Digitaalse multimeetri mahtuvuse mõõtmise funktsiooni laiendamine
Levinud kolme ja poole numbriga või nelja ja poole numbriga digitaalsed multimeetrid on varustatud mahtuvuse mõõtmise funktsioonidega, kuid mõõtmisulatus on kitsas ja mõõtmistäpsus madal ning võrgumõõtmist neil üldjuhul pole. funktsioonid. Selles artiklis käsitletakse, kuidas neid võimalusi laiendada.
1. Mahtuvuse online-mõõtmine
Vastavalt diferentsiaal- ja integraalahela omadustele saab mahtuvuse mõõtmise teisendada pinge mõõtmiseks.
Ahela põhiosa CX/V kasutab lihtsat aktiivset RC inverteerivat diferentsiaali ja integreerivat vooluringi. Venturi ostsillaator genereerib fikseeritud sagedusega vahelduvvoolu signaali Vr, mis ergastab CX/V konversiooniahela ja saab vahelduvpinge V0 (V1), mis on võrdeline CX-ga. Seda filtreeritakse teist järku ribapääsfiltriga, et filtreerida välja muud pinged peale fikseeritud sageduse. Pärast segaduse eemaldamist saadakse AC/DC järel CX-ga võrdeline alalisvoolu väljundpinge V. Kui vahelduvvoolu signaal Vr ergastab CX/V ahelat, siis inverteeriva integraatori väljundpinge
See tähendab, et mõõdetud mahtuvus CX on võrdeline väljundpingega C{{0}}, saavutades seeläbi CX→V teisenduse. Selleks, et kondensaatori põhivahemik vastaks digitaalse multimeetri 2 V vahemikule, valige Venturi ostsillaatori võnkesageduseks 400 Hz, efektiivseks pinge väärtuseks 1 V, R1 väärtuseks 20 kΩ ja C1 väärtuseks 0,1 μF. R2 muutub väärtuselt 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ ja vastav mõõtmismahtuvuse vahemik on 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Mõõtke väike mahtuvus
Üldine kolme ja poole numbrilise digitaalse multimeetri mõõtepiirkond mahtuvuse mõõtmiseks on 2000pF ~ 20μF. Väikeste mahtuvuste mõõtmine alla 1pF on jõuetu. Mahtuvusliku reaktantsi meetodi kohaselt ja kõrgsagedussignaale kasutades saab teostada väikese mahtuvuse mõõtmist. Mõõtmisskeem on näidatud joonisel 2. CX on mõõdetud mahtuvus, Rf on inverteeriva klemmi tagasisidetakisti. Kui sisestatakse siinussignaal Vi sagedusega f, on CX-i impedants ja operatiivvõimendi võimendus järgmised: Kui A ja Rf on konstantsed, on siinussignaali sagedus f pöördvõrdeline mõõdetud mahtuvusega CX. Väiksemate mahtude mõõtmiseks kasutatakse kõrgsageduslikke signaalimõõtmisi.
Mõõtmise teostamise ahela põhimõtte plokkskeem on näidatud joonisel 2(b). Mõõtmisprotsess on järgmine: kõrgsagedussignaali generaatori poolt genereeritud kõrgsageduslik siinussignaal kantakse mõõdetud kondensaatorile, CX muundatakse mahtuvuslikuks reaktantsiks Xc ja seejärel Xc muundatakse C/ACV muundamise teel vahelduvpingesignaaliks, mida võimendab võimendi ja väljastab isolatsioonitrafo. See saadetakse demoduleerimiseks faasitundlikule demodulaatorile; faasitundliku demodulaatori teine sisend on ruutlaine (st demodulatsioonisignaal), mille genereerib kõrgsageduslik siinuslaine läbi lainekuju muunduri. Mõlemal sisendsignaalil on sama sagedus ja faas. Demoduleeritud signaal filtreeritakse madalpääsfiltriga, et saada alalispinge, mis on proportsionaalne mõõdetud mahtuvuse CX väärtusega, ja saadetakse alalisvoolu voltmeetrile, et kuvada otse mõõtetulemus. Lainekuju muundur koosneb inverteeriva sisendiga null-ristuvast komparaatorist, mis teisendab tavalise 1MHz kõrgsagedusliku siinuslaine Wieni ostsillaatorist tavaliseks pööratud ruutlaineks. Kuna faasitundliku demodulaatori väljundiks on kõrgsageduslikke harmoonilisi sisaldav pulseeriv alalispinge, siis stabiilse ja püsiva alalispinge väljundi saamiseks kasutatakse harmooniliste komponentide välja filtreerimiseks π-tüüpi filtrit. Lõpuks saadetakse vastav keskmine pinge alalisvoolu voltmeetrile. Selleks, et kondensaatori põhivahemik vastaks digitaalse multimeetri 2V vahemikule, valitakse kõrgsagedusliku siinussignaali sageduseks 1MHz (liiga kõrge sageduse korral tuleb arvestada jaotusparameetrit), efektiivväärtus pingest on 1 V ning ahela võimendusteguri ja tagasiside takisti Rf korrutis on, nii et digitaalse multimeetri alalispinge vahemik 200 mV vastab mahtuvusvahemikule 0,2 pF ja mahtuvusvahemikule 200V vastab 200pF-le. Mõõtmisvahemik on 10-4~102pF ja eraldusvõime 10-4pF.
