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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Amélioration du mesureur de capacité et d'inductance. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Les compteurs de capacité et d'inductance simples, comme ceux décrits dans [1, 2], ont une faible précision de mesure. Pour comprendre ses causes, considérons le principe de mesure, qui explique la Fig. 1. Lors de la mesure de la capacité (Fig.1, a), le condensateur Cx de la source de tension U reçoit une charge q \u1d U·CX, et après commutation au moyen de l'interrupteur S, le courant de décharge traverse l'appareil de mesure. La mesure de l'inductance (Fig. 1b) est également basée sur l'enregistrement du courant de décharge traversant le circuit de mesure. Si nous acceptons la commutation comme instantanée, alors la charge est déterminée ici par le rapport du flux magnétique dans l'inductance, égal à I Lx, à la résistance totale du circuit continu R et + RL, c'est-à-dire q \uXNUMXd XNUMX-Lx / (R et + RL) En pratique, la commutation est effectuée périodiquement avec une fréquence f à l'aide d'interrupteurs électroniques, et l'appareil de mesure enregistre la composante continue du courant Ii = q -f.
La première raison des erreurs de mesure dans les dispositifs décrits est liée à la sensibilité insuffisante du microampèremètre qui mesure le courant Ii. De ce fait, la fréquence de commutation f doit être choisie élevée, et le condensateur Cx après sa déconnexion du circuit de mesure conserve encore une partie importante de la charge initiale q, ce qui réduit quelque peu le courant Ii réellement mesuré. Cette diminution dépend de la capacité du condensateur : plus elle est petite, plus la décharge du condensateur est complète. Par conséquent, l'échelle de l'instrument de mesure doit être non linéaire et l'utilisation de la propre échelle linéaire du microampèremètre peut entraîner une erreur de plusieurs pour cent. Dans le cas des mesures d'inductance, en plus de l'erreur due à la fréquence de commutation élevée et à la non-linéarité associée, une erreur supplémentaire se produit pour les bobines avec une résistance d'enroulement notable RL. Si, par exemple, l'appareil est calibré par rapport à une inductance de référence avec sa propre résistance RL, bien inférieure à Ri, puis l'inductance de la bobine est mesurée avec une résistance RL proportionnelle à R, alors les lectures seront sous-estimées par (R et + RL) / R et fois. Il est parfois nécessaire de tenir compte de la résistance active lors de l'étalonnage par rapport aux selfs de référence, car, par exemple, une self DM-0,1 avec une inductance de 500 μH a RL = 10 Ohm. Pour éliminer les sources d'erreur notées, la partie de mesure de l'appareil de [2] a été modifiée (Fig. 2). Grâce à l'utilisation de l'ampli op DA1, la sensibilité du compteur est multipliée par 10 en termes de courant et la fréquence de commutation est réduite du même montant aux limites correspondantes. En conséquence, la non-linéarité de l'échelle est devenue inférieure à 1 %.
Les limites supérieures de mesure de la capacité et de l'inductance à une fréquence de commutation de 1 MHz avec un microampèremètre M24 à 100 μA sont respectivement de 10 pF et 1 μH. La réduction de la capacité de montage est obtenue en introduisant une troisième pince supplémentaire pour les bobines et condensateurs mesurés et en éliminant le commutateur L-C. De plus, les diodes de commutation VD1-VD3 sont soudées par l'un des conducteurs directement aux bornes. En conséquence, avec des pinces libres, la capacité de montage, qui peut être jugée par l'écart de la flèche par rapport à zéro, est inférieure à 1 pF. La fréquence de commutation entre 10 uF et 1 H est très faible et s'élève à 1 Hz. Dans ce cas, l'inertie du microampèremètre est insuffisante pour lisser les fluctuations de la flèche, et donc la capacité du condensateur C2 est choisie à 4700 µF. Lors de la mesure à cette fréquence, le temps de stabilisation du pointeur augmente jusqu'à des dizaines de secondes. A d'autres limites avec une fréquence de commutation plus élevée, une capacité d'environ 470 μF est suffisante, puis le temps de mesure est de quelques secondes. Sur l'interrupteur des limites de mesure, il est conseillé d'ajouter un groupe de contact qui inclut la pleine capacité de C2 uniquement à cette dernière limite. u= R1 + R2. Avec une résistance importante de l'enroulement, la valeur de la partie introduite (droite) de R1 doit être réduite de sorte que la valeur totale R et = RL + R1 + R2 reste inchangée. Si une résistance de précision est disponible, elle peut être munie d'une échelle graduée. La conception utilise une résistance conventionnelle SP2-3b, et donc des prises XS4, XS5 sont ajoutées pour mesurer la partie de sortie de R1 avec un ohmmètre utilisé pour mesurer la résistance de l'enroulement. Pour commuter les éléments sous test, un émetteur suiveur complémentaire sur les transistors VT1, VT2 est utilisé pour la source d'alimentation, aux bases desquelles des impulsions de tension sous la forme d'un méandre sont alimentées à travers les éléments connectés en parallèle R5, C5. La fréquence de commutation requise est fixée par un oscillateur à résonateur à quartz et une séquence de compteurs diviseurs décimaux réalisés sur des microcircuits de la série K176 ou K561. Cette partie du schéma ne diffère en rien de celle donnée dans [2] et est donc omise ici. Pour que les fluctuations de la tension d'alimentation n'introduisent pas d'erreur supplémentaire dans les mesures, une tension de +9 V est fournie à cette partie du circuit et à l'interrupteur du stabilisateur. L'alimentation de l'ampli op DA1 est autorisée à partir d'une source d'alimentation avec des tensions non stabilisées de ± 12 V; pour éliminer les interférences du formateur d'impulsions, des condensateurs C3, C4 sont ajoutés au circuit de puissance, placés à proximité de ce microcircuit. Le réglage du compteur revient à mettre à zéro l'appareil de mesure avec la résistance R4 à l'une des plus grandes bornes ("1 μF" ou "0,1 μF"), à calibrer par condensateur de référence avec réglage par la résistance R3, puis par inductance de référence avec réglage par R2 (sur ce moteur de la résistance R1 définit sa résistance entre XS4 et XS5, égale à la résistance de l'enroulement de la bobine). Les résistances ajustables R2, R3 sont de préférence multi-tours (SP5-2, SP5-22, etc.). littérature
Auteur : V.Ivanov, Rostov-sur-le-Don
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