Extension de la fonction de mesure de capacité du multimètre numérique
Les multimètres numériques courants à trois chiffres et demi ou quatre chiffres et demi sont équipés de fonctions de mesure de capacité, mais la plage de mesure est étroite et la précision de mesure est faible, et ils n'ont généralement pas de mesure en ligne. les fonctions. Cet article explique comment étendre ces fonctionnalités.
1. Mesure en ligne de la capacité
Selon les propriétés du circuit différentiel et intégral, la mesure de capacité peut être convertie en mesure de tension.
La partie centrale du circuit, CX/V, utilise un simple circuit différentiel inverseur et intégrateur RC actif. L'oscillateur Venturi génère un signal alternatif à fréquence fixe Vr, qui excite le circuit de conversion CX/V et obtient une tension alternative V0 (V1) proportionnelle à CX. Il est filtré par un filtre passe-bande du second ordre pour filtrer les tensions autres que la fréquence fixe. Une fois le fouillis supprimé, la tension de sortie CC V proportionnelle à CX est obtenue après AC/DC. Lorsque le signal alternatif Vr excite le circuit CX/V, la tension de sortie de l'intégrateur inverseur
Autrement dit, la capacité mesurée CX est proportionnelle à la tension de sortie C{{0}}, réalisant ainsi la conversion CX → V. Afin que la plage de condensateur de base corresponde à la plage 2 V du multimètre numérique, sélectionnez la fréquence d'oscillation de l'oscillateur Venturi sur 400 Hz, la valeur de tension effective sur 1 V, R1 sur 20 kΩ et C1 sur 0,1 μF. R2 passe de 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, et la plage de capacité de mesure correspondante est de 20 μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Mesurez une petite capacité
La plage de mesure générale à trois chiffres et demi du multimètre numérique pour mesurer la capacité est de 2 000 pF ~ 20 μF. Il est impuissant de mesurer de minuscules capacités inférieures à 1pF. Selon la méthode de réactance capacitive et en utilisant des signaux haute fréquence, la mesure d'une petite capacité peut être réalisée. Le schéma du circuit de mesure est illustré à la figure 2. CX est la capacité mesurée, Rf est la résistance de rétroaction de la borne inverseuse. Lorsque le signal sinusoïdal Vi de fréquence f est entré, l'impédance présentée sur CX et le gain de l'amplificateur opérationnel sont : Lorsque A et Rf sont constants, la fréquence du signal sinusoïdal f est inversement proportionnelle à la capacité mesurée CX. Pour mesurer des capacités plus petites, des mesures de signaux haute fréquence sont utilisées.
Le schéma fonctionnel du principe du circuit pour réaliser la mesure est présenté à la figure 2 (b). Le processus de mesure est le suivant : le signal sinusoïdal haute fréquence généré par le générateur de signal haute fréquence est appliqué au condensateur mesuré, CX est converti en réactance capacitive Xc, puis Xc est converti en signal de tension alternative par conversion C/ACV, qui est amplifié par l'amplificateur et émis par le transformateur d'isolement. Il est envoyé au démodulateur sensible à la phase pour démodulation ; l'autre entrée du démodulateur sensible à la phase est l'onde carrée (c'est-à-dire le signal de démodulation) générée par l'onde sinusoïdale haute fréquence via le convertisseur de forme d'onde. Les deux signaux d'entrée ont la même fréquence et la même phase. Le signal démodulé est filtré par un filtre passe-bas pour obtenir une tension continue proportionnelle à la valeur de capacité CX mesurée, et est envoyé à un voltmètre CC pour afficher directement le résultat de la mesure. Le convertisseur de forme d'onde se compose d'un comparateur de passage à zéro avec une entrée inverseuse, qui convertit une onde sinusoïdale haute fréquence standard de 1 MHz provenant d'un oscillateur de Wien en une onde carrée inversée standard. Étant donné que la sortie du démodulateur sensible à la phase est une tension continue pulsée contenant des harmoniques haute fréquence, afin d'obtenir une sortie de tension continue stable et constante, un filtre de type π est utilisé pour filtrer les composantes harmoniques. Enfin, la tension moyenne correspondante est envoyée au voltmètre DC. Afin que la plage de condensateur de base corresponde à la plage 2 V du multimètre numérique, la fréquence du signal sinusoïdal haute fréquence est sélectionnée à 1 MHz (si la fréquence est trop élevée, le paramètre de distribution doit être pris en compte), la valeur efficace de la tension est de 1 V, et le produit du facteur d'amplification du circuit et de la résistance de rétroaction Rf est, donc la plage de tension continue du multimètre numérique de 200 mV correspond à une plage de capacité de 0,2 pF et une plage de capacité de 200V correspond à 200pF. La plage de mesure est de 10-4~102pF et la résolution est de 10-4pF.
