Extension de la fonction de mesure de capacité du multimètre numérique
Résumé : Cet article présente les techniques utilisées pour mesurer la capacité en ligne et étendre la plage de mesure de la capacité en utilisant la plage de tension continue des multimètres numériques ordinaires. Mots clés:
Les multimètres à usage général à trois chiffres et demi ou à quatre chiffres et demi sont équipés d'une fonction de mesure de capacité, mais la plage de mesure est étroite et la précision de mesure est faible, et généralement il n'y a pas de fonction de mesure en ligne . Cet article explique comment étendre ces fonctionnalités.
1 Mesure de capacité en ligne
Selon la nature des circuits différentiels et intégraux, la mesure de capacité peut être convertie en mesure de tension.
La partie centrale du circuit, CX/V, utilise un simple différentiel inverseur RC actif et un circuit intégral. L'oscillateur Wien génère un signal alternatif à fréquence fixe Vr, qui excite le circuit de conversion CX/V pour obtenir une tension alternative V0 (V1) proportionnelle à CX, qui est filtrée par un filtre passe-bande de second ordre pour filtrer les signaux autres que la fréquence fixe. Après le fouillis, la tension continue de sortie 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
C'est-à-dire que la capacité mesurée CX est directement proportionnelle à la tension de sortie C{{0}}, réalisant ainsi la conversion de CX→V. Afin de faire correspondre la plage de capacité de base à la plage 2V du multimètre numérique, la fréquence d'oscillation de l'oscillateur Wien est de 400Hz, la valeur effective de la tension est de 1V, R1 est de 20kΩ et C1 est de 0,1μF. R2 passe de 200 Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, et la plage de capacité de mesure correspondante est de 20 μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2 Mesure de petite capacité
Le multimètre numérique général à trois chiffres et demi a une plage de 2000pF à 20μF pour mesurer la capacité, et il est impuissant à mesurer de minuscules capacités inférieures à 1pF. Selon la méthode de réactance capacitive et en utilisant des signaux haute fréquence, la mesure d'une capacité minuscule peut être réalisée. Le schéma du circuit de mesure est illustré à la figure 2. CX est la capacité mesurée et 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 f du signal sinusoïdal est inversement proportionnelle à la capacité mesurée CX. Pour mesurer de petites capacités, des mesures de signaux à haute fréquence sont utilisées.
Le schéma fonctionnel du principe du circuit pour réaliser la mesure est illustré à la Fig. 2(b). Le processus de mesure est : le signal sinusoïdal haute fréquence généré par le générateur de signal haute fréquence est appliqué au condensateur mesuré, et CX est converti en réactance capacitive Xc, puis Xc est converti en signal de tension alternative via la conversion C/ACV, qui est amplifié par l'amplificateur et produit par le transformateur d'isolement. Envoyez-le au démodulateur sensible à la phase pour la démodulation ; l'autre entrée du démodulateur sensible à la phase est une onde carrée (c'est-à-dire un signal démodulé) générée par une onde sinusoïdale haute fréquence via un convertisseur de forme d'onde, et 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 du condensateur mesuré CX, qui est envoyée au voltmètre continu pour afficher directement le résultat de la mesure. Le convertisseur de forme d'onde se compose d'un comparateur à passage par zéro avec une entrée inverseuse, qui convertit une onde sinusoïdale haute fréquence standard de 1 MHz d'un oscillateur Wien en une onde carrée inverseuse 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 continu. Afin de faire correspondre le niveau de capacité de base au niveau 2V du multimètre numérique, la fréquence du signal sinusoïdal haute fréquence est sélectionnée à 1MHz (si la fréquence est trop élevée, les paramètres de distribution doivent 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, de sorte que la plage de tension continue du multimètre numérique de 200 mV correspond à la plage de capacité de 0,2 pF, et 200 V correspond à la plage de capacité de 200pF. La plage de mesure est 10-4-102pF, la résolution est 10-4pF et la précision de mesure est
