用數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間和電壓有關，

放電時間計算：

初始電壓（E）的電容（C）通過（R）放電，

任意時間（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；Ln()是e為底的對數。

已知數字萬用表的電壓檔內阻為10M，

經計算10uF電容在10M電阻下從1.5V放電1秒后約1.485V，

使用秒表（手機內的也可以）進行計時即可，

對應每秒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，

當電壓在1.5V時按開始計時，

直到1.485V時按停秒表，

220uF電容應該在22秒左右。

如果電容換成1000uF時那個放電時間就是100秒了，

測量更大的電容就要并一個1.12M（1M串個120k）得到1M內阻，

此時是每秒100uF，

放電到1.485V時，4700uF應該是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，

當電壓到達3.5V時開始計時，

放到3.465V時按停止即可看到對應時間，

對應倍數后得到容量。

對于測0.1-10uF的電容計算如下：

放電到對應電壓后乘以倍數（每秒0.1uF）即可得到容量。

有些表的內阻有所誤差，

如我的兩個自動換檔的表內阻約是11M的，計算如下：

因為萬用表的電壓檔精度大概在1%左右，

所以使用越長的放電時間倍率得到的精度越高，

并且放電壓差應大于0.2V以上，

如測量1000uF應使用不低于200秒的時間放電，

使用1/200計算得到5uF每秒（1.237V終止）比例比較合適，

福祿克17B測量結果如下：

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

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

優(yōu)利德70D測量結果如下：

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

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

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

220uF電解電容從3.5V放電到3.196V 所需時間210秒（210uF），結果接近，

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）所需時間1100秒（1100/5=220uF），

總結：

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的時間比較準確。

比較長的放電時間可以得到更好的精確度。

下面是電路設計：

首先設計一個電容充電轉電壓的，如上圖，

首先對待測電容進行放電，

然后使用3mA恒流對電容Cx充電，同時5mA恒流對C2充電，

當Cx的壓差到達0.7V以后Q5導通關閉Q3對C2充電，

此時的電壓和電容成正比例，

5V供電時最大測量范圍是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)開關按下，接著連接好Cx，釋放開關后電容開始充電，

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的單片機設計交流電橋測量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的，因為電容會存在ESR，
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

不同的電容品質因素不一樣，雖然容量C一樣，但損耗D大不一樣，所以計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，能不能測出準確的容量值并不是特別重要，能測到ESR值，或者是受ESR嚴重影響的容量值，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個數據，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

這個時間太長了，要不要效率？

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