A digitális multiméter kapacitásmérési funkciójának bővítése
Az elterjedt három és fél számjegyű vagy négy és fél számjegyű digitális multiméterek kapacitásmérési funkcióval vannak felszerelve, de szűk a mérési tartomány és alacsony a mérési pontosság, és általában nincs online mérésük funkciókat. Ez a cikk azt tárgyalja, hogyan bővítheti ki ezeket a képességeket.
1. A kapacitás online mérése
A differenciál és integrál áramkör tulajdonságai szerint a kapacitás mérése feszültségméréssé alakítható.
Az áramkör központi része, a CX/V, egy egyszerű aktív RC invertáló differenciál- és integráló áramkört használ. A Venturi-oszcillátor fix frekvenciájú Vr váltóáramú jelet állít elő, amely gerjeszti a CX/V konverziós áramkört, és a CX-szel arányos V0 (V1) váltakozó feszültséget kap. Szűrése másodrendű sáváteresztő szűrővel történik, hogy kiszűrje a rögzített frekvencián kívüli feszültségeket. A rendetlenség eltávolítása után a CX-vel arányos V egyenáramú kimeneti feszültséget kapjuk az AC/DC után. Amikor a Vr váltóáramú jel gerjeszti a CX/V áramkört, az invertáló integrátor kimeneti feszültsége
Vagyis a mért CX kapacitás arányos a C{{0}} kimeneti feszültséggel, ezáltal CX→V konverzió érhető el. Annak érdekében, hogy az alapkondenzátor tartomány megfeleljen a digitális multiméter 2 V-os tartományának, válassza ki a Venturi oszcillátor rezgési frekvenciáját 400 Hz-re, az effektív feszültség értékét 1 V-ra, R1-et 20 kΩ-ra és C1-et 0,1 μF-re. Az R2 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ értékről változik, és a megfelelő mérési kapacitástartomány 20 μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Mérjen meg kis kapacitást
Az általános három és fél számjegyű digitális multiméter kapacitásmérési tartománya 2000pF ~ 20μF. 1pF alatti apró kapacitások mérése tehetetlen. A kapacitív reaktancia módszer szerint és nagyfrekvenciás jelek felhasználásával az apró kapacitás mérése is megvalósítható. A mérési kapcsolási rajz a 2. ábrán látható. CX a mért kapacitás, Rf az invertáló kapocs visszacsatoló ellenállás. Ha az f frekvenciájú Vi szinuszos jelet adjuk be, a CX-en megjelenő impedancia és a műveleti erősítő erősítése: Ha A és Rf állandó, az f szinuszos jelfrekvencia fordítottan arányos a mért CX kapacitással. Kisebb kapacitások mérésére nagyfrekvenciás jelmérést alkalmaznak.
A mérés megvalósításához szükséges kapcsolási elv blokkvázlata a 2(b) ábrán látható. A mérési folyamat a következő: a nagyfrekvenciás jelgenerátor által generált nagyfrekvenciás szinuszos jelet a mért kondenzátorra visszük, a CX-t Xc kapacitív reaktanciává, majd az Xc-t C/ACV konverzióval váltakozó feszültségű jellé alakítjuk, amelyet az erősítő erősít, a kimenetet pedig a leválasztó transzformátor. A fázisérzékeny demodulátorba kerül demodulálásra; a fázisérzékeny demodulátor másik bemenete a négyszöghullám (azaz a demodulációs jel), amelyet a nagyfrekvenciás szinuszhullám generál a hullámforma konverteren keresztül. A két bemeneti jel frekvenciája és fázisa azonos. A demodulált jelet egy aluláteresztő szűrő szűri, hogy a mért kapacitás CX értékével arányos egyenfeszültséget kapjon, és egy egyenáramú voltmérőre kerül, hogy közvetlenül megjelenítse a mérési eredményt. A hullámforma-átalakító egy invertáló bemenettel rendelkező, nulla keresztezésű komparátorból áll, amely a bécsi oszcillátorból származó szabványos 1 MHz-es nagyfrekvenciás szinuszhullámot szabványos fordított négyzethullámmá alakítja. Mivel a fázisérzékeny demodulátor kimenete egy pulzáló, nagyfrekvenciás harmonikusokat tartalmazó egyenfeszültség, a stabil és állandó egyenfeszültségű kimenet elérése érdekében a harmonikus komponensek kiszűrésére π típusú szűrőt alkalmazunk. Végül a megfelelő átlagos feszültséget továbbítják a DC voltmérőhöz. Annak érdekében, hogy az alapkondenzátor tartomány megfeleljen a digitális multiméter 2V-os tartományának, a nagyfrekvenciás szinuszos jel frekvenciája 1MHz (ha a frekvencia túl magas, akkor az elosztási paramétert kell figyelembe venni), az effektív érték a feszültség 1V, az áramkör erősítési tényezőjének és az Rf visszacsatoló ellenállásnak a szorzata pedig az, így A digitális multiméter 200mV-os egyenfeszültség-tartománya 0,2pF-os kapacitástartománynak felel meg, a kapacitás tartománya pedig A 200V 200pF-nek felel meg. A mérési tartomány 10-4~102pF, a felbontás pedig 10-4pF.
