用數(shù)字萬用表電壓檔精確測電容容量及附加電路

ID:127542 · 發(fā)表于 2016-6-21 14:09

首先了解到電容的充放電時(shí)間和電壓有關(guān)，

放電時(shí)間計(jì)算：

初始電壓（E）的電容（C）通過（R）放電，

任意時(shí)間（T），電容上的電壓（Vt），

Vt = E*exp(-T/RC)，T = RCLn[E/Vt]，

以上exp()表示以e為底的指數(shù)；Ln()是e為底的對數(shù)。

已知數(shù)字萬用表的電壓檔內(nèi)阻為10M，

經(jīng)計(jì)算10uF電容在10M電阻下從1.5V放電1秒后約1.485V，

使用秒表（手機(jī)內(nèi)的也可以）進(jìn)行計(jì)時(shí)即可，

對應(yīng)每秒10uF的節(jié)奏測一個220uF電容，

充到1.5V多的電容連接到萬用表放電，

當(dāng)電壓在1.5V時(shí)按開始計(jì)時(shí)，

直到1.485V時(shí)按停秒表，

220uF電容應(yīng)該在22秒左右。

如果電容換成1000uF時(shí)那個放電時(shí)間就是100秒了，

測量更大的電容就要并一個1.12M（1M串個120k）得到1M內(nèi)阻，

此時(shí)是每秒100uF，

放電到1.485V時(shí)，4700uF應(yīng)該是47秒。

使用二極管檔（3.5V多的）對電容充滿電，

換到電壓檔后接入電容測電壓，

當(dāng)電壓到達(dá)3.5V時(shí)開始計(jì)時(shí)，

放到3.465V時(shí)按停止即可看到對應(yīng)時(shí)間，

對應(yīng)倍數(shù)后得到容量。

對于測0.1-10uF的電容計(jì)算如下：

放電到對應(yīng)電壓后乘以倍數(shù)（每秒0.1uF）即可得到容量。

有些表的內(nèi)阻有所誤差，

如我的兩個自動換檔的表內(nèi)阻約是11M的，計(jì)算如下：

因?yàn)槿f用表的電壓檔精度大概在1%左右，

所以使用越長的放電時(shí)間倍率得到的精度越高，

并且放電壓差應(yīng)大于0.2V以上，

如測量1000uF應(yīng)使用不低于200秒的時(shí)間放電，

使用1/200計(jì)算得到5uF每秒（1.237V終止）比例比較合適，

福祿克17B測量結(jié)果如下：

1000uF電解電容從1.26v放電到1.237V時(shí)所需時(shí)間為210秒（210*5=1050uF），

220uF電解電容從1.26V放電到1.15V 所需時(shí)間223秒（223uF）。

優(yōu)利德70D測量結(jié)果如下：

1000uF電解電容從3.5v放電到3.437V時(shí)所需時(shí)間為157秒（157*5=785uF），壓降太小測量結(jié)果誤差大，

1000uF電解電容從3.5v放電到3.196V時(shí)所需時(shí)間為1108秒（1108uF），

1000uF電解電容從3.5v放電到3.4369V（打開高分辨率下）時(shí)所需時(shí)間為217秒（217*5=1085uF），

220uF電解電容從3.5V放電到3.196V 所需時(shí)間210秒（210uF），結(jié)果接近，

220uF電解電容從3.5V放電到3.1959V（打開高分辨率下）所需時(shí)間215秒（215uF），變化不大，

220uF電解電容從3.5V放電到3.1959V（打開高分辨率下）第二次測量所需時(shí)間210秒（210uF），

220uF電解電容從3.5V放電到2.9181V（打開高分辨率下）所需時(shí)間430秒（430/2=215uF），

220uF電解電容從3.5V放電到2.4330V（打開高分辨率下）所需時(shí)間876秒（876/4=219uF），

220uF電解電容從3.5V放電到2.2215V（打開高分辨率下）所需時(shí)間1100秒（1100/5=220uF），

總結(jié)：

優(yōu)利德UT70D在低分辨率下的線性度不好，

電容在精確的放電終止電壓下累計(jì)的時(shí)間比較準(zhǔn)確。

比較長的放電時(shí)間可以得到更好的精確度。

下面是電路設(shè)計(jì)：

首先設(shè)計(jì)一個電容充電轉(zhuǎn)電壓的，如上圖，

首先對待測電容進(jìn)行放電，

然后使用3mA恒流對電容Cx充電，同時(shí)5mA恒流對C2充電，

當(dāng)Cx的壓差到達(dá)0.7V以后Q5導(dǎo)通關(guān)閉Q3對C2充電，

此時(shí)的電壓和電容成正比例，

5V供電時(shí)最大測量范圍是4000uF，

提高供電可以改變測量范圍，比如12V可以測到10000uF，

RW1阻值可以微調(diào)電壓和電容比例，

C2作為參考的電容，所以使用穩(wěn)定的容量可以得到更好的精度，

修改R1和R5的比例和C2的容量可以測量更小的電容。

使用方法：首先把雙聯(lián)開關(guān)按下，接著連接好Cx，釋放開關(guān)后電容開始充電，

電壓表開始顯示電壓上升，直到最大就是容量了。

ID:127542 · 發(fā)表于 2016-6-21 14:19

為什么不用帶ADC的單片機(jī)設(shè)計(jì)交流電橋測量LCR呢？這樣成本不高精度又夠。

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這個直接用萬用表就可以測量了，主要簡單！
交流測法的那個測不準(zhǔn)的，因?yàn)殡娙輹嬖贓SR，
所以你要測容量必須使用充放電方式！

ID:722593 · 發(fā)表于 2020-6-4 09:19

不同的電容品質(zhì)因素不一樣，雖然容量C一樣，但損耗D大不一樣，所以計(jì)量測試及工廠測試仍然用交流法

ID:692132 · 發(fā)表于 2020-6-4 19:14

特別是電解電容，ESR值增大的影響比容量變小的影響明顯大得多，能不能測出準(zhǔn)確的容量值并不是特別重要，能測到ESR值，或者是受ESR嚴(yán)重影響的容量值，意義比單純的測容量大。

ID:898320 · 發(fā)表于 2021-9-21 17:22

能測到ESR值！好東西，收藏！

ID:952186 · 發(fā)表于 2021-9-28 14:52

優(yōu)利德的表偏差很大，我手上新買不到3個月的3個表測同一個東西的電流（大約450mA）居然得出3個數(shù)據(jù)，最大到最小的差距居然是396mA～501mA。天啊！！！！

ID:712493 · 發(fā)表于 2021-10-27 10:04

這個時(shí)間太長了，要不要效率？

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