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)
Abstract
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.The invention relates to a very low frequency capacitance meter circuit in the range of 0 to 0.1 Hz, i.e., for periods of 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).Measurement of capacitances (and the dielectric derived therefrom) of capacitors in the T 10 s frequency range is a prerequisite for some special dielectric applications, such as veneer surface protection of power semiconductor systems. Measuring high-quality dielectrics requires the integration of currents in the range of pA to fA and the measurement of fast transients with currents in the range of units up to hundreds of mA at high temperatures. This measurement is associated with problems caused by disturbing external electrostatic and electromagnetic fields (heating of the measured sample, industrial operation).
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).Since a specialized meter for these needs is not produced in NSZ or ZST, so far a substitute improvised method of numerical integration of charging and discharging currents with time extrapolation has been used, using a commercially available low current meter. This method is very laborious and is subject to considerable error (up to 50%) due to time extrapolation of measured values and disturbance of the circuit by external electromagnetic field. This method could be improved by applying a high-quality small current and charge meter connected after IEEE-488 collection to the control computer. However, even this high cost improvement does not allow for accurate transient impact on pulse charging and discharging of the sample, nor synchronization of the measurement cycle with disturbing mains voltage (due to the architecture and operating system of commercially available IEEE-488 interface control computers).
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.The disadvantages of the prior art eliminate the very low frequency capacitance measuring circuit according to the invention in that the output of the programmable source of voltage measurement is connected to a first outlet of the measured sample located in an electromagnetically shielded thermostatic measuring chamber, the second outlet is connected to the input of the overvoltage protection circuit. The output of the overvoltage protection circuit is connected to the input of an integrating member, the output of which is connected to the input of the first electrically controlled switch, the output of which is connected to the output of the second electrically controlled switch. switches and with analog input of analog-to-digital converter unit. The sync pulse source output is coupled to the control input interrupt input whose first output is coupled to the control input of the first electrically controlled switch and whose second output is coupled to the control input of the programmable voltage supply and whose third output is coupled to the control input of the second electrically controlled switch. . The first input / output of the control unit is connected to the input / output of the analog-to-digital converter unit and the second input / output is connected to the input / output of the input / output unit.
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 síťovýmThe circuitry of the capacitance meter for very low frequencies in the 0 to 0.1 Hz band increases the accuracy of dielectric dielectric measurements in the very low frequencies. It allows to eliminate the influence of disturbing external electromagnetic and electrostatic fields, and also by synchronizing the measuring cycle with the mains
253 505 kmitočtem, .jednak připojením stíněného vzorku stíněnými kabely libovolné délky.253 505 by connecting a shielded sample with shielded cables of any length.
Zapojení obvodu umožňuje o několik řádů potlačit vliv vstupního proudu vstupního zesilovače analogové části měřiče vhodným časováním pracovního cyklu nulovaného integrátoru.Circuit wiring allows to suppress the influence of the input current of the input amplifier of the analog part of the meter by several orders of magnitude by appropriate timing of the zero integrator duty cycle.
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·Circuit wiring also allows for quick transient events when charging and discharging the capacitor being measured and eliminates the need for extrapolation in time. At the same time, the circuit according to the invention makes it possible to fully automate the entire measuring cycle and thus eliminate errors and inaccuracies caused by the operator. Allows you to design the meter as a small, compact instrument with low power consumption ·
Příklad obvodu měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmu O až 0,1 Hz podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu.An example of a very low frequency capacitance meter circuit in the range of 0 to 0.1 Hz according to the invention is shown in the attached drawing.
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 11In the electromagnetically shielded thermostatic measuring chamber 1 there is a measured sample 2, the first outlet 21 of which is connected to the output 21 of the programmable voltage measuring source J and the second outlet 22 of which is connected to the input 91 of the overvoltage protection circuit. 10. The output 102 of the integrator 10 is connected to the input 111 of the first electrically controlled switch 11, whose output 112 is coupled to the output 121 of the second electrically controlled switch 12, and simultaneously to the input 41 of the charge / voltage converter. a second electrically controlled switch 12 and an analog input 51 of the analog-to-digital converter unit whose input / output 52 is connected to the first input / output 65 of the control unit 6. The second input / output 64 of the control unit 6 is connected to the input / output 71 input and output. Output 81 of source 8 is connected to the synchronization pulses to the interrupt input 61 of control unit 6, the first output 62 is connected with three control input 113 of the first electrically controlled switch 11
253 505253 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.whose second output 62. . connected to the control input 32 of the programmable voltage supply 2 and whose third output 66 is coupled to the control input 123 of the second electric controlled switch 12.
Obvod měřiče kapacit pro velmi nízké kmitočty v pásmuVery low frequency capacitance meter circuit
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.0 to 0.1 Hz according to the invention operates in such a way that it is measured. Sample 2 is charged / discharged from a power supply 2. Connected to the first terminal 21. The second outlet 22 of the measured sample 2 is maintained at the virtual zero potential by the integrating member 10 and the input 41 of the charge / voltage converter 8 via the first, electrically controlled. switch 11.. Integrating member. 10 and input 41 of the charge / voltage converter. It is protected against voltage overload by over-voltage protection circuit. This allows the sample to be attached by a 2 shielded cable without interfering with the cable's capacity. Automatic zero integrator duty cycle timing. formed by the integration member 10, the voltage / voltage converter 4 and the electrically controlled switches 11, 12 is chosen such that the integrator is reset, then integrates with the disconnected input, is reset again, and then integrates with the connection input. The entire cycle is repeated periodically. This makes it possible to continuously measure the input current of the charge / voltage converter. The analog-to-digital converter unit 2 in cooperation with the control unit 6 then performs an analogue-to-digital conversion of the measured values. The control unit 6 controls the duty cycle of the whole. the drive, controls the programmable pickling voltage source 2, controls the duty cycle of the integrator and atlalcgoc unit 2 of the elliptical converter, the combo with the surroundings via the input and output unit X. The duty cycle control is directly derived from the source 8 of the synchronization pulses, while the synchronization. pulses are generated when the line voltage passes through zero. Accurate synchronization of the load cycle is ensured by a fast program segment triggered by the highest priority non-maskable interrupt, derived from the synchronization pulse.
Jako integrační člen 10 může být použit např^mti zemiAs an integrating member 10, for example, a country can be used
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 6.253 505 connected, high quality capacitor with a capacity of 100 to 10000 times higher than the capacity of the measured sample 2, as a control unit 6 can be used, for example, a single-board microcomputer based on the microprocessor Z80. The analog-to-digital converter unit 2 may be realized, for example, by a digital voltmeter, then the charge / voltage converter 4 is an integrator (charge pump) or alternatively the% unit may be a voltage comparator, then the charge / voltage converter D a measuring / reference voltage switch controlled by the control unit 6.
Claims (1)
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 (en) | 1985-10-10 | 1986-10-08 | Process, circuit and apparatus for capacitance measurements for very low frequencies |
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 (en) |
| CS (1) | CS253505B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180966C2 (en) * | 2000-05-17 | 2002-03-27 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Procedure determining parameters of two-terminal networks |
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 (en) * | 1975-09-25 | 1977-09-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Method for measuring the dielectric constant of an insulating material |
-
1985
- 1985-10-10 CS CS857256A patent/CS253505B1/en unknown
-
1986
- 1986-10-08 EP EP86113931A patent/EP0222161A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0222161A2 (en) | 1987-05-20 |
| EP0222161A3 (en) | 1988-08-10 |
| 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 (en) | Electronic watthour meter | |
| WO1997017829B1 (en) | Variable voltage component tester | |
| WO2008147694A1 (en) | Capacitive measurements with fast recovery current return | |
| Nojdelov et al. | Capacitive-sensor interface with high accuracy and stability | |
| JPS61292067A (en) | Method for measuring electric energy | |
| 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 (en) | Method of testing the electric networks insulation resistance | |
| Williams et al. | A dual-channel automated comparator for ac-dc difference measurements | |
| RU150413U1 (en) | ADDITION TO DIGITAL VOLTMETER FOR MEASURING CURRENT FEMTOAMPER RANGE | |
| SU1104440A1 (en) | Method and device for measuring resistance | |
| RU2099725C1 (en) | Measurement of loss angle tangent of high-voltage equipment and device for its implementation | |
| SU1693566A1 (en) | Device for determining capacitance and tangent of dielectric losses of capacitors | |
| JP3371847B2 (en) | Impedance / voltage conversion device and its conversion method | |
| SU1698798A1 (en) | Device for measurement of voltage in high-voltage dc installations with output measurement circuit insulated from high voltage | |
| Matsumoto et al. | A switched-capacitor digital capacitance meter | |
| SU535840A1 (en) | Digital megohmmeter | |
| RU2133040C1 (en) | Reference meter of heavy direct currents | |
| Osvath et al. | A high-voltage high-precision self-balancing capacitance and dissipation factor-measuring bridge | |
| SU900217A1 (en) | Digital resistance meter | |
| SU408238A1 (en) | METHOD OF MEASURING THE RESISTANCE OF ISOLATION | |
| US3430138A (en) | Automatic guard balance | |
| SU1401386A1 (en) | Device for measuring weak currents |