Ampliació de la funció de mesura de capacitat del multímetre digital
Els multímetres digitals comuns de tres dígits i mig o quatre dígits i mig estan equipats amb funcions de mesura de capacitat, però el rang de mesura és estret i la precisió de mesura és baixa i, en general, no tenen mesura en línia. funcions. En aquest article s'explica com ampliar aquestes capacitats.
1. Mesura en línia de la capacitat
Segons les propietats del circuit diferencial i integral, la mesura de la capacitat es pot convertir en una mesura de tensió.
La part central del circuit, CX/V, utilitza un circuit diferencial i integrador inversor actiu senzill RC. L'oscil·lador Venturi genera un senyal de CA de freqüència fixa Vr, que excita el circuit de conversió CX/V i obté una tensió CA V0 (V1) proporcional a CX. Es filtra mitjançant un filtre de pas de banda de segon ordre per filtrar tensions diferents de la freqüència fixa. Després d'eliminar el desordre, s'obté la tensió de sortida de CC V proporcional a CX després de CA/CC. Quan el senyal de CA Vr excita el circuit CX/V, la tensió de sortida de l'integrador inversor
És a dir, la capacitat mesurada CX és proporcional a la tensió de sortida C{{0}}, aconseguint així la conversió CX→V. Per tal que el rang bàsic del condensador correspongui al rang de 2 V del multímetre digital, seleccioneu la freqüència d'oscil·lació de l'oscil·lador Venturi com a 400 Hz, el valor de tensió efectiu com a 1 V, R1 com a 20 kΩ i C1 com a 0,1 μF. R2 canvia de 200Ω-2kΩ{-20kΩ{-200kΩ-2MΩ, i el rang de capacitat de mesura corresponent és de 20μF-2μF{-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Mesureu una petita capacitat
El rang de mesura general del multímetre digital de tres dígits i mig per mesurar la capacitat és de 2000pF ~ 20μF. És impotent per mesurar petites capacitats per sota d'1pF. Segons el mètode de la reactància capacitiva i utilitzant senyals d'alta freqüència, es pot realitzar la mesura de la petita capacitat. El diagrama del circuit de mesura es mostra a la figura 2. CX és la capacitat mesurada, Rf és la resistència de retroalimentació del terminal inversor. Quan s'introdueix el senyal sinusoïdal Vi amb freqüència f, la impedància presentada a CX i el guany de l'amplificador operacional són: Quan A i Rf són constants, la freqüència del senyal sinusoïdal f és inversament proporcional a la capacitat mesurada CX. Per mesurar capacitats més petites, s'utilitzen mesures de senyal d'alta freqüència.
El diagrama de blocs del principi del circuit per realitzar la mesura es mostra a la figura 2(b). El procés de mesura és: el senyal sinusoïdal d'alta freqüència generat pel generador de senyal d'alta freqüència s'aplica al condensador mesurat, CX es converteix en reactància capacitiva Xc i després Xc es converteix en un senyal de tensió CA mitjançant la conversió C/ACV, que és amplificat per l'amplificador i sortida pel transformador d'aïllament. S'envia al demodulador sensible a la fase per a la demodulació; l'altra entrada del demodulador sensible a la fase és l'ona quadrada (és a dir, el senyal de demodulació) generada per l'ona sinusoïdal d'alta freqüència a través del convertidor de forma d'ona. Els dos senyals d'entrada tenen la mateixa freqüència i fase. El senyal demodulat es filtra mitjançant un filtre de pas baix per obtenir una tensió de CC proporcional al valor CX de la capacitat mesurada i s'envia a un voltímetre de CC per mostrar directament el resultat de la mesura. El convertidor de forma d'ona consisteix en un comparador de creuament per zero amb una entrada inversora, que converteix una ona sinusoïdal d'alta freqüència d'1MHz estàndard d'un oscil·lador Wien en una ona quadrada invertida estàndard. Com que la sortida del demodulador sensible a la fase és una tensió de corrent continu pulsada que conté harmònics d'alta freqüència, per tal d'obtenir una sortida de tensió de corrent continu estable i constant, s'utilitza un filtre de tipus π per filtrar els components harmònics. Finalment, la tensió mitjana corresponent s'envia al voltímetre de CC. Per tal que el rang bàsic del condensador correspongui al rang de 2 V del multímetre digital, la freqüència del senyal sinusoïdal d'alta freqüència es selecciona com a 1 MHz (si la freqüència és massa alta, s'ha de tenir en compte el paràmetre de distribució), el valor efectiu de la tensió és 1V, i el producte del factor d'amplificació del circuit i la resistència de retroalimentació Rf és, de manera que el rang de tensió de CC del multímetre digital de 200mV correspon a un rang de capacitat de 0,2pF i un rang de capacitat de 200V correspon a 200pF. L'interval de mesura és de 10-4~102pF i la resolució és de 10-4pF.
