Dijital Multimetrenin Kapasitans Ölçüm Fonksiyonunun Genişletilmesi
Özet: Bu makale, çevrimiçi kapasitans ölçmek ve sıradan dijital multimetrelerin DC voltaj aralığını kullanarak kapasitans ölçüm aralığını genişletmek için kullanılan teknikleri tanıtmaktadır. Anahtar kelimeler:
Genel amaçlı üç buçuk haneli veya dört buçuk haneli multimetreler kapasitans ölçüm fonksiyonu ile donatılmıştır, ancak ölçüm aralığı dardır ve ölçüm doğruluğu düşüktür ve genellikle çevrimiçi ölçüm fonksiyonu yoktur. . Bu makalede, bu yeteneklerin nasıl genişletileceği anlatılmaktadır.
1 Çevrimiçi kapasitans ölçümü
Diferansiyel ve integral devrelerin doğasına göre kapasitans ölçümü voltaj ölçümüne dönüştürülebilir.
Devrenin çekirdek kısmı olan CX/V, basit bir aktif RC ters çevirme diferansiyel ve integral devresi kullanır. Wien Osilatörü, ikinci dereceden bir bant geçiren filtre tarafından filtrelenen CX ile orantılı bir AC voltajı V0 (V1) elde etmek için CX/V dönüştürme devresini uyaran sabit frekanslı bir AC sinyali Vr üretir. sabit frekans dışındaki sinyalleri filtrelemek için. Dağınıklıktan sonra, AC/DC'den sonra CX ile orantılı DC çıkış gerilimi V elde edilir. AC sinyali Vr, CX/V devresini uyardığında, evirici entegratörün çıkış voltajı
Yani, ölçülen kapasitans CX, çıkış gerilimi C{{0}} ile doğru orantılıdır, dolayısıyla CX→V dönüşümünü gerçekleştirir. Temel kapasitans aralığının dijital multimetrenin 2V aralığına karşılık gelmesi için Wien osilatörünün salınım frekansı 400Hz, voltajın etkin değeri 1V, R1 20kΩ ve C1 0.1μF'dir. R2, 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ'dan değişir ve karşılık gelen ölçüm kapasitans aralığı 20μF-2μF-200nF{'dir. {18}}nF-2nF.
2 Küçük kapasitans ölçümü
Genel üç buçuk basamaklı dijital multimetre, kapasitansı ölçmek için 2000pF ila 20μF aralığına sahiptir ve 1pF'nin altındaki küçük kapasitansları ölçmek için güçsüzdür. Kapasitif reaktans yöntemine göre ve yüksek frekanslı sinyaller kullanılarak, küçük kapasitans ölçümü gerçekleştirilebilir. Ölçüm devre şeması Şekil 2'de gösterilmiştir. CX, ölçülen kapasitanstır ve Rf, evirici terminalin geri besleme direncidir. f frekanslı sinüzoidal sinyal Vi girildiğinde, CX'te sunulan empedans ve işlemsel yükselticinin kazancı: A ve Rf sabit olduğunda, sinüzoidal sinyal frekansı f, ölçülen kapasitans CX ile ters orantılıdır. Küçük kapasitansları ölçmek için yüksek frekanslı sinyal ölçümleri kullanılır.
Ölçümü gerçekleştirmek için devre prensibinin blok diyagramı Şekil 2(b)'de gösterilmektedir. Ölçüm işlemi şu şekildedir: yüksek frekanslı sinyal üreteci tarafından üretilen yüksek frekanslı sinüzoidal sinyal, ölçülen kapasitöre uygulanır ve CX, kapasitif reaktans Xc'ye dönüştürülür ve ardından Xc, C/ACV dönüşümü yoluyla AC voltaj sinyaline dönüştürülür. amplifikatör tarafından yükseltilir ve izolasyon trafosu tarafından çıkarılır. Demodülasyon için faza duyarlı demodülatöre gönderin; faza duyarlı demodülatörün diğer girişi, bir dalga formu dönüştürücü aracılığıyla yüksek frekanslı bir sinüs dalgası tarafından üretilen bir kare dalgadır (yani demodüle edilmiş bir sinyal) ve iki giriş sinyali aynı frekansa ve faza sahiptir. Demodüle edilmiş sinyal, ölçüm sonucunu doğrudan görüntülemek için DC voltmetreye gönderilen, ölçülen kapasitör CX'in değeriyle orantılı bir DC voltajı elde etmek için bir alçak geçiren filtre tarafından filtrelenir. Dalga formu dönüştürücü, bir Wien osilatöründen gelen standart 1 MHz yüksek frekanslı sinüs dalgasını standart ters kare dalgaya dönüştüren ters girişli sıfır geçişli bir karşılaştırıcıdan oluşur. Faza duyarlı demodülatörün çıkışı, yüksek frekanslı harmonikler içeren darbeli bir DC voltajı olduğundan, kararlı ve sabit bir DC voltaj çıkışı elde etmek için, harmonik bileşenleri filtrelemek için **π tipi bir filtre kullanılır. Son olarak, karşılık gelen ortalama voltaj DC voltmetreye gönderilir. Temel kapasitans seviyesinin dijital multimetrenin 2V seviyesine karşılık gelmesi için yüksek frekanslı sinüzoidal sinyalin frekansı 1MHz olarak seçilir (frekans çok yüksekse dağıtım parametreleri dikkate alınmalıdır), efektif değer voltajın değeri 1V'tur ve devre amplifikasyon faktörü ile geri besleme direnci Rf'nin ürünü, bu nedenle dijital multimetrenin 200mV DC voltaj aralığı, 0,2pF'lik kapasitans aralığına karşılık gelir ve 200V, 200pF kapasitans aralığı. Ölçüm aralığı 10-4-102pF, çözünürlük 10-4pF ve ölçüm doğruluğu:
