Проширење функције мерења капацитивности дигиталног мултиметра
Уобичајени дигитални мултиметри са три и по цифре или четири и по цифре опремљени су функцијама мерења капацитивности, али је опсег мерења узак и тачност мерења ниска, и углавном немају мерење на мрежи функције. Овај чланак говори о томе како проширити ове могућности.
1. Онлине мерење капацитивности
Према особинама диференцијалног и интегралног кола, мерење капацитивности се може претворити у мерење напона.
Главни део кола, ЦКС/В, користи једноставно активно РЦ инвертујуће диференцијално и интеграционо коло. Вентури осцилатор генерише АЦ сигнал Вр фиксне фреквенције, који побуђује ЦКС/В коло за конверзију и добија наизменични напон В0 (В1) пропорционалан ЦКС. Филтрира се пропусним филтером другог реда да би се филтрирали напони различити од фиксне фреквенције. Након што је сметња уклоњена, ДЦ излазни напон В пропорционалан ЦКС добија се након АЦ/ДЦ. Када АЦ сигнал Вр побуђује ЦКС/В коло, излазни напон инвертног интегратора
То јест, измерени капацитет ЦКС је пропорционалан излазном напону Ц{{0}}, чиме се постиже ЦКС→В конверзија. Да би основни опсег кондензатора одговарао опсегу од 2В дигиталног мултиметра, изаберите фреквенцију осциловања Вентури осцилатора као 400Хз, ефективну вредност напона као 1В, Р1 као 20кΩ и Ц1 као 0,1μФ. Р2 се мења са 200Ω-2кΩ-20кΩ-200кΩ-2МΩ, а одговарајући опсег мерне капацитивности је 20μФ-2μФ-200нФ{ {18}}нФ-2нФ.
2. Измерите мали капацитет
Општи мерни опсег дигиталног мултиметра са три и по цифре за мерење капацитивности је 2000пФ ~ 20μФ. Немоћно је мерити 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, Рф је повратни отпорник за инвертовање терминала. Када се унесе синусоидални 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 мањих капацитивности користе се мерења сигнала високе фреквенције.
Блок шема принципа кола за реализацију мерења приказана је на слици 2(б). Процес мерења је: високофреквентни синусоидални сигнал који генерише генератор високофреквентног сигнала се примењује на измерени кондензатор, 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. Шаље се у фазно осетљив демодулатор за демодулацију; други улаз фазно осетљивог демодулатора је квадратни талас (тј. демодулациони сигнал) који генерише високофреквентни синусни талас кроз претварач таласног облика. Два улазна сигнала имају исту фреквенцију и фазу. Демодулисани сигнал се филтрира помоћу нископропусног филтера да би се добио једносмерни напон пропорционалан измереној вредности ЦКС капацитивности и шаље се на ДЦ волтметар да директно прикаже резултат мерења. Конвертор таласног облика се састоји од компаратора са укрштањем нуле са инвертујућим улазом, који претвара стандардни синусни талас високе фреквенције од 1МХз из Виен осцилатора у стандардни обрнути 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, за филтрирање хармонијских компоненти користи се филтер типа π. Коначно, одговарајући просечни напон се шаље на ДЦ волтметар. Да би основни опсег кондензатора одговарао опсегу од 2В дигиталног мултиметра, фреквенција високофреквентног синусоидног сигнала се бира као 1МХз (ако је фреквенција превисока, параметар дистрибуције се мора узети у обзир), ефективна вредност напона је 1В, а производ фактора појачања кола и отпорника повратне спреге Рф је, тако да Опсег једносмерног напона дигиталног мултиметра од 200мВ одговара опсегу капацитивности од 0,2пФ и опсегу капацитивности од 200В одговара 200пФ. Опсег мерења је 10-4~102пФ, а резолуција 10-4пФ.
