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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Mejora del medidor de capacitancia e inductancia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Los medidores de capacitancia e inductancia simples, como los descritos en [1, 2], tienen una precisión de medición baja. Para comprender sus causas, considere el principio de medición, que explica la Fig. 1. Al medir la capacitancia (Fig. 1, a), el capacitor Cx de la fuente de voltaje U recibe una carga q \u1d U·CX, y después de cambiar por medio del interruptor S, la corriente de descarga fluye a través del dispositivo de medición. La medición de la inductancia (Fig. 1b) también se basa en el registro de la corriente de descarga que fluye a través del circuito de medición. Si aceptamos la conmutación como instantánea, entonces la carga está determinada aquí por la relación del flujo magnético en la inductancia, igual a I Lx, a la resistencia total del circuito de CC R y + RL, es decir, q \uXNUMXd XNUMX-Lx / (R y + RL) En la práctica, la conmutación se realiza periódicamente con una frecuencia f utilizando interruptores electrónicos, y el dispositivo de medición registra el componente directo de la corriente Ii = q -f.
El primer motivo de errores de medida en los dispositivos descritos está relacionado con la insuficiente sensibilidad del microamperímetro que mide la corriente Ii. Debido a esto, la frecuencia de conmutación f debe elegirse alta, y el capacitor Cx después de desconectarlo del circuito de medición aún retiene una parte significativa de la carga inicial q, lo que reduce un poco la corriente Ii realmente medida. Esta disminución depende de la capacitancia del capacitor: cuanto más pequeña es, más completa es la descarga del capacitor. Por lo tanto, la escala del instrumento de medición debe ser no lineal y el uso de la propia escala lineal del microamperímetro puede conducir a un error de varios porcentajes. En el caso de las mediciones de inductancia, además del error debido a la alta frecuencia de conmutación y la falta de linealidad asociada, se produce un error adicional para bobinas con una resistencia de devanado RL notable. Si, por ejemplo, el dispositivo se calibra contra una inductancia de referencia con su propia resistencia RL, mucho menor que Ri, y luego la inductancia de la bobina se mide con una resistencia RL proporcional a R, entonces las lecturas se subestimarán por (R y + RL)/R y tiempos. A veces es necesario tener en cuenta la resistencia activa al calibrar frente a bobinas de referencia, ya que, por ejemplo, una bobina DM-0,1 con una inductancia de 500 μH tiene RL = 10 Ohm. Para eliminar las fuentes de error mencionadas, se cambió la parte de medición del dispositivo de [2] (Fig. 2). Gracias al uso del amplificador operacional DA1, la sensibilidad del medidor aumenta 10 veces en términos de corriente y la frecuencia de conmutación se reduce en la misma cantidad en los límites correspondientes. Como resultado, la no linealidad de la escala se hizo inferior al 1%.
Los límites superiores de medición de capacitancia e inductancia a una frecuencia de conmutación de 1 MHz con un microamperímetro M24 a 100 μA son 10 pF y 1 μH, respectivamente. La reducción en la capacidad de montaje se logra introduciendo una tercera abrazadera adicional para medir bobinas y capacitores y eliminando el interruptor L-C. Además, los diodos de conmutación VD1-VD3 están soldados por uno de los cables directamente a los terminales. Como resultado, con abrazaderas libres, la capacitancia de montaje, que se puede juzgar por la desviación de la flecha de cero, es inferior a 1 pF. La frecuencia de conmutación dentro de 10 uF y 1 H es muy baja y asciende a 1 Hz. En este caso, la inercia del microamperímetro es insuficiente para suavizar las fluctuaciones de la flecha y, por lo tanto, se elige que la capacitancia del capacitor C2 sea de 4700 μF. Al medir a esta frecuencia, el tiempo de establecimiento del indicador aumenta a decenas de segundos. En otros límites con una frecuencia de conmutación más alta, una capacitancia de alrededor de 470 μF es suficiente, y luego el tiempo de medición es de segundos. En el interruptor de límites de medida, es recomendable añadir un grupo de contactos que incluya toda la capacidad de C2 sólo en este último límite. u= R1 + R2. Con una resistencia significativa del devanado, el valor de la parte introducida (derecha) de R1 debe reducirse para que el valor total R y = RL + R1 + R2 permanezca sin cambios. Si se dispone de una resistencia de precisión, se puede proporcionar con una escala graduada. El diseño utiliza una resistencia convencional SP2-3b y, por lo tanto, se agregan enchufes XS4, XS5 para medir la parte de salida de R1 con un ohmímetro que se usa para medir la resistencia del devanado. Para cambiar los elementos bajo prueba, se utiliza un seguidor de emisor complementario en los transistores VT1, VT2 a la fuente de alimentación, a cuyas bases se alimentan pulsos de voltaje en forma de meandro a través de los elementos conectados en paralelo R5, C5. La frecuencia de conmutación requerida se establece mediante un oscilador resonador de cuarzo y una secuencia de contadores divisores decimales fabricados en microcircuitos de la serie K176 o K561. Esta parte del esquema no difiere en nada de la dada en [2] y, por lo tanto, se omite aquí. Para que las fluctuaciones en el voltaje de suministro no introduzcan un error adicional en las mediciones, se suministra un voltaje de +9 V a esta parte del circuito y al interruptor del estabilizador. Se permite la fuente de alimentación del amplificador operacional DA1 desde una fuente de alimentación con voltajes no estabilizados de ±12 V; para eliminar la interferencia del formador de pulsos, se agregan condensadores C3, C4 al circuito de alimentación, colocados cerca de este microcircuito. La configuración del medidor se reduce a poner a cero el dispositivo de medición con la resistencia R4 en uno de los límites más grandes ("1 μF" o "0,1 μF"), calibrar mediante el condensador de referencia con ajuste mediante la resistencia R3, y luego mediante la inductancia de referencia con ajuste mediante R2 (en este motor de la resistencia R1 establece su resistencia entre XS4 y XS5, igual a la resistencia del bobinado). Las resistencias de ajuste R2, R3 son preferentemente multivueltas (SP5-2, SP5-22, etc.). Literatura
Autor: V.Ivanov, Rostov del Don
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