Uitbreiding van capaciteitsmeetfunctie van digitale multimeter
Samenvatting: Dit artikel introduceert de technieken die worden gebruikt om capaciteit online te meten en het meetbereik van capaciteit uit te breiden met behulp van het DC-spanningsbereik van gewone digitale multimeters. Trefwoorden:
Multimeters voor algemeen gebruik met drie en een half cijfer of vier en een half cijfer zijn uitgerust met een capaciteitsmeetfunctie, maar het meetbereik is smal en de meetnauwkeurigheid is laag, en over het algemeen is er geen online meetfunctie . In dit artikel wordt besproken hoe u deze mogelijkheden kunt uitbreiden.
1 Online capaciteitsmeting
Afhankelijk van de aard van differentiële en integrale circuits, kan de capaciteitsmeting worden omgezet in spanningsmeting.
Het kerngedeelte van het circuit, CX/V, maakt gebruik van een eenvoudig actief RC-inverterend differentieel- en integraalcircuit. De Wien Oscillator genereert een wisselstroomsignaal Vr met vaste frequentie, dat het CX/V-conversiecircuit activeert om een wisselspanning V0 (V1) te verkrijgen die evenredig is met CX, die wordt gefilterd door een banddoorlaatfilter van de tweede orde om andere signalen dan de vaste frequentie uit te filteren. Na de clutter wordt de DC-uitgangsspanning V evenredig met CX verkregen na AC/DC. Wanneer het AC-signaal Vr het CX/V-circuit opwekt, de uitgangsspanning van de inverterende integrator
Dat wil zeggen, de gemeten capaciteit CX is recht evenredig met de uitgangsspanning C{{0}}, waardoor de conversie van CX→V wordt gerealiseerd. Om ervoor te zorgen dat het basiscapaciteitsbereik overeenkomt met het 2V-bereik van de digitale multimeter, is de oscillatiefrequentie van de Wien-oscillator 400Hz, de effectieve waarde van de spanning is 1V, R1 is 20kΩ en C1 is 0,1μF. R2 verandert van 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, en het overeenkomstige meetcapaciteitsbereik is 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Kleine capaciteit meten
De algemene drie-en-een-half-cijferige digitale multimeter heeft een bereik van 2000pF tot 20μF voor het meten van capaciteit, en het is machteloos om kleine capaciteiten onder 1pF te meten. Volgens de capacitieve reactantiemethode en met behulp van hoogfrequente signalen kan de meting van kleine capaciteit worden gerealiseerd. Het meetcircuitschema wordt getoond in figuur 2. CX is de gemeten capaciteit en Rf is de feedbackweerstand van de inverterende terminal. Wanneer het sinusvormige signaal Vi met frequentie f wordt ingevoerd, zijn de impedantie gepresenteerd op CX en de versterking van de operationele versterker: wanneer A en Rf constant zijn, is de sinusvormige signaalfrequentie f omgekeerd evenredig met de gemeten capaciteit CX. Voor het meten van kleine capaciteiten worden hoogfrequente signaalmetingen gebruikt.
Het blokschema van het circuitprincipe om de meting te realiseren wordt getoond in figuur 2(b). Het meetproces is: het hoogfrequente sinusvormige signaal gegenereerd door de hoogfrequente signaalgenerator wordt toegepast op de gemeten condensator, en CX wordt omgezet in capacitieve reactantie Xc, en vervolgens wordt Xc omgezet in AC-spanningssignaal door middel van C/ACV-conversie, die wordt versterkt door de versterker en uitgevoerd door de scheidingstransformator. Stuur het naar de fasegevoelige demodulator voor demodulatie; de andere ingang van de fasegevoelige demodulator is een blokgolf (dat wil zeggen een gedemoduleerd signaal) gegenereerd door een hoogfrequente sinusgolf door een golfvormomzetter, en de twee ingangssignalen hebben dezelfde frequentie en fase. Het gedemoduleerde signaal wordt gefilterd door een laagdoorlaatfilter om een DC-spanning te verkrijgen die evenredig is met de waarde van de gemeten condensator CX, die naar de DC-voltmeter wordt gestuurd om het meetresultaat direct weer te geven. De golfvormomvormer bestaat uit een nuldoorgangscomparator met een inverterende ingang, die een standaard 1 MHz hoogfrequente sinusgolf van een Wien-oscillator omzet in een standaard inverterende blokgolf. Aangezien de uitgang van de fasegevoelige demodulator een pulserende gelijkspanning is die hoogfrequente harmonischen bevat, wordt een **π-type filter gebruikt om de harmonische componenten uit te filteren om een stabiele en constante gelijkspanningsuitgang te verkrijgen. Ten slotte wordt de bijbehorende gemiddelde spanning naar de DC-voltmeter gestuurd. Om ervoor te zorgen dat het basiscapaciteitsniveau overeenkomt met het 2V-niveau van de digitale multimeter, wordt de frequentie van het hoogfrequente sinusvormige signaal geselecteerd als 1 MHz (als de frequentie te hoog is, moeten de distributieparameters worden overwogen), de effectieve waarde van de spanning is 1V, en het product van de versterkingsfactor van het circuit en de feedbackweerstand Rf is, dus het DC-spanningsbereik van de digitale multimeter van 200mV komt overeen met het capaciteitsbereik van 0,2pF, en 200V komt overeen met het capaciteitsbereik van 200pF. Het meetbereik is 10-4-102pF, de resolutie is 10-4pF en de meetnauwkeurigheid is
