Skaitmeninio multimetro talpos matavimo funkcijos išplėtimas
Anotacija: Šiame straipsnyje pristatomi metodai, naudojami talpai matuoti internete ir išplėsti talpos matavimo diapazoną, naudojant įprastų skaitmeninių multimetrų nuolatinės srovės įtampos diapazoną. Pagrindiniai žodžiai:
Bendrosios paskirties trijų su puse skaitmenų arba keturių su puse skaitmenų multimetrai yra aprūpinti talpos matavimo funkcija, tačiau matavimo diapazonas yra siauras, o matavimo tikslumas mažas, ir paprastai nėra internetinio matavimo funkcijos. . Šiame straipsnyje aptariama, kaip išplėsti šias galimybes.
1 Internetinis talpos matavimas
Atsižvelgiant į diferencialinių ir integralinių grandinių pobūdį, talpos matavimas gali būti konvertuojamas į įtampos matavimą.
Pagrindinė grandinės dalis, CX/V, naudoja paprastą aktyvų RC invertuojantį diferencialą ir integralinę grandinę. Wien Osciliatorius generuoja fiksuoto dažnio kintamosios srovės signalą Vr, kuris sužadina CX/V konversijos grandinę, kad gautų kintamosios srovės įtampą V0 (V1), proporcingą CX, kuri filtruojama antros eilės pralaidiniu filtru. filtruoti ne fiksuoto dažnio signalus. Po netvarkos po AC/DC gaunama CX proporcinga nuolatinės srovės išėjimo įtampa V. Kai kintamosios srovės signalas Vr sužadina CX/V grandinę, invertuojančio integratoriaus išėjimo įtampa
Tai reiškia, kad išmatuota talpa CX yra tiesiogiai proporcinga išėjimo įtampai C{{0}}, taip įgyvendinant CX→V konversiją. Kad pagrindinis talpos diapazonas atitiktų skaitmeninio multimetro 2 V diapazoną, Wien generatoriaus virpesių dažnis yra 400 Hz, efektyvioji įtampos vertė yra 1 V, R1 yra 20 kΩ, o C1 yra 0,1 μF. R2 pasikeičia nuo 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, o atitinkamas matavimo talpos diapazonas yra 20 μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Mažos talpos matavimas
Bendrojo trijų su puse skaitmenų skaitmeninio multimetro talpos matavimo diapazonas yra nuo 2000 pF iki 20 μF, ir jis yra bejėgis matuoti mažas talpas, žemesnes nei 1 pF. Pagal talpinės reaktyvumo metodą ir naudojant aukšto dažnio signalus, galima išmatuoti mažą talpą. Matavimo grandinės schema parodyta 2 paveiksle. CX yra išmatuota talpa, o Rf yra grįžtamojo ryšio varža iš apverčiamojo gnybto. Kai įvedamas sinusinis signalas Vi, kurio dažnis f, CX rodoma varža ir operacinio stiprintuvo stiprinimas yra: kai A ir Rf pastovūs, sinusinio signalo dažnis f yra atvirkščiai proporcingas išmatuotai talpai CX. Mažoms talpoms matuoti naudojami aukšto dažnio signalo matavimai.
Grandinės principo blokinė schema matavimui atlikti parodyta 2(b) pav. Matavimo procesas yra toks: aukšto dažnio sinusoidinis signalas, sukurtas aukšto dažnio signalo generatoriaus, yra taikomas išmatuotam kondensatoriui, o CX paverčiamas talpine reaktyvine varža Xc, o tada Xc konvertuojamas į kintamosios srovės įtampos signalą per C/ACV konvertavimą, kurį sustiprina stiprintuvas ir išveda izoliacinis transformatorius. Nusiųskite jį į fazei jautrų demoduliatorių demoduliuoti; kita fazei jautraus demoduliatoriaus įvestis yra kvadratinė banga (ty demoduliuotas signalas), kurią generuoja aukšto dažnio sinusinė banga per bangos formos keitiklį, o abu įvesties signalai turi tą patį dažnį ir fazę. Demoduliuotas signalas filtruojamas žemųjų dažnių filtru, kad būtų gauta nuolatinės srovės įtampa, proporcinga išmatuoto kondensatoriaus CX vertei, kuri siunčiama į nuolatinės srovės voltmetrą, kad būtų tiesiogiai rodomas matavimo rezultatas. Bangos formos keitiklis susideda iš nulio kirtimo lygintuvo su invertuojamuoju įėjimu, kuris paverčia standartinę 1 MHz aukšto dažnio sinusinę bangą iš Wien generatoriaus į standartinę invertuojančią kvadratinę bangą. Kadangi fazei jautraus demoduliatoriaus išvestis yra pulsuojanti nuolatinė įtampa, turinti aukšto dažnio harmonikų, norint gauti stabilią ir pastovią nuolatinės srovės įtampos išėjimą, harmonikų komponentams filtruoti naudojamas **π tipo filtras. Galiausiai atitinkama vidutinė įtampa siunčiama į nuolatinės srovės voltmetrą. Kad bazinis talpos lygis atitiktų skaitmeninio multimetro 2V lygį, aukšto dažnio sinusinio signalo dažnis pasirenkamas 1MHz (jei dažnis per didelis, reikia atsižvelgti į paskirstymo parametrus), efektyvioji vertė. Įtampa yra 1 V, o grandinės stiprinimo koeficiento ir grįžtamojo ryšio varžos Rf sandauga yra, taigi Skaitmeninio multimetro nuolatinės srovės įtampos diapazonas 200 mV atitinka 0,2 pF talpos diapazoną, o 200 V atitinka 200pF talpos diapazonas. Matavimo diapazonas yra 10-4-102pF, skiriamoji geba yra 10-4pF, o matavimo tikslumas yra