CS253505B1 - Capacitance meter's circuit for very low frequencies in 1 till 1,1 hz band - Google Patents
Capacitance meter's circuit for very low frequencies in 1 till 1,1 hz band Download PDFInfo
- Publication number
- CS253505B1 CS253505B1 CS857256A CS725685A CS253505B1 CS 253505 B1 CS253505 B1 CS 253505B1 CS 857256 A CS857256 A CS 857256A CS 725685 A CS725685 A CS 725685A CS 253505 B1 CS253505 B1 CS 253505B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- input
- output
- charge
- circuit
- control unit
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007600 charging Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 3
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
Vynález se týká obvodu měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmu od 0 do 0,1 Hz, t.j. pro periody T = 10 s.
Měření kapacit (a z toho odvozené permitivity dielektrik) kondenzátorů v oblasti kmitočtů s periodou T 10 s je nezbytnou podmínkou některých speciálních aplikací dielektrik, jako je např. povrchová ochrana fazety výkonových polovodičových systémů. Měření kvalitních dielektrik přitom vyžaduje integraci proudů v oblasti pA až fA a měření rychlých přechodných jevů s proudy v oblasti jednotek až stovek mA při vysokých teplotách. Toto měření je spojeno s problémy způsobenými rušivým vnějším elektrostatickým a elektromagnetickým polem (vytápění měřeného vzorku, průmyslový provoz).
Vzhledem к tomu, že specializovaný měřič pro tyto potřeby se v NSZ ani ZST nevyrábí, používá se dosud náhradní improvizovaná metoda numerické integrace nabíjecích a vybíjecích proudů s časovou extrapolací, s použitím komerčně dostupného měřiče nízkých proudů. Tato metoda je velmi pracná a je zatížena značnou chybou (až 50%) v důsledku časové extrapolace měřených hodnot a rušení obvodu vnějším elektromagnetickým polem. Tuto metodu by bylo možno vylepšit aplikací kvalitního měřiče malých proudů a nábojů napojeného po sběr253 505 nici IEEE-488 na řídící počítač. Ani toto vylepšení spojené s vysokými náklady však neumožňuje přesné postižení rychlých přechodových jevů při pulsním nabíjení a vybíjení vzorku, ani dostatečně přesnou synchronizaci měřicího cyklu s rušivým sítovým napětím (vzhledem к architektuře a operačnímu systému komerčně dostupných řídících počítačů vybavených interfacem IEEE-488).
Nevýhody dosavadního řešení odstraňuje obvod měřice kapacit pro velmi nízké kmitočty podle vynálezu tím,že výstup programovatelného zdroje měřícího napětí je spojen s prvním vývodem měřeného vzorku, umístěného v elektromagneticky stíněné termostatované měřicí komůrce, jehož druhý vývod je spojen se vstupem přepěťového ochranného obvodu. Výstup přepěťového ochranného obvodu je spojen se vstupem integračního členu, jehož výstup je spojen se vstupem prvního elektricky řízeného spínače, jehož výstup je spojen s výstupem druhého elektricky řízeného spínače a současně se vstupem převodníku náboj / napětí, jehož výstup je spojen se vstupem druhého elektricky řízeného spínače a s analogovým vstupem jednotky analogově-číslicového převodníku. VýstuD zdroje synchronizačních pulsů je spojen s přerušovacím vstupem řídící jednotky, jejíž první výstup je spojen s ovládacím vstupem prvního elektricky řízeného spínače a jejíž druhý výstup je spojen s ovládacím vstupem programovatelného zdroje měřícího napětí a jejíž třetí výstup je spojen s řídícím vstupem druhého elektricky řízeného spínače. První vstup / výstup řídící jednotky je spojen.se vstupem / výstupem jednotky analogově-číslicového převodníku a jejíž druhý vstup / výstup je spojen se vstupem / výstupem jednotky vstupu a výstupu.
Obvod měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmu O az 0,1 Hz řádově zvyšuje přesnost měření permitivity dielektrik v oblasti velmi nízkých kmitočtů. Umožňuje eliminovat vliv rušivých vnějších elektromagnerickvch a elektrostatických polí, jednak přesnou synchronizací měřicího cyklu se síťovým
253 505 kmitočtem, .jednak připojením stíněného vzorku stíněnými kabely libovolné délky.
Zapojení obvodu umožňuje o několik řádů potlačit vliv vstupního proudu vstupního zesilovače analogové části měřiče vhodným časováním pracovního cyklu nulovaného integrátoru.
Zapojení obvodu umožňuje postihnout i rychlé přechodné děje při nabíjení a vybíjení měřeného kondenzátoru a vylučuje nutnost časové extrapolace. Současně zapojení obvodu podle vynálezu umožňuje plně automatizovat celý měřící cyklus a tím vyloučit chyby a nepřesnosti způsobené obsluhou. Umožňuje konstruovat měřič jako malý kompaktní přístroj s nízkými p o ř i z o va c ími n ákl ady·
Příklad obvodu měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmu O až 0,1 Hz podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu.
V elektromagneticky stíněné termostatované měřící komůrce 1 je umístěn měřený vzorek 2, jehož první vývod 21 je spojen s výstupem 21 programovatelného zdroje J měřícího napětí a jehož druhý vývod 22 je spojen se vstupem 91 přepěťového ochranného obvodu jehož výstup 92 je spojen se vstupem 101 integračního členu 10. Výstup 102 integračního členu 10 je spojen se vstupem 111 prvního elektricky řízeného spínače 11« jehož výstup 112 je spojen s výstupem 121 druhého elektricky řízeného spínače 12 a současně se vstupem 41 převodníku £ náboj/napěti, jehož výstup 42 je spojen ae vstupem 122 druhého elektricky řízeného spínače 12 a s analogovým vstupem 51 jednotky £ analogově-číslicového převodníku, jejíž vstup/ výstup 52 je spojen s prvním vetupem/výstupem 65 řídící jednotky 6. Druhý vstup/výstup 64 řídící jednotky 6 je spojen se vstupem/výstupem 71 jednotky j vstupu a výstupu. Výstup 81 zdroje 8 synchronizačních pulsů je spojen s přerušovacím vstupem 61 řídící jednotky 6, jejíž první výstup 62 je spojen 3 ovládacím vstupem 113 prvního elektricky řízeného spínače 11
253 505
a. jejíž druhý výstup 62 . . spojen s ovládacím vstupem 32 programovvtelného zdroje 2 měřícího napětí a jejíž třetí výstup 66 je spojen s řídícím vstupem 123 druhého električky řízeného spínače 12.
Obvod měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmu
0. až 0,1 Hz j podle vynálezu pracuje tak, že měřený . vzorek 2 je nabíjen/vybíjen napětím ze zdroje’ 2. připojeného, na první, vývod 21. . Druhý vývod 22 měřeného vzorku 2 je udržován na virtuálním nulovsm potenciálu integračním členem 10 a vstupem 41 převodníku £ náboj/napětí přes první, elektricky řízený . spínač 11. . Integrační člen. 10 a vstup 41. převodníku £ náboj/napětí. j*e chráněn proti .napětovému přetížení přepěiooiýí ochraxníým obvodem £. To ’ dovoluje připojení vzorku 2. stíněným kabelem bez rušivého ovlivňování kapacitou tohoto kabelu. Časování’ pracovního cyklu automaticky nulovaného integrátoru. tvořeného integračním členem 10, převodníkem 4 náboo/napětí a elektricky řízenými spínači 11, 12 je voleno tak, že integrátor je nulován, pak integruje’ s odpojeným vstupem, opět je’ nulován, a pak integruje s přípojným vstupem. Celý cyklus’ se periodicky opakuje. To umožňuje průběžně měi.t a. eliminovat vstupní proud převodníku £ íáboj/íapΰtí. Jednotka 2 analog^v-číslicového převodníku ve spolupráci s. řídící jednotkou 6 pak provádí analcgověěčísliccvý převod měřených hodnot. Řídící jednotka 6 řídí pracovní cyklus celého. měniče, ovládá programovvtelný zdroj 2 mořícího napětí, řídí pracovní cyklus integrátoru a jednotky 2 atlalcgocVěččílicového’ převodníku, kcmaníkuOě s okolím prostřednictvím jednotky X vstupu a výstupu. Řízení pracovního cyklu je přímo odvozeno od zdroje 8 synchonizačních pulsů, přičemž synchronizační. pulsy jsou generovány při průchodu sítového napětí nulou. Přesná synchronizace aětícíhc cyklu je zajištěna rychlým programovým segmentem spuštěným nemaskovatelným přerušením s nej vyšší prioritou, odvozeným od synchronizačního pulsu.
Jako integrační člen 10 může být použit např^mti zemi
253 505 zapojený, vysoce kvalitní kondenzátor s kapacitou 100 až lOOOci násobně vyšší než je kapacita měřeného vzorku 2, jako řídící jednotka 6 může být použit např. jednodeskový mikropočítač na bázi mikroprocesoru Z80. Jednotka 2 analogově-číslicového převodníku může být realizována např. číslicovým voltmetrem, pak převodník 4 náboj/napětí je integrátor (nábojová pumpa} nebo alternativně jednotku % může tvořit napětový komparátor, pak převodník Д náboj/napětí^ e tvořen integrátorem se zdrojem referenčního napětí a přepínačem měřící/referenční napětí, řízeným řídící jednotkou 6.
Claims (1)
- Obvod měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmu O až 0,1 Hz sestávající z slektroíaÉglnSiiky' stíněné termostatované měřicí komůrky s měřeným vzorkem, programovatelného zdroje měřicího nacPtt,piepřtového ochranného obyvodjintegračního clenu, převodníku naboj/napětí, dvou elektricky řízených spínačů, jednotky alaljgova-číslioového převodníku, řídící jednotky, jednotky vstupu a výstupu a zdroje synchronizačních pulsů, vyznačené tím, že výstup (31) programovatelného zdroje (3) měřícího napětí je spojen s prvním vývodem (21) měřeného vzorku (2), umístěného v elektromagneícky.stíněné termostatováné'měřící komůrce (1), jehož druhý 'vývod. (22)je spojen se vstupem (91) přepřťového ochranného obvodu (9), jehož výstup (92) je spojen se vstupem (101) integračního členu (10), jehož výstup (102) je spojen se vstupem.(111) prvního elektricky řízeného spínače (11), jehož výstup (112) je spojen . o výstupem (121) druhého.elektricky řízeného .spínače (12) a současnř se vstupem (41) převodníku (4) naboj/napěěí, jehož výstup (42) je spojen se vstupem (122) druhého elektricky řízeného spínače (12) a s analogovým vstupem (51) jednotky (5) analog(jvaěδíslijovéhj převodníku, přieemž výstup (81) zdroje (8) synchronizačních pulsů je spojen s přeruš ovacím vstupem (61) řídící jednotky (6) , jejíž první výstup (62) je spojen s ovládacím vstupem (113) prvního elektricky řízeného spínače (11) a jejíž druhý výstup (63) je spojen s ovládacím vstupem (32) programovatelného zdroje (3) mřícího napáří a jejíž třetí výstup (66) je spojen s řídícím vstupem (123) druhého- elektricky řízeného spínače (12) a dále první. vstup/ /výstup (65) řídící jednotky (6) je spojen se vstupem/vv/stupem (52) jednotky (5) analjgovvěčíslijovéhj převodníku a její druhý vstup/výstup (64) je spojen se. v^tupem/výstupem (71) jednotky (7) vstupu a výstupu.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS857256A CS253505B1 (en) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | Capacitance meter's circuit for very low frequencies in 1 till 1,1 hz band |
| EP86113931A EP0222161A3 (de) | 1985-10-10 | 1986-10-08 | Kapazitätsmessverfahren, Kapazitätsmessschaltung und Kapazitätsmessvorrichtung für sehr niedrige Frequenzen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS857256A CS253505B1 (en) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | Capacitance meter's circuit for very low frequencies in 1 till 1,1 hz band |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS725685A1 CS725685A1 (en) | 1987-03-12 |
| CS253505B1 true CS253505B1 (en) | 1987-11-12 |
Family
ID=5421382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS857256A CS253505B1 (en) | 1985-10-10 | 1985-10-10 | Capacitance meter's circuit for very low frequencies in 1 till 1,1 hz band |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0222161A3 (cs) |
| CS (1) | CS253505B1 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180966C2 (ru) * | 2000-05-17 | 2002-03-27 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Способ определения параметров двухполюсников |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1395635A (en) * | 1972-06-26 | 1975-05-29 | Wiggins Teape Research Dev Ltd | Electrical capacitance meter arrangement |
| DE2542813C2 (de) * | 1975-09-25 | 1977-09-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur Messung der Dielektrizitätskonstante eines Isolierstoffes |
-
1985
- 1985-10-10 CS CS857256A patent/CS253505B1/cs unknown
-
1986
- 1986-10-08 EP EP86113931A patent/EP0222161A3/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0222161A3 (de) | 1988-08-10 |
| EP0222161A2 (de) | 1987-05-20 |
| CS725685A1 (en) | 1987-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4103225A (en) | System and method for determining capacitance and cable length in the presence of other circuit elements | |
| US5073757A (en) | Apparatus for and method of measuring capacitance of a capacitive element | |
| KR840002378B1 (ko) | 전자식 전력량계 | |
| WO1997017829B1 (en) | Variable voltage component tester | |
| CN103250312A (zh) | 用于离子平衡测量和调节的具有隔离的电容器电路的离子化平衡装置 | |
| WO2008147694A1 (en) | Capacitive measurements with fast recovery current return | |
| Nojdelov et al. | Capacitive-sensor interface with high accuracy and stability | |
| JPS61292067A (ja) | 電力量測定方法 | |
| CS253505B1 (en) | Capacitance meter's circuit for very low frequencies in 1 till 1,1 hz band | |
| SK135797A3 (en) | Method and circuit for measuring resistance | |
| SU1737363A1 (ru) | Способ измерени сопротивлени изол ции электрических сетей | |
| RU150413U1 (ru) | Приставка к цифровому вольтметру для измерения токов фемтоамперого диапазона | |
| SU1104440A1 (ru) | Способ измерени сопротивлений и устройство дл его осуществлени | |
| SU1693566A1 (ru) | Устройство дл определени емкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов | |
| JP3371847B2 (ja) | インピーダンス／電圧変換装置及びその変換方法 | |
| SU1698798A1 (ru) | Устройство дл измерени напр жени в высоковольтных установках посто нного тока с изолированной от высокого напр жени выходной измерительной цепью | |
| Matsumoto et al. | A switched-capacitor digital capacitance meter | |
| SU535840A1 (ru) | Цифровой мегомметр | |
| RU2133040C1 (ru) | Образцовый измеритель больших постоянных токов | |
| SU900217A1 (ru) | Цифровой измеритель сопротивлени | |
| RU2099725C1 (ru) | Способ измерения тангенса угла потерь высоковольтного оборудования и устройство для его осуществления | |
| SU408238A1 (ru) | Способ измерения сопротивления изоляции | |
| Osvath et al. | A high-voltage high-precision self-balancing capacitance and dissipation factor-measuring bridge | |
| US3430138A (en) | Automatic guard balance | |
| SU1401386A1 (ru) | Устройство дл измерени малых токов |