Разширяване на функцията за измерване на капацитет на цифров мултиметър
Обичайните цифрови мултиметри с три и половина цифри или четири и половина цифри са оборудвани с функции за измерване на капацитет, но обхватът на измерване е тесен и точността на измерване е ниска и обикновено нямат онлайн измерване функции. Тази статия обсъжда как да разширите тези възможности.
1. Онлайн измерване на капацитет
Според свойствата на диференциалната и интегралната верига, измерването на капацитет може да се преобразува в измерване на напрежение.
Основната част на веригата, CX/V, използва проста активна RC инвертираща диференциална и интегрираща схема. Осцилаторът на Вентури генерира променливотоков сигнал с фиксирана честота Vr, който възбужда веригата за преобразуване на CX/V и получава променливо напрежение V0 (V1), пропорционално на CX. Той се филтрира от лентов филтър от втори ред, за да се филтрират напрежения, различни от фиксираната честота. След премахване на бъркотията, DC изходното напрежение V, пропорционално на CX, се получава след AC/DC. Когато AC сигналът Vr възбужда веригата CX/V, изходното напрежение на инвертиращия интегратор
Тоест, измереният капацитет CX е пропорционален на изходното напрежение C{{0}}, като по този начин се постига CX→V преобразуване. За да направите основния обхват на кондензатора да съответства на обхвата от 2 V на цифровия мултицет, изберете честотата на трептене на осцилатора на Вентури като 400Hz, ефективната стойност на напрежението като 1V, R1 като 20kΩ и C1 като 0,1μF. R2 се променя от 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, а съответният диапазон на измерване на капацитет е 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Измерете малък капацитет
Общият обхват на измерване на цифров мултицет с три и половина цифри за измерване на капацитет е 2000pF ~ 20μF. Безсилно е да се измерват малки капацитети под 1pF. Според метода на капацитивното съпротивление и с помощта на високочестотни сигнали може да се реализира измерване на малък капацитет. Схемата на измервателната верига е показана на Фигура 2. CX е измереният капацитет, Rf е резисторът за обратна връзка на инвертиращия терминал. Когато се въвежда синусоидален сигнал Vi с честота f, импедансът, представен на CX, и усилването на операционния усилвател са: Когато A и Rf са постоянни, честотата на синусоидалния сигнал f е обратно пропорционална на измерения капацитет CX. За измерване на по-малки капацитети се използват високочестотни измервания на сигнала.
Блоковата схема на принципа на веригата за реализиране на измерването е показана на фигура 2(b). Процесът на измерване е: високочестотният синусоидален сигнал, генериран от генератора на високочестотен сигнал, се прилага към измерения кондензатор, CX се преобразува в капацитивно съпротивление Xc и след това Xc се преобразува в сигнал за променливо напрежение чрез C/ACV преобразуване, който се усилва от усилвателя и се извежда от изолационния трансформатор. Той се изпраща към фазово-чувствителния демодулатор за демодулация; другият вход на фазово-чувствителния демодулатор е квадратната вълна (т.е. демодулационният сигнал), генерирана от високочестотната синусоида през преобразувателя на формата на вълната. Двата входни сигнала имат еднаква честота и фаза. Демодулираният сигнал се филтрира от нискочестотен филтър, за да се получи постояннотоково напрежение, пропорционално на измерената CX стойност на капацитета, и се изпраща към постоянен волтметър за директно показване на резултата от измерването. Преобразувателят на формата на вълната се състои от компаратор за преминаване през нулата с инвертиращ вход, който преобразува стандартна високочестотна синусоида от 1MHz от осцилатор Wien в стандартна обърната правоъгълна вълна. Тъй като изходът на фазово-чувствителния демодулатор е пулсиращо DC напрежение, съдържащо високочестотни хармоници, за да се получи стабилно и постоянно изходно DC напрежение, се използва π-тип филтър за филтриране на хармоничните компоненти. Накрая, съответното средно напрежение се изпраща към DC волтметъра. За да може основният обхват на кондензатора да съответства на обхвата от 2 V на цифровия мултиметър, честотата на високочестотния синусоидален сигнал е избрана като 1MHz (ако честотата е твърде висока, трябва да се вземе предвид параметърът на разпределението), ефективната стойност на напрежението е 1V, а произведението от коефициента на усилване на веригата и резистора за обратна връзка Rf е, така че обхватът на постоянно напрежение на цифровия мултиметър от 200mV съответства на обхват на капацитет от 0,2pF и обхват на капацитет от 200V съответства на 200pF. Диапазонът на измерване е 10-4~102pF, а разделителната способност е 10-4pF.
