گسترش تابع اندازه گیری ظرفیت مولتی متر دیجیتال

گسترش تابع اندازه گیری ظرفیت مولتی متر دیجیتال

مولتی مترهای دیجیتال معمولی سه و نیم یا چهار و نیم رقمی مجهز به توابع اندازه گیری خازن هستند، اما محدوده اندازه گیری باریک و دقت اندازه گیری پایین است و معمولاً اندازه گیری آنلاین ندارند. کارکرد. این مقاله نحوه گسترش این قابلیت ها را مورد بحث قرار می دهد.

1. اندازه گیری آنلاین ظرفیت
با توجه به خواص مدار دیفرانسیل و انتگرال، اندازه گیری ظرفیت خازن را می توان به اندازه گیری ولتاژ تبدیل کرد.

بخش هسته مدار، CX/V، از یک دیفرانسیل معکوس کننده ساده RC و مدار یکپارچه استفاده می کند. نوسانگر Venturi یک سیگنال AC با فرکانس ثابت Vr تولید می کند که مدار تبدیل CX/V را تحریک می کند و ولتاژ AC V0 (V1) متناسب با CX را به دست می آورد. این فیلتر توسط یک فیلتر باند گذر مرتبه دوم فیلتر می شود تا ولتاژهای غیر از فرکانس ثابت را فیلتر کند. پس از حذف درهم و برهمی، ولتاژ خروجی DC V متناسب با CX پس از AC/DC به دست می آید. هنگامی که سیگنال AC Vr مدار CX/V را تحریک می کند، ولتاژ خروجی یکپارچه ساز معکوس

یعنی ظرفیت اندازه گیری شده CX متناسب با ولتاژ خروجی C{{0}} است و بدین ترتیب تبدیل CX→V حاصل می شود. برای اینکه محدوده خازن اصلی با محدوده 2 ولت مولتی متر دیجیتال مطابقت داشته باشد، فرکانس نوسان نوسانگر ونتوری را 400 هرتز، مقدار ولتاژ موثر را 1 ولت، R1 را 20 کیلو اهم و C1 را 0.1 μF انتخاب کنید. R2 از 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ تغییر می‌کند، و محدوده ظرفیت اندازه‌گیری مربوطه ۲۰μF-2μF-200nF{17} {18}}nF-2nF.

2. ظرفیت کوچک را اندازه گیری کنید
محدوده اندازه گیری کلی مولتی متر دیجیتال سه و نیم رقمی برای اندازه گیری ظرفیت 2000pF ~ 20μF است. اندازه گیری ظرفیت های کوچک زیر 1pF ناتوان است. با توجه به روش راکتانس خازنی و با استفاده از سیگنال‌های فرکانس بالا، اندازه‌گیری ظرفیت ریز می‌تواند محقق شود. نمودار مدار اندازه گیری در شکل 2 نشان داده شده است. CX ظرفیت اندازه گیری شده است، Rf مقاومت فیدبک ترمینال معکوس است. هنگامی که سیگنال سینوسی Vi با فرکانس f وارد می شود، امپدانس ارائه شده در CX و بهره تقویت کننده عملیاتی عبارتند از: وقتی A و Rf ثابت هستند، فرکانس سیگنال سینوسی f با ظرفیت اندازه گیری شده CX نسبت معکوس دارد. برای اندازه گیری ظرفیت های کوچکتر، از اندازه گیری سیگنال فرکانس بالا استفاده می شود.

بلوک دیاگرام اصل مدار برای تحقق اندازه گیری در شکل 2 (ب) نشان داده شده است. فرآیند اندازه گیری به این صورت است: سیگنال سینوسی فرکانس بالا تولید شده توسط مولد سیگنال فرکانس بالا به خازن اندازه گیری شده اعمال می شود، CX به راکتانس خازنی Xc تبدیل می شود و سپس Xc از طریق تبدیل C/ACV به سیگنال ولتاژ AC تبدیل می شود. که توسط تقویت کننده تقویت می شود و توسط ترانسفورماتور ایزوله خروجی می شود. برای دمودولاسیون به دمودولاتور حساس به فاز فرستاده می شود. ورودی دیگر دمودولاتور حساس به فاز، موج مربعی (یعنی سیگنال دمودولاسیون) است که توسط موج سینوسی فرکانس بالا از طریق مبدل شکل موج تولید می شود. دو سیگنال ورودی فرکانس و فاز یکسانی دارند. سیگنال دمودوله شده توسط یک فیلتر پایین گذر فیلتر می شود تا یک ولتاژ DC متناسب با مقدار ظرفیت اندازه گیری شده CX بدست آید و به یک ولت متر DC ارسال می شود تا مستقیماً نتیجه اندازه گیری را نمایش دهد. مبدل شکل موج از یک مقایسه کننده با عبور از صفر با ورودی معکوس تشکیل شده است که یک موج سینوسی با فرکانس بالا 1 مگاهرتز را از یک نوسانگر Wien به یک موج مربعی معکوس استاندارد تبدیل می کند. از آنجایی که خروجی دمدولاتور حساس به فاز یک ولتاژ DC ضربانی حاوی هارمونیک های فرکانس بالا است، برای به دست آوردن یک خروجی ولتاژ DC پایدار و ثابت، از فیلتر نوع π برای فیلتر کردن اجزای هارمونیک استفاده می شود. در نهایت ولتاژ متوسط ​​مربوطه به ولت متر DC ارسال می شود. برای اینکه محدوده خازن اصلی با محدوده 2 ولت مولتی متر دیجیتال مطابقت داشته باشد، فرکانس سیگنال سینوسی فرکانس بالا به عنوان 1 مگاهرتز انتخاب می شود (اگر فرکانس خیلی زیاد باشد، پارامتر توزیع باید در نظر گرفته شود)، مقدار موثر ولتاژ 1 ولت است و حاصلضرب ضریب تقویت مدار و مقاومت فیدبک Rf است، بنابراین محدوده ولتاژ DC مولتی متر دیجیتال 200 میلی ولت مربوط به محدوده ظرفیت 0.2 pF و محدوده ظرفیت خازنی است. 200 ولت معادل 200 pF است. محدوده اندازه گیری 10-4~102pF و وضوح 10-4pF است.