Dijital multimetrenin kapasitans ölçüm fonksiyonunun genişletilmesi
Yaygın olarak kullanılan üç buçuk haneli veya dört buçuk haneli dijital multimetreler, kapasitans ölçüm fonksiyonlarıyla donatılmıştır, ancak ölçüm aralığı dardır ve ölçüm doğruluğu düşüktür ve genellikle çevrimiçi ölçümleri yoktur. işlevler. Bu makalede bu yeteneklerin nasıl genişletileceği anlatılmaktadır.
1. Kapasitansın çevrimiçi ölçümü
Diferansiyel ve integral devrenin özelliklerine göre kapasitans ölçümü voltaj ölçümüne dönüştürülebilir.
Devrenin çekirdek kısmı olan CX/V, basit bir aktif RC ters çevirici diferansiyel ve entegre devre kullanır. Venturi osilatörü, CX/V dönüşüm devresini uyaran ve CX ile orantılı bir AC voltajı V0 (V1) elde eden sabit frekanslı bir AC sinyali Vr üretir. Sabit frekans dışındaki voltajları filtrelemek için ikinci dereceden bant geçiren filtre ile filtrelenir. Dağınıklığın giderilmesinin ardından AC/DC'den sonra CX ile orantılı DC çıkış voltajı V elde edilir. AC sinyali Vr, CX/V devresini uyardığında, evirici entegratörün çıkış voltajı
Yani, ölçülen kapasitans CX, çıkış voltajı C{{0}} ile orantılıdır, böylece CX→V dönüşümü elde edilir. Temel kapasitör aralığının dijital multimetrenin 2V aralığına karşılık gelmesini sağlamak için Venturi osilatörünün salınım frekansını 400Hz, etkin voltaj değerini 1V, R1'i 20kΩ ve C1'i 0,1μF olarak seçin. R2, 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ'dan değişir ve karşılık gelen ölçüm kapasitans aralığı 20μF-2μF-200nF{'dir {18}}nF-2nF.
2. Küçük kapasitansı ölçün
Kapasitans ölçümü için genel üç buçuk haneli dijital multimetrenin ölçüm aralığı 2000pF ~ 20μF'dir. 1pF'nin altındaki küçük kapasitansları ölçmek güçsüzdür. Kapasitif reaktans yöntemine göre ve yüksek frekanslı sinyaller kullanılarak küçük kapasitans ölçümü gerçekleştirilebilir. Ölçüm devre şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. CX ölçülen kapasitanstır, Rf ise evirici terminal geri besleme direncidir. F frekanslı sinüzoidal sinyal Vi girildiğinde, CX'te sunulan empedans ve işlemsel yükselticinin kazancı şöyledir: A ve Rf sabit olduğunda, sinüzoidal sinyal frekansı f, ölçülen kapasitans CX ile ters orantılıdır. Daha küçük kapasitansları ölçmek için yüksek frekanslı sinyal ölçümleri kullanılır.
Ölçümün gerçekleştirilmesine yönelik devre prensibinin blok şeması Şekil 2(b)'de gösterilmektedir. Ölçüm işlemi şu şekildedir: yüksek frekanslı sinyal üreteci tarafından üretilen yüksek frekanslı sinüzoidal sinyal, ölçülen kapasitöre uygulanır, CX, kapasitif reaktans Xc'ye dönüştürülür ve ardından Xc, C/ACV dönüşümü yoluyla bir AC voltaj sinyaline dönüştürülür, amplifikatör tarafından güçlendirilir ve izolasyon transformatörü tarafından çıkarılır. Demodülasyon için faza duyarlı demodülatöre gönderilir; faza duyarlı demodülatörün diğer girişi, dalga biçimi dönüştürücüsü aracılığıyla yüksek frekanslı sinüs dalgası tarafından üretilen kare dalgadır (yani demodülasyon sinyali). İki giriş sinyali aynı frekansa ve faza sahiptir. Demodüle edilmiş sinyal, ölçülen kapasitans CX değeriyle orantılı bir DC voltajı elde etmek için bir alçak geçiş filtresi tarafından filtrelenir ve ölçüm sonucunu doğrudan görüntülemek için bir DC voltmetreye gönderilir. Dalga biçimi dönüştürücü, bir Wien osilatöründen gelen standart 1MHz yüksek frekanslı sinüs dalgasını standart ters çevrilmiş kare dalgaya dönüştüren, ters çevirme 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 amacıyla, harmonik bileşenleri filtrelemek için π tipi bir filtre kullanılır. Son olarak karşılık gelen ortalama voltaj DC voltmetreye gönderilir. Temel kapasitör aralığının dijital multimetrenin 2V aralığına karşılık gelmesini sağlamak için, yüksek frekanslı sinüzoidal sinyalin frekansı 1MHz olarak seçilir (frekans çok yüksekse dağıtım parametresi dikkate alınmalıdır), etkin değer voltajın değeri 1V'dur ve devre amplifikasyon faktörü ile geri besleme direnci Rf'nin çarpımı şöyledir: Dijital multimetrenin 200mV'lik DC voltaj aralığı, 0,2pF'lik bir kapasitans aralığına ve kapasitans aralığına karşılık gelir: 200V, 200pF'ye karşılık gelir. Ölçüm aralığı 10-4~102pF ve çözünürlük 10-4pF'dir.
