Uitbreiding van de capaciteitsmeetfunctie van de digitale multimeter
Gemeenschappelijke digitale multimeters met drie en een half of vier en een half cijfers zijn uitgerust met capaciteitsmeetfuncties, maar het meetbereik is smal en de meetnauwkeurigheid laag, en ze hebben over het algemeen geen online metingen functies. In dit artikel wordt besproken hoe u deze mogelijkheden kunt uitbreiden.
1. Online capaciteitsmeting
Volgens de eigenschappen van het differentiële en integrale circuit kan de capaciteitsmeting worden omgezet in een spanningsmeting.
Het kerngedeelte van het circuit, CX/V, maakt gebruik van een eenvoudig actief RC-inverterend differentieel- en integratiecircuit. De Venturi-oscillator genereert een AC-signaal Vr met vaste frequentie, dat het CX/V-conversiecircuit bekrachtigt en een AC-spanning V0 (V1) verkrijgt die evenredig is met CX. Het wordt gefilterd door een banddoorlaatfilter van de tweede orde om andere spanningen dan de vaste frequentie uit te filteren. Nadat de rommel is verwijderd, wordt de DC-uitgangsspanning V evenredig met CX verkregen na AC/DC. Wanneer het AC-signaal Vr het CX/V-circuit bekrachtigt, is dit de uitgangsspanning van de inverterende integrator
Dat wil zeggen dat de gemeten capaciteit CX evenredig is met de uitgangsspanning C{{0}}, waardoor CX → V-conversie wordt bereikt. Om het basiscondensatorbereik te laten overeenkomen met het 2V-bereik van de digitale multimeter, selecteert u de oscillatiefrequentie van de Venturi-oscillator op 400 Hz, de effectieve spanningswaarde op 1V, R1 op 20 kΩ en C1 op 0,1 μF. R2 verandert van 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, en het overeenkomstige meetcapaciteitsbereik is 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Meet de kleine capaciteit
Het algemene meetbereik van de drie-en-een-half-cijferige digitale multimeter voor het meten van de capaciteit is 2000pF ~ 20μF. 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 capaciteiten worden gerealiseerd. Het meetcircuitdiagram wordt getoond in figuur 2. CX is de gemeten capaciteit, Rf is de inverterende terminal-feedbackweerstand. Wanneer het sinusoïdale signaal Vi met frequentie f wordt ingevoerd, zijn de op CX gepresenteerde impedantie en de versterking van de operationele versterker: Wanneer A en Rf constant zijn, is de sinusoïdale signaalfrequentie f omgekeerd evenredig met de gemeten capaciteit CX. Om kleinere capaciteiten te meten, worden hoogfrequente signaalmetingen gebruikt.
Het blokschema van het circuitprincipe voor het realiseren van de meting wordt getoond in figuur 2 (b). Het meetproces is: het hoogfrequente sinusoïdale signaal gegenereerd door de hoogfrequente signaalgenerator wordt toegepast op de gemeten condensator, CX wordt omgezet in capacitieve reactantie Xc en vervolgens wordt Xc omgezet in een wisselspanningssignaal via C/ACV-conversie, die wordt versterkt door de versterker en wordt uitgevoerd door de scheidingstransformator. Het wordt voor demodulatie naar de fasegevoelige demodulator gestuurd; de andere ingang van de fasegevoelige demodulator is de blokgolf (dwz het demodulatiesignaal) die wordt gegenereerd door de hoogfrequente sinusgolf door de golfvormomzetter. 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 gemeten capaciteit CX-waarde, en wordt naar een DC-voltmeter gestuurd om het meetresultaat direct weer te geven. De golfvormomzetter bestaat uit een nuldoorgangsvergelijker met een inverterende ingang, die een standaard hoogfrequente sinusgolf van 1 MHz van een Wien-oscillator omzet in een standaard omgekeerde blokgolf. Omdat de uitgang van de fasegevoelige demodulator een pulserende gelijkspanning is die hoogfrequente harmonischen bevat, wordt, om een stabiele en constante gelijkspanningsuitgang te verkrijgen, een π-type filter gebruikt om de harmonische componenten uit te filteren. Ten slotte wordt de overeenkomstige gemiddelde spanning naar de DC-voltmeter gestuurd. Om het bereik van de basiscondensator overeen te laten komen met het 2V-bereik van de digitale multimeter, wordt de frequentie van het hoogfrequente sinusoïdale signaal geselecteerd op 1 MHz (als de frequentie te hoog is, moet rekening worden gehouden met de distributieparameter), de effectieve waarde van de spanning is 1V, en het product van de circuitversterkingsfactor en de feedbackweerstand Rf is, dus het DC-spanningsbereik van 200mV van de digitale multimeter komt overeen met een capaciteitsbereik van 0,2pF en een capaciteitsbereik van 200V komt overeen met 200pF. Het meetbereik is 10-4~102pF en de resolutie is 10-4pF.
