a pol miestne alebo štyri a pol miestne multimetre sú vybavené funkciou merania kapacity, ale rozsah merania je úzky a presnosť merania je nízka a vo všeobecnosti neexistuje žiadna funkcia online merania. . Tento článok popisuje, ako rozšíriť tieto možnosti.
1 Online meranie kapacity
Podľa povahy diferenciálnych a integrálnych obvodov možno meranie kapacity previesť na meranie napätia.
Hlavná časť obvodu, CX/V, využíva jednoduchý aktívny RC invertujúci diferenciálny a integrálny obvod. Wien oscilátor generuje striedavý signál Vr s pevnou frekvenciou, ktorý vybudí konverzný obvod CX/V, aby získal striedavé napätie V0 (V1) úmerné CX, ktoré je filtrované pásmovým filtrom druhého rádu. na odfiltrovanie signálov iných ako je pevná frekvencia. Po neporiadku sa po AC/DC získa jednosmerné výstupné napätie V úmerné CX. Keď striedavý signál Vr vybudí obvod CX/V, výstupné napätie invertujúceho integrátora
To znamená, že nameraná kapacita CX je priamo úmerná výstupnému napätiu C{{0}}, čím sa realizuje konverzia CX→V. Aby základný rozsah kapacity zodpovedal rozsahu 2V digitálneho multimetra, kmitočet oscilátora Wien je 400Hz, efektívna hodnota napätia je 1V, R1 je 20kΩ a C1 je 0,1μF. R2 sa mení z 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ a zodpovedajúci rozsah meracej kapacity je 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Meranie malej kapacity
Všeobecný tri a pol miestny digitálny multimeter má rozsah 2000pF až 20μF na meranie kapacity a je bezmocný na meranie malých kapacít pod 1pF. Podľa metódy kapacitnej reaktancie a pomocou vysokofrekvenčných signálov je možné realizovať meranie malej kapacity. Schéma meracieho obvodu je znázornená na obrázku 2. CX je nameraná kapacita a Rf je spätnoväzbový odpor invertujúcej svorky. Keď je na vstupe sínusový signál Vi s frekvenciou f, impedancia prezentovaná na CX a zosilnenie operačného zosilňovača sú: keď sú A a Rf konštantné, frekvencia sínusového signálu f je nepriamo úmerná nameranej kapacite CX. Na meranie malých kapacít sa používajú merania vysokofrekvenčných signálov.
Bloková schéma princípu obvodu na realizáciu merania je znázornená na obr. 2(b). Proces merania je: vysokofrekvenčný sínusový signál generovaný generátorom vysokofrekvenčného signálu sa aplikuje na meraný kondenzátor a CX sa prevedie na kapacitnú reaktanciu Xc a potom sa Xc prevedie na signál striedavého napätia pomocou konverzie C/ACV, ktorý je zosilnený zosilňovačom a výstupom z izolačného transformátora. Pošlite ho do fázovo citlivého demodulátora na demoduláciu; druhý vstup fázovo citlivého demodulátora je štvorcová vlna (to znamená demodulovaný signál) generovaná vysokofrekvenčnou sínusovou vlnou cez prevodník tvaru vlny a dva vstupné signály majú rovnakú frekvenciu a fázu. Demodulovaný signál je filtrovaný dolnopriepustným filtrom, aby sa získalo jednosmerné napätie úmerné hodnote nameraného kondenzátora CX, ktoré sa posiela do jednosmerného voltmetra na priame zobrazenie výsledku merania. Prevodník priebehov pozostáva z komparátora s nulovým prechodom s invertujúcim vstupom, ktorý prevádza štandardnú 1MHz vysokofrekvenčnú sínusovú vlnu z Wien oscilátora na štandardnú invertujúcu obdĺžnikovú vlnu. Pretože výstup fázovo citlivého demodulátora je pulzujúce jednosmerné napätie obsahujúce vysokofrekvenčné harmonické, na získanie stabilného a konštantného výstupu jednosmerného napätia sa na odfiltrovanie harmonických zložiek používa filter typu **π. Nakoniec sa zodpovedajúce priemerné napätie odošle do jednosmerného voltmetra. Aby základná úroveň kapacity zodpovedala úrovni 2V digitálneho multimetra, frekvencia vysokofrekvenčného sínusového signálu je zvolená ako 1MHz (ak je frekvencia príliš vysoká, je potrebné zvážiť distribučné parametre), efektívna hodnota napätia je 1V a súčin faktora zosilnenia obvodu a odporu spätnej väzby Rf je, takže rozsah jednosmerného napätia digitálneho multimetra 20}0mV zodpovedá kapacitnému rozsahu 0,2pF a 200V zodpovedá rozsah kapacity 200pF. Rozsah merania je 10-4-102pF, rozlíšenie je 10-4pF a presnosť merania je
