Проширење функције мерења капацитета дигиталног мултиметра
Апстракт: Овај рад представља технике које се користе за мерење капацитивности на мрежи и ширење опсега мерења капацитивности коришћењем опсега једносмерног напона обичних дигиталних мултиметара. Кључне речи:
Мултиметри са три и по цифре или четири и по цифре опште намене опремљени су функцијом мерења капацитивности, али је опсег мерења узак, а тачност мерења ниска, а генерално не постоји функција мерења на мрежи . Овај чланак говори о томе како проширити ове могућности.
1 Онлине мерење капацитивности
Према природи диференцијалних и интегралних кола, мерење капацитивности се може претворити у мерење напона.
Основни део кола, ЦКС/В, користи једноставно активно РЦ инвертујуће диференцијално и интегрално коло. Виен осцилатор генерише АЦ сигнал Вр фиксне фреквенције, који побуђује ЦКС/В коло конверзије да добије наизменични напон В0 (В1) пропорционалан ЦКС, који се филтрира помоћу пропусног филтера другог реда. да филтрира сигнале који нису фиксне фреквенције. Након сметњи, ДЦ излазни напон В пропорционалан ЦКС се добија након АЦ/ДЦ. Када АЦ сигнал Вр побуђује ЦКС/В коло, излазни напон инвертног интегратора
То јест, измерени капацитет ЦКС је директно пропорционалан излазном напону Ц{{0}}, чиме се остварује конверзија ЦКС→В. Да би основни опсег капацитивности одговарао опсегу од 2В дигиталног мултиметра, фреквенција осцилатора Виен осцилатора је 400Хз, ефективна вредност напона је 1В, Р1 је 20кΩ, а Ц1 је 0,1μФ. Р2 се мења са 200Ω-2кΩ-20кΩ-200кΩ-2МΩ, а одговарајући опсег мерне капацитивности је 20μФ-2μФ-200нФ{ {18}}нФ-2нФ.
2 Мерење малог капацитета
Општи дигитални мултиметар са три и по цифре има опсег од 2000пФ до 20μФ за мерење капацитивности и немоћан је да мери мале капацитете испод 1пФ. Према методи капацитивне реактансе и коришћењем високофреквентних сигнала, може се реализовати мерење мале капацитивности. Шема мерног кола је приказана на слици 2. ЦКС је измерени капацитет, а Рф је отпор повратне спреге инвертног терминала. Када се унесе синусни сигнал Ви са фреквенцијом ф, импеданса представљена на ЦКС и појачање операционог појачавача су: када су А и Рф константни, фреквенција синусоидног сигнала ф је обрнуто пропорционална измереној капацитивности ЦКС. За мерење малих капацитета користе се високофреквентна мерења сигнала.
Блок дијаграм принципа кола за реализацију мерења приказан је на слици 2(б). Процес мерења је: високофреквентни синусоидални сигнал који генерише генератор високофреквентног сигнала се примењује на измерени кондензатор, а ЦКС се претвара у капацитивну реактансу Ксц, а затим се Ксц претвара у сигнал наизменичног напона кроз Ц/АЦВ конверзију, који се појачава помоћу појачавача а излази преко изолационог трансформатора. Пошаљите га фазно осетљивом демодулатору за демодулацију; други улаз фазно осетљивог демодулатора је квадратни талас (тј. демодулисани сигнал) који генерише високофреквентни синусни талас кроз претварач таласног облика, а два улазна сигнала имају исту фреквенцију и фазу. Демодулисани сигнал се филтрира помоћу нископропусног филтера да би се добио једносмерни напон пропорционалан вредности измереног кондензатора ЦКС, који се шаље на ДЦ волтметар да директно прикаже резултат мерења. Конвертор таласног облика се састоји од компаратора који прелази нулу са инвертујућим улазом, који претвара стандардни синусни талас високе фреквенције од 1МХз из Виен осцилатора у стандардни инвертујући квадратни талас. Пошто је излаз фазно осетљивог демодулатора пулсирајући једносмерни напон који садржи високофреквентне хармонике, да би се добио стабилан и константан излаз једносмерног напона, филтер типа **π се користи за филтрирање хармонијских компоненти. Коначно, одговарајући просечни напон се шаље на ДЦ волтметар. Да би основни ниво капацитивности одговарао нивоу од 2В дигиталног мултиметра, фреквенција високофреквентног синусоидног сигнала се бира као 1МХз (ако је фреквенција превисока, треба узети у обзир параметре дистрибуције), ефективну вредност напона је 1В, а производ фактора појачања кола и отпора повратне спреге Рф је, тако да Опсег једносмерног напона дигиталног мултиметра од 200мВ одговара опсегу капацитивности од 0,2пФ, а 200В одговара опсег капацитивности од 200пФ. Опсег мерења је 10-4-102пФ, резолуција је 10-4пФ, а тачност мерења је
