Схема измерителя индуктивности: ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

Содержание

ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

   Эта схема измерителя индуктивности построена с использованием микросхемы 74HC14. Измерителем тут будет стрелочный индикатор. Схема, при всей своей простоте, действительно работает замечательно. Измеритель индуктивности откалиброван в нашем случае для 0-100 мкГн, так как это наиболее популярный диапазон.

Принципиальная схема индуктометра на 74HC14


   Аналоговый метод измерения ограничивает его точность, но при самостоятельной намотке катушек для различных радиосхем его хватает.

Принцип действия индуктометра


   Принцип работы схемы заключается в том, что если вы генерируете импульсы постоянной частоты и амплитуды, а затем передаёте сигнал через низкочастотный фильтр, в результате чего напряжение постоянного тока будет пропорционально индуктивности.

   Частота импульса устанавливается генератором на триггерах Шмидта и состоит из сопротивления обратной связи (2k потенциометр и 3.9k постоянный резистор). 1000 пФ конденсатора на землю, и элементами триггера Шмидта. Ширина импульса пропорциональна индуктивности и обратно пропорциональна сопротивлению. Эта схема подойдёт только для широкополосных катушек. Индуктивности с железными или ферритовыми сердечниками, в следствии высокой проницаемости ферритов, не могут быть точно измерены. Схема вполне линейна, вы можете убедиться в этом, взглянув на график:

   Схема подключается к вольтметру с милливольтным измерением, имеющим высокое входное сопротивление, так как устройство не имеет буфера на выходе. Для упрощения конструкции измерителя индуктивности, можно собрать его на металлизированной стороне макетной плате. Все соединения, в том числе земляные соединения, должны быть короткие. Провод будет добавлять значение к измеряемой индуктивности, так что держите его предельно коротким.

Калибровка измерителя индуктивности


   Процедура настройки проста: подключите аккумулятор и цифровой вольтметр, подключите известную катушку или дроссель, а затем отрегулируйте потенциометр, пока не получите нужного значения на шкале. Например, используйте 1 мкГн индуктивность и отрегулируйте потенциометр так, чтобы получить 100 мВ на милливольтметре. На фото — измерение 33 мкГн промышленного дросселя.

   Генератор с указанными значениями радиоэлементов работает на частоте 173 КГц. Если у вас существенно отличные частоты, попробуйте изменить частоту генератора вышеуказанными компонентами.

Originally posted 2019-07-13 05:03:32. Republished by Blog Post Promoter

Простой измеритель индуктивности — приставка к цифровому мультиметру » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)


Практически каждый, кто увлекается электроникой, будь то начинающий, или опытный радиолюбитель, просто обязан иметь в своём арсенале приборы для измерений. Наиболее часто приходится измерять, конечно же, напряжение, ток и сопротивление. Чуть реже, в зависимости от специфики работы, — параметры транзисторов, частоту, температуру, ёмкость, индуктивность.

Сейчас в продаже имеется множество недорогих универсальных цифровых измерительных приборов, так называемых мультиметров. С их помощью можно измерять практически все вышеназванные величины. За исключением, пожалуй, индуктивности, которая очень редко встречается в составе комбинированных приборов. В основном, измеритель индуктивности — это отдельный прибор, также его можно встретить совместно с измерителем ёмкости (LC — метр).

Содержание / Contents

Обычно, измерять индуктивность приходится нечасто. В отношении себя я бы даже сказал — очень редко. Выпаял, например, с какой-нибудь платы катушку, а она без маркировки. Интересно же узнать, какая у неё индуктивность, чтобы потом где-нибудь применить.

Или сам намотал катушку, а проверить нечем. Для таких эпизодических измерений я посчитал нерациональным приобретение отдельного прибора. И вот я начал искать какую-нибудь очень простую схему измерителя индуктивности. Особых требований по точности я не предъявлял, — для любительских самоделок это не столь важно.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

В качестве средства измерения и индикации в схеме, описанной в статье, применяется цифровой вольтметр с чувствительностью 200 мВ, который продаётся в виде готового модуля. Я же решил использовать для этой цели обычный цифровой мультиметр UNI-T M838 на пределе измерения 200 мВ постоянного напряжения. Соответственно, схема упрощается, и в итоге приобретает вид приставки к мультиметру.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Я не буду повторять описание работы схемы, всё вы можете прочитать в оригинальной статье (архив внизу). Скажу только немного о калибровке.

В статье рекомендуется следующий способ калибровки (для примера первого диапазона).
Подключаем катушку с индуктивностью 100 мкГ, движком подстроечного резистора P1 устанавливаем на дисплее число 100,0. Затем подключаем катушку с индуктивностью 15 мкГ и тем же подстроечником добиваемся индикации числа 15 с точностью 5%.

Аналогично — в остальных диапазонах. Естественно, что для калибровки нужны точные индуктивности, либо образцовый прибор, которым необходимо измерить имеющиеся у вас индуктивности. У меня, к сожалению, с этим были проблемы, так что нормально откалибровать не получилось. В наличии у меня есть десятка два катушек, выпаянных из разных плат, большинство из них без какой-либо маркировки.

Их я измерил на работе прибором (совсем не образцовым) и записал на кусочках бумажного скотча, которые прилепил к катушкам. Но тут ещё проблема и в том, что у любого прибора тоже есть какая-то своя погрешность.

Есть ещё один вариант: можно использовать программу LIMP, хорошо описанную на Датагоре. Из деталей нужен всего один резистор, два штеккера и два зажима. Также нужно научиться пользоваться данной программой, как пишет автор, измерения «требуют определённой работы мозга и рук». Хотя точность измерений здесь тоже «радиолюбительская», у меня получились вполне сравнимые результаты.

Плату разработал в Sprint Layout, берите в разделе файлов. Размеры получились небольшие. Подстроечные резисторы применил б/у, отечественные. Переключатель диапазонов на три положения — от какой-то старой импортной магнитолы. Можно, конечно, применить другие типы, просто подкорректируйте файл печатной платы под свои детали.

Провода к «бананам» и «крокодилам» берём покороче, чтобы уменьшить вклад их индуктивности при измерениях. Концы проводов припаиваем непосредственно к плате (без разъёмов), и в этом месте фиксируем каплей термоклея.
Корпус
можно изготовить из любого подходящего материала. Я применил для корпуса кусок пластикового монтажного короба 40×40 из отходов. Подогнал под размеры платы длину и высоту короба, получились габариты 67×40×20.

Сгибы в нужных местах делаем так. Нагреваем феном место сгиба до такой температуры, чтобы пластик размягчился, но ещё не плавился. Затем быстро прикладываем к заранее подготовленной поверхности прямоугольной формы, сгибаем под прямым углом и так держим до тех пор, пока пластик не остынет. Для быстрого остывания лучше прикладывать к металлической поверхности.

Чтобы не получить ожогов, используйте рукавицы или перчатки. Сначала рекомендую потренироваться на небольшом отдельном куске короба.

Затем в нужных местах делаем отверстия. Пластик очень легко обрабатывается, так что на изготовление корпуса уходит мало времени. Крышку я зафиксировал маленькими шурупами.
На принтере распечатал наклейку, сверху заламинировал скотчем и приклеил к крышке двусторонней «самоклейкой».

Измерения производятся просто и быстро. Для этого подключаем мультиметр, устанавливаем на нём переключателем DC 200 mV, подаём питание около 15 Вольт на измеритель (можно нестабилизированное — стабилизатор есть на плате), крокодилами цепляемся за выводы катушки. Переключателем диапазонов L-метра выбираем нужный предел измерений.
Первый диапазон
Второй диапазон
Третий диапазон
С помощью программы LIMP
Второй диапазон
Третий диапазон
С помощью программы LIMP
Другим прибором

Этот прибор у меня появился уже после изготовления L-метра. Точность этого прибора 0,01 мГ, им хорошо измерять большие индуктивности. А данным измерителем — малые, так как на больших пределах у него возрастает погрешность. В итоге я нашёл компромисс и остался доволен.

Достоинства схемы: простота, доступные и недорогие детали, малые размеры, быстрота измерений.

Недостатки схемы: нужны дополнительно мультиметр и внешний блок питания, несколько сложная и непонятная калибровка (особенно, когда нечем калибровать), невысокая точность измерений, маловат верхний предел.

Я считаю, что этот простой измеритель индуктивности может быть полезен начинающим радиолюбителям, а также тем, у кого не хватает средств на покупку дорогостоящего прибора.

Применение данного измерителя оправдано в тех случаях, когда к точности измерений абсолютных значений индуктивности не предъявляется строгих требований.

Измеритель может, например, пригодиться для контроля индуктивности обмоток при намотке дросселей сетевых фильтров, подавляющих синфазные помехи. При этом важна идентичность двух обмоток дросселя, чтобы не допустить насыщение сердечника.

1. Статья. В помощь радиолюбителю. Выпуск 10. Информационный обзор для радиолюбителей / Сост. М.В. Адаменко. — М.: НТ Пресс, 2006. — С. 8.

2. Первоисточник: Jednoduchэ mйř ič indukč nosti // Konstrukč nн elektronika A Radio. — 2002. — №1. — S. 5.

3. Полезная программа, статья с Датагора: LIMP — программный измеритель RCL

В архиве статья из книги, схема и печатка.
▼ L-metr.7z  750,85 Kb ⇣ 108

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

Схема измерителя индуктивности » Паятель.Ру


Прибор, схема которого показана на рисунке позволяет измерять индуктивности в пределах от 0,5 мкГн до 1,2 Гн. в десяти поддиапазонах. Численное значение индуктивности отсчитывается по линейной шкале микроамперметра, на шкале которого нанесена оцифровка 0-1200 и 0-600. Погрешность измерений (без учета погрешности микроамперметра) не превышает 2%.


В основе принципа измерения лежит классическая формула расчета частоты резонанса колебательного контура f=25330/LC. (частота выражена в герцах, индуктивность в микрогенри и емкость в пикофарадах). При емкости. равной 25330 пф индуктивность в контуре обратно пропорциональна квадратурезонансной частоты и фактически равна квадрату периода: L=1/f=Т2.

Прибор состоит из измерительного генератора на транзисторах VT1…VT5, частота которого определяется емкостью конденсаторов С1 и С2 (в сумме составляют 25330 пф) и измеряемой индуктивностью, подключаемой к контактам Х1 и Х2. Затем следует триггер Шмитта на транзисторах VT6 и VT7, делитель частоты на десятичных счетчиках и частотомера на транзисторах VT9, VT12 и операционных усилителях.

Измерительный генератор собран на транзисторах VT1 и VT2 Генератор широкополосный, и его выходное напряжение для разных частот отличается, для стабилизации выходного напряжения служит измеритель выходного напряжение на диодах VD1 и VD2 и каскад на транзисторе VT4, который поддерживает выходное напряжение на определенном уровне. При подключении на входе индуктивности 1 мкГн частота выходных синусоидальных
колебаний равна 1 Мгц, при индуктивности 2 Гн — 700 гц.

Выходное напряжение генератора с эмиттера VT3 поступает на триггер Шмитта на транзисторах VT6 и VT7 и преобразуется им в прямоугольные импульсы, которые поступают на делитель частоты на трех десятичных счетчиках. В зависимости от выбранного переключателем S1.1 диапазона коэффициент деления делителя частоты изменяется.

С выхода делителя импульсы поступают на вход частотомера (фактически — преобразователя квадрата периода в постоянное напряжение). Формирователь прямоугольные импульсы преобразует в пилообразные с плавным фронтом и крутым спадом, амплитуда которых постоянна, а длительность прямо-пропорциональна периоду импульсов на выходе делителя частоты. После усреднения этого напряжения получается постоянный ток, пропорциональный квадрату длительности пилообразных импульсов, то есть квадрату периода.

Происходит это так. Импульсы, поступающие с выхода делителя частоты через конденсатор С14 периодически открывают тринистор VS1. С приходом каждого импульса конденсатор С15 моментально разряжается через открытый тринистор и тринистор закрывается. С этого момента С15 начинает заряжаться стабильным коллекторным током VT10.

Так как зарядный ток стабилен напряжение на конденсаторе возрастает линейно и ко времени спада импульса достигает значения U1 =[UбR22/(R22+R23)-Uэбt1]/RkC15, где U6 напряжение на эмиттере VT11, Uэб — напряжение эмиттер-база VT10, И — длительность импульса, Rk дифференциальное сопротивление коллекторного перехода VT10. Это напряжение сохраняется на конденсаторе до прихода следующего импульса.

Как видно из схемы, импульсы с выхода делителя частоты поступают и на базу транзистора VT12. В течении времени t1 пока заряжается конденсатор С15, транзистор VT12 открыт, поэтому напряжение на С16 близко к нулю. С наступлением паузы между импульсами этот транзистор закрывается и в течении времени t2 конденсатор С16 заряжается от источника стабильного тока на операционном усилителе А1.

Режим зарядки определяется напряжением на эмиттере VT11, которое все время поддерживается на уровне U1. К концу периода напряжение на С16 возрастает до уровня U2=U1t2/R27C16. Зарядный ток прямо пропорционален напряжению U2, которое пропорционально периоду Т.

Для соблюдения высокой точности измерения нужно чтобы отклонение суммы конденсаторов С1+С2 от 25330 пф, С15 от 0,204 мкф, и суммы С16+С20 от 0,069 мкф не превышало двух процентов. Кроме того желательно, чтобы эти конденсаторы имели минимальный ТКЕ. Емкость С19 зависит от параметров стрелочного индикатора и при максимальном токе отклонения 500 мкА должна быть 100 мкф (при токе 50 мкА -10 мкф).

Настройка

Настройка прибора заключается в калибровке. Для этого переключатель устанавливают в положение 60 мГн и от генератора подают на входные зажимы сигнал частотой 5 кгц. Изменяя сопротивление подстроечного резистора R32 устанавливают стрелку прибора на отметку «40 мГн». Затем увеличивают частоту генератора до 10 кгц и следят за показаниями прибора, стрелка должна переместиться на деление «10 мГн».

Теперь установите предел «600 мГн» и понизив частоту генератора до 2 кгц подстроечным резистором R33 установите стрелку прибора на отметку 250 мГн. И наконец, в поддиапазоне «1,2 мГн» при частоте сигнала генератора 1 кгц подстройкой R34 установите стрелку прибора на деление 1 мГн.

В приборе можно использовать операционные усилители К140УД7, К140УД708. Электромагнитное реле типа РЭС47 на 15-20В. Для питания прибора нужно использовать стабилизированные источники.

Простой и недорогой измеритель индуктивности

EDN 2007, Апрель 12

Эта схема плюс частотомер позволяет измерять индуктивность.

При отсутствии дорогой измерительной аппаратуры схема, изображённая на рисунке 1, предлагает простой и быстрый альтернативный метод измерения индуктивности. Применение этого метода позволяет убедиться, что величина проверяемой индуктивности находится близко от значения, указанного на её маркировке, а так же позволяет определить характеристики неизвестных индуктивностей. Этой схемой можно проверить большинство индуктивностей, применяемых в блоках питания и в высокочастотных схемах.

Рис. 1.

Схема содержит двухкаскадный усилитель с общими эмиттерами, который является ненасыщенным триггером с перекрёстными связями. Один каскад с общим эмиттером инвертирует фазу сигнала, а два таких каскада формируют неинвертирующий усилитель с обратной связью с усилением, обеспечивающим регенерацию. Без подключения измеряемой индуктивности L регенерация происходит при постоянном токе, и схема ведёт себя как бистабильный триггер, находящийся в одном из двух возможных положений. При подключении индуктивности уменьшается положительная обратная связь по постоянному току, до величины, лежащей ниже уровня регенерации. Таким образом регенерация может происходить только на переменном токе, и схема становится астабильным генератором.

Если не давать транзисторам войти в насыщение, то их скорость переключения возрастёт, так как время рассасывания зарядов будет минимальным. Хотя практически любые типы высокочастотных, малосигнальных ВЧ транзисторов обеспечивают адекватную скорость переключения, но при использовании низкочастотных приборов снизится нижний предел измеряемых индуктивностей. Частота колебаний на выходе схемы обратно пропорциональна измеряемой индуктивности, так что для измерений можно использовать частотомер или осциллограф.

На рисунке 2 изображени форма сигнала при подключённой индуктивности равной примерно 100 мкГн. Частота генерации зависит от постоянной времени L/R, включающей измеряемую индуктивность и резисторы RL и RR. Период колебаний прямо пропорционален индуктивности и для полупериода он составляет THALF=L/100. Полный период будет в два раза больше, TFULL=L/50. Преобразовав это выражение, получим L=50*TFULL. Частота обратно пропорциональна индуктивности: fOSC=50/L. Применение частотомера позволяет измерять индуктивность как L=50/fOSC.

Рис. 2.

Конечная скорость переключения схемы составляет примерно 10 наносекунд, что ограничивает нижний диапазон измерений величиной 1 мкГн. Для измерения небольшой индуктивности её следует подключить последовательно с индуктивностью большего номинала, произвести измерение, потом измерить значение большей индуктивности и вычесть её значение из первого измерения.

Хотя схема не ограничивает верхний диапазон измеряемых индуктивностей, но при превышении индуктивностью критического значения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), величина которого равна примерно 70 Ом, схема прекратит генерацию и перейдёт в бистабильный режим. Схема позволяет измерять значения индуктивности всех катушек и обмоток трансформаторов за исключением небольших, низкочастотных устройств с сердечниками из железа, имеющих высокое ESR. Для большей точности измерений следует применять частотомеры с низкой входной ёмкостью.

Одиночный NiCd (никель-кадмиевый) или NiMH (никель-металлгидридный) перезаряжаемый элемент обеспечивает питание схемы. Он имеет достаточно плавный разряд, что улучшает точность измерений. При работе схема потребляет примерно 6 мА.

Эл Датчер, Consulting Engineer, Paulsboro, NJ;
Под редакцией Чарьза Смолла и Брэда Томпсона

BACK

Измеритель L — C

Измеритель L — C

Простой измеритель L — C

     В настоящее время когда через торговые сети можно приобрести разные и дешевые приборы, предлагаемая  схема  измерителя  L – C  теряет  свою  актуальность.   Но если взглянуть на схему приведенная на рис. 1. можем убедиться в том, что его за пару часов может  собрать   даже  начинающий  радиолюбитель.  Схема  построена на старых ТТЛ микросхемах,   которые   могут   лежать   без   надобности  у   любого   радиолюбителя  конструктора. Этот несложный прибор позволяет с достаточной для радиолюбительской практики точностью определять значения  L и C, в довольно широких пределах.

     Емкости конденсаторов можно измерять от 10пф до 8мкФ. Диапазон разбит на пять поддиапазон:  0 – 100;     0 – 1000;     0 – 10000пФ,    0 – 0,1;     0 – 1,0 мкФ.   Измерение  индуктивности от 10мкГ до 0,8Гн также производится в пяти поддиапазонах: 0 – 10, 0 – 100 мкГ;   0 – 1;   0 – 10 и  0 – 100 мГн. С помощью узла растяжки шкалы верхний предел на каждом поддиапазоне может быть увеличен в 2, 4 и 8 раз.

Рис.1.

     Схема прибора состоит из генератора прямоугольных импульсов (ГИ —  DD1), декадного делителя частоты (ДЧ – DD2 – DD5), формирователя меандра с узлом растяжки (Ф – DD6) и собственно узла измерения (УИ – VT1).

      Принцип  действия  прибора  подробно  описан  в  журнале   РАДИО  1982г. 03. стр.47. Схему  я  повторил  в 2003г. и до настоящего времени сохранилось в исправном состоянии. Изменение,  который  был  введен  в  схеме  то,  что   калибровка прибора производится на самом нижнем поддиапазоне измерения. В прибор встроены калибровочные элементы, проверенные эталонным прибором конденсатор 100пФ и индуктивность 10мкГ. Для калибровки прибора   переключателем Sk подключается к входу измерителя калибровочный конденсатор или индуктивность.

       В родной схеме прибора для генератора автор рекомендует кварцевый резонатор  на частоту 1,6Мгц. Я применил резонатор с частотой 4,3Мгц. Это привело к более точной измерении и прибор был лишен от задергивания  стрелки прибора при включении растяжки шкалы на деление 8. Дело в том, что при таком коэффициенте деления от частоты 1,6Мгц на узел измерения поступает частота 20Гц и при такой частоте измерение на стрелочном индикаторе уже невозможна.

       Собранный из исправных деталей прибор практически не требует наладки. При первый калибровке стрелку измерительного индикатора с помощью подстроечного потенциометра R8 устанавливаем на конечное деление шкалы. При этом переключатель Sk должен стоять включенным положении на калибровку L или C. Калибровка прибора при измерении емкости производится потенциометром R7, при измерении индуктивности потенциометром R6. Шкала прибора линейная на всех диапазонах.

        Схема прибора питается от сети 220В через стабилизированный источник питания +5В. Максимальный ток потребления 300мА.

Измеритель L — C на фотографиях



73! de UT1DA


Назад


Используются технологии uCoz

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ


   Представляем очередное самодельное устройство для арсенала радиолюбителя — очень точный LC метр на микроконтроллере PIC16F628A. Эта конструкция немного отличается от других схем аналогичных измерителей, найденных в интернете. В основе LC метр своеобразный частотомер с LC осциллятором, частота которого колеблется в зависимости от измеряемой величины L или C, и в результате вычисляется. Точность частоты до 1 Гц.

Схема измерителя индуктивности и ёмкости на PIC16F628A

   Реле RL1 используется для выбора L или C режима. Счетчик работает на основе четырех базовых уравнений. Для обоих неизвестных L и C, уравнения 1 и 2 являются общими. Можно использовать любые реле на 5 В — будет нормально работать. Работа реле заключается только в выборе режима измерения L или C.

Калибровка прибора

   При подаче питания произойдёт автоматическая калибровка. Рабочий режим по умолчанию — индуктивность. Подождите несколько минут для прогрева, затем нажмите кнопку «zero«, чтобы заставить произойти повторную калибровку. Дисплей должен теперь показать ind = 0.00.  Теперь подключите известное значение индуктивности, например 10uH или 100uH. LC-метр должен показать точное значение (с точностью до +/- 10% погрешности). Теперь нужно настроить счетчик, чтобы достичь результата в районе +/- 1%. Для этого на схеме есть 4 перемычки Jp1 ~ Jp4. Jp1 и Jp2 добавляют + и — значение. После настройки контроллер будет помнить калибровку до тех пор, пока вы не измените её снова.

   Если вы все равно не получите идеального значения, подключитесь частотомером к Jp3, чтобы увидеть значение F1. Он будет показывать около 503292 Гц с 100uH и конденсатором 1nF. Или присоединитесь к Jp4, чтобы увидеть F2. Если не показывает ничего, это означает, что ваш генератор не работает. Проверьте монтаж платы. А тут архив с прошивкой измерителя L-C.


Поделитесь полезными схемами

ПЕРЕДАЧА ЗВУКА БЕЗ ПРОВОДОВ

   Передаем звук без проводов и без радио канала. В течении недели провожу испытания по беспроводной передачи звукового сигнала. Способ передачи звука на малые дистанции (до 15 метров) достаточно прост если использовать лазерный излучатель. Сегодня я хочу вам рассказать именно о передачи звука на расстояния при помощи лазерного луча.


МЯГКИЙ ПУСК
   Схема устройства так называемого «мягкого старта» — токоограничение потребителя при первых секундах включения в сеть 220В.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОТПУГИВАТЕЛЬ СОБАК

   Дазер — ультразвуковой отпугиватель собак, схема и описание прибора. Здравствуйте посетители нашего сайта. Иногда бродить по темным переулкам города ночью очень опасно, поскольку кроме вас по улице может выйти на прогулку злая бездомная собака (иногда очень голодная) и в любой момент из темного угла она может наброситься на вас и жутко покусать.



СХЕМА ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА ОТ USB

    Устройство предназначено для зарядки литиевых аккумуляторов от мобильных телефонов. Достаточно простая конструкция обеспечивает правильную зарядку аккумулятора. Имеет светодиодный индикатор заряда.


Измеритель индуктивности » Схемы электронных устройств

В настоящее время очень многие малогабаритные пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности обозначаются не в привычных цифро-буквенных значениях параметра, а в виде каких-то кодов, цветных точек, полос, а так же и вообще могут не иметь никакой маркировки. Если сопротивление резистора или емкость конденсатора можно легко определить, измерив с помощью мультиметра, то с определением индуктивности проблем больше, так как в продаже крайне редко встречаются недорогие мультиметры, позволяющие измерять индуктивность.
Не следует забывать и о том, что многие радиолюбители делают дроссели самостоятельно, наматывая их на корпусах высокоомных резисторов или ферритовых сердечниках. Как показывает практика, расчетные значения индуктивности самодельных дросселей, полученные по известным упрощенным формулам могут отличаться от реальных на 20% и более.

Конечно, можно пользоваться громоздкими, не упрощенными формулами, но практически, более удобно подогнать самодельную индуктивность к нужной величине делая пробные измерения. Поэтому, необходимо чтобы в лаборатории радиолюбителя или мастера-ремонтника был достаточно точный измеритель индуктивности.

На рисунке показана схема цифрового измерителя индуктивности, способного измерять индуктивности в пределах от 0,1µH до 99,9 mН с погрешностью не более 3%.

Как работает прибор

Датчиком индуктивности является LC-генератор на операционном усилителе А1. Схема генератора такова, что позволяет ему работать с очень большим различием в соотношениях L и С составляющих контура. Это позволяет без переключений работать во всем диапазоне измерений.

Поскольку измеряемая индуктивность входит в состав LC-контура, определяющего частоту генератора, период колебаний на выходе генератора будет пропорционален значению этой индуктивности.

Далее следует микроконтроллер, задача которого в том, чтобы измерить период колебаний на выходе генератора и из него вычислить значение индуктивности. Отображение параметра — на однострочном жидкокристаллическом цифро-буквенном индикаторе.

Измерительный генератор выполнен на операционном усилителе А1 — AD8099 с низковольтным питанием (минимум ±2V, по техническим данным). Делитель из резисторов R1 и R2 создает среднюю точку на входах ОУ, позволяя ему работать при однополярном питании. Этот операционный усилитель выбран потому, что он имеет высокое входное сопротивление и хорошо работает на частотах до 8 МГц и выше. Это позволяет схеме датчика индуктивности (схема на А1) работать в широком диапазоне индуктивности без переключений емкостей.

Поскольку, для данного микроконтроллера 20 МГц — максимальная частота задающего генератора, максимальная входная частота не может быть более 8 МГц. Это максимальное значение частоты, которое может быть на выходе А1. Яркость жидкокристаллического индикатора регулируется подстрочным резистором R5, изменяющим напряжение на его выводе 3.

Источником питания служит гальваническая батарея «Крона» напряжением 9V Порт РСО контроллера запрограммирован для работы компаратором и служит для контроля напряжения батареи питания. При снижении напряжения питания ниже 7V на дисплее будет сообщение «LOW BATTERY».

Схема питается напряжением 5V от интегрального стабилизатора А2. Перед монтажом микроконтроллер нужно запрограммировать программой. НЕХ-файл которой приводится ниже:

Для калибровки прибора нужны две образцовые катушки индуктивностью 22µН и 0,22µН. Они должны быть точными, так как от этого зависит точность измерения прибором. При включении прибора на дисплее. «OVER». Нужно замкнуть входы и появится: «NO VALUE».

Чтобы перевести прибор в режим калибровки нужно нажать кнопку S1 и удерживая её нажатой включить прибор. Затем, отпустите S1. На дисплее появится «PLACE L1 = 22.0µН». Подключите к входу катушку 22µН Нажмите S1 Отключите катушку 22µН и подключите 0,22µН. Снова нажмите S1. На дисплее должно появиться сообщение «COLIBRATION ОК» Калибровка закончена.

Как сделать измеритель индуктивности с помощью Arduino

Вас беспокоит расчет стоимости индуктора. Самый простой способ — использовать измеритель индуктивности. Измеритель индуктивности или LC-метр не обходятся дешевым тарифом. Стоимость этого продукта составляет от 10 до 15 долларов.

Итак, по этой причине новички в электронике не могут купить этот. Но в большинстве инверторов, преобразователей, усилителей и усилителей класса d требуется индуктор.

Я просто делаю усилитель класса d, но я не могу знать, находится ли выбранная катушка индуктивности в диапазоне 22uh или нет.Я не знаю, по этой причине мой проект усилителя находится на рассмотрении. Со мной происходит слишком много напряжения и печали. В то время я планировал сделать необходимый мне измеритель индуктивности. Я думаю, что все любители электроники должны иметь этот измеритель индуктивности. Это поможет в выполнении нескольких проектов в области электроники.

В настоящее время доступно несколько бесплатных схем для изготовления измерителя индуктивности. Но их очень сложно закодировать. Ex PIC 16 серии IC. Но для этих схем чистый код недоступен, и им нельзя доверять.Поэтому я решил сделать измеритель индуктивности на Arduino Uno (IC Atmega328p). Arduino очень дешевая, а стоимость IC составляет около 120 рупий или 2 доллара. Да, отлично, по низкой цене мы можем построить измеритель индуктивности.

Я разработал код для измерителя индуктивности с помощью программного обеспечения Arduino. Наконец, в эту статью я вставил рабочий код измерителя индуктивности. Этот код поможет вам, когда вы захотите.

Как измерить индуктивность

Mehandi индуктивность определяется как способность катушки ограничивать прохождение тока через нее.Индуктивность может быть измерена в Милли Генри или микрогенри. Индуктивность можно измерить с помощью генератора частоты или осциллографа.

Для определения индуктивности основная формула описывается как бактерия, которая зависит от индуктивности x скорости изменения тока.

Катушка индуктивности, подключенная параллельно конденсатору, называется LC-цепью. Когда мы измеряем индуктивность, добавленная катушка индуктивности изменяет частоту генератора, и вычисляя изменение частоты, мы анализируем точную индуктивность катушки индуктивности.Микроконтроллер покупной Atmega 328 p анализирует аналоговые сигналы. Atmega 328 p может производить выборку аналогового сигнала на частоте 9600 Гц. Корабль, специально разработанный для преобразования аналогового сигнала в цифровые сигналы

LM 393 IC — это компаратор, который переключает сигналы быстрее, чем LM 741 IC. Разница напряжений в цепи LC становится положительной, тогда микросхема LM 393 начинает плавать и подтягивает через резистор. Когда разность напряжений в цепи LC становится отрицательной, она подтягивается к земле.2c. f — резонансная частота. C — емкость, L — индуктивность.

Необходимые компоненты
  • Atmega328p
  • Arduino Uno
  • Схема загрузчика
  • 16 * 2 ЖК-дисплей
  • 10k pot
  • 22pf конденсатор
  • 16 МГц кристалл
  • 560R резистор
  • 1N4007 диод
  • 150R резистор
  • 330 R резистор
  • 330 R резистор конденсатор
  • 7805 регулятор IC
  • 1 кОм резистор
  • LED
  • PCB медное покрытие
  • хлорид железа
  • соединительный провод
  • соединительные провода
16 * 2 Подключение дисплея

Согласно принципиальной схеме ЖК-дисплея 60 * 2.Подключите первый контакт ЖК-дисплея к земле. Второй вывод подключен к положительному источнику напряжения 5 вольт. 53 — это регулировка яркости, которая будет подключена вместе с горшком 10k.

Rs, e, Db4, Db5, Db6 и Db7, подключенные к выводу Arduino для вывода Mega 328 IC, A5, A4, A3, A2, A1, A0.

ЦЕПЬ ИЗМЕРИТЕЛЯ ИНДУКТИВНОСТИ

Вы также можете проверить мой YouTube: ШКОЛА ТЕХНОЛОГИЙ

Считывание индуктивности с помощью вольтметра постоянного тока или частотомера

Project 121
Elliott Sound Products пр.112

Авторские права 2007 Питер Х.Леманн. Все права защищены.
Изображения перерисованы, отредактировано и © Род Эллиотт (ESP) 2008


Введение

Коммерческие дроссельные катушки для кроссоверных сетей громкоговорителей могут быть дорогостоящими. Намотка собственных катушек позволяет быстро получить катушку любого размера, при этом не тратя много средств на эмалированный провод и формирователь. Поиск недорогого способа измерения индуктивности может сделать вашу собственную обмотку еще более привлекательной. Обе из двух отдельных схем измерения индуктивности, описанных здесь, можно быстро собрать из легкодоступных и недорогих деталей.

Следует иметь в виду наличие измерителей индуктивности по умеренной цене. Весной 2007 года я нашел в Интернете три измерителя индуктивности по объявленной цене около 50 долларов США каждый. Диапазон и точность коммерческих счетчиков будут лучше, чем у двух описанных здесь схем.


Рисунок 1 — Адаптер индуктивности (версия комплекта, с конструктивными недостатками)

На рисунке 1 показана принципиальная схема «адаптера», который я купил в комплекте. Эта схема имеет конструктивные недостатки, существенно снижающие точность.Таким образом, схема, показанная на рисунке 1, не должна быть построена … но ее можно изменить, как описано здесь, для работы в соответствии с первоначальным предназначением.

Схема предназначена для создания постоянного выходного напряжения V OUT , прямо пропорционального индуктивности L1. При настройке адаптера для измерения индуктивности в низком диапазоне, V OUT в милливольтах напрямую читается как microHenries. Переключенный для измерения индуктивности в высоком диапазоне, V OUT в милливольтах читается как миллигенри после перемещения десятичной запятой на две позиции влево.

Линейный стабилизатор положительного напряжения U2 включен для обеспечения постоянного + 5В для IC U1. Стабилизатор U2 необходим, поскольку V OUT напрямую зависит от напряжения источника питания, а микросхема U1 не выдерживает напряжения питания выше 7 В.

IC U1 — это четырехвходовой логический элемент И-НЕ Шмитта с двумя входами. Все четыре затвора U1 настроены как инверторы. То есть один из двух входных выводов каждого затвора (выводы 2, 5, 10 и 13) подключен к Vcc.

Затвор U1A сконфигурирован как мультивибраторный генератор путем подключения сопротивления обратной связи от выходного контакта 3 к входному контакту 1 и конденсатора от входного контакта 1 к земле.С переключателем DPDT S2, установленным, как показано для измерения индуктивности в высоком диапазоне, период колебаний генератора равен примерно 66% постоянной времени (R1 + R3) × C2. Емкость C1 составляет 0,1 от C2 и (R2 + R4) = (R1 + R3). Таким образом, переключатель S2, расположенный поочередно для измерения индуктивности в нижнем диапазоне, уменьшает период колебаний примерно на 1/10.

Выход (контакт 3) генератора соединен с входным контактом 4 U1B, буферизуя генератор от следующей операции счетверенных вентилей.Резистор R6 подключен от выходного контакта 6 U1B к входному контакту 9 U1C. Тестируемая катушка подключается от контакта 9 к земле.

Особую озабоченность вызывает защита входа, которая обеспечивается на всех входных контактах U1. Типичный эквивалент типа встроенной защиты входа, включенной в большинство КМОП-микросхем, показан на рисунке 1a. Диоды предотвращают повреждение хрупкой структуры входного затвора полевого МОП-транзистора в ИС напряжением, превышающим Vcc или отрицательным по отношению к земле.Как защита входа на выводе 9 влияет на работу адаптера, будет объяснено в следующем разделе.

При замыкании силового переключателя S1 напряжение на выводе 9 U1C чередуется между высоким и низким состояниями. Выходной контакт 8 U1C подключен к выводу 12 U1D. Таким образом, выход на выводе 11 переключается на высокий и низкий уровень после сигнала на выводе 9.

Резистор R9 последовательно с конденсатором C3 подключен от выходного контакта 11 U1D к земле. Отношение времени, в течение которого вывод 11 остается высоким по отношению к временному интервалу, установленному генератором, представляет собой рабочий цикл.Падение напряжения на C3 (V OUT ) прямо пропорционально рабочему циклу, при условии, что напряжение остается ниже 1 В.

Резисторы R5 и R7, подстроечный резистор R8 и диод D1 обеспечивают обнуление V OUT , когда вывод 9 U1C замкнут на массу. Резистор R5, подключенный последовательно с D1 от вывода 1 регулятора к земле, ограничивает ток через диод. R7 и потенциометр R8, подключенные к выводам диода D1, образуют делитель напряжения. Считывание V OUT адаптера достигается подключением положительного и общего выводов цифрового вольтметра между соединением R9 и C3 и грязесъемником потенциометра R8.


Калибровка адаптера Figure 1

Следуя инструкциям, прилагаемым к моему комплекту, первый шаг — обнулить V OUT путем заземления входного контакта 9 U1C и регулировки настройки R8. Когда входной контакт 9 находится на земле, падение напряжения на конденсаторе C3 незначительно. Таким образом, я пришел к выводу, что схема обнуления адаптера на Рисунке 1 не служит полезной цели. Это не обязательно так, поскольку выходы CMOS могут иметь небольшое остаточное напряжение при логическом нуле.Однако использование диода не рекомендуется.

При заземленном контакте 9 выход на контакте 11 U1D удерживается на низком уровне … практически на земле. Выходной каскад U1D в состоянии низкого уровня на выходе может быть смоделирован как вывод 11, подключенный непроводящим полевым МОП-транзистором с p-каналом к ​​+ V и проводящим полевым МОП-транзистором с n-каналом к ​​земле. Контакт 11 p-канала, соединяющий с + V, по существу является разомкнутой цепью, и только незначительный ток разряда конденсатора C3 протекает через резистор R9 последовательно с низким сопротивлением контакта 11 соединения n-канала с землей.При очень небольшом падении напряжения на n-канале нет выходного напряжения смещения, которое необходимо компенсировать. Таким образом, моя модифицированная версия адаптера, показанного на Рисунке 1, показанном на Рисунке 3, не содержит никаких схем обнуления.

Второй этап калибровки адаптера — это установка периода колебаний релаксационного генератора, чтобы V OUT правильно соответствовал индуктивности калибровочной катушки. Для измерения в высоком диапазоне от 100 мкГн до 5 мГн с переключателем S2, установленным, как показано, в инструкциях, прилагаемых к моему набору, говорилось, что нужно использовать 5 мГн и регулировать подстроечный резистор R3 до тех пор, пока V OUT не покажет 500 мВ.

Если переключатель S2 установлен в нижнее положение, адаптер может измерять индуктивность в диапазоне от 3 мкГн до 500 мкГн. Для калибровки используется испытательная катушка индуктивности 400 мкГн, а подстроечный резистор R4 регулируется до тех пор, пока V OUT не станет равным 400 мВ.


Индуктивность и рабочий цикл

U1 — это логический элемент И-НЕ с четырехъядерным триггером Шмитта. Каждая входная клемма ворот U1 имеет верхнее и нижнее пороговое напряжение. При Vcc, равном 5 В, пороговые напряжения составляют около 3 В (VH) и 2 В (VL).Напряжение, приложенное к выводу 9 U1C, определяется индуктивностью тестовой катушки индуктивности. Катушка индуктивности имеет постоянную времени, пропорциональную индуктивности. При подаче напряжения катушка индуктивности сопротивляется изменению тока, и напряжение возрастает до Vcc. В это время выходной сигнал U1C низкий. Когда ток начинает течь, напряжение на катушке индуктивности падает до тех пор, пока не будет достигнут нижний порог, и выход U1C переключается на высокий уровень. Форма волны см. На рис. 2а ниже.

Вывод 6 U1B представляет собой прямоугольную волну с размахом напряжения, очень близким к Vcc и заземлению.Он подается на тестируемую катушку через резистор 220 Ом (R6). Частота мультивибратора на основе U1A регулируется с помощью R3 или R4 (в зависимости от диапазона) так, чтобы показание на выходе соответствовало значению испытательной индуктивности. Продолжительность высокого уровня на выводе 11 U1D прямо пропорциональна индуктивности катушки.

Дифференциал прямоугольного напряжения на выводе 11 прямо пропорционален скважности сигнала, генерируемого на испытательной индуктивности, и, следовательно, прямо пропорционален значению индуктивности.После калибровки адаптера частота колебаний для каждого диапазона измерения фиксируется.


Проблемы с адаптером набора

Одной из трудностей, с которыми я столкнулся при использовании комплекта переходника, были колебания выходного постоянного тока. Я проследил эту проблему до схемы комплекта, в которой отсутствуют конденсаторы C4 и C5, показанные на рисунке 3. Эти конденсаторы рекомендуются в технических паспортах регуляторов для линейных регуляторов, когда регулятор расположен на некотором расстоянии от конденсаторов фильтра источника питания.( Фактически, в технических паспортах обычно рекомендуется всегда использовать байпасные колпачки , , и я не рекомендую их когда-либо опускать ).

Я обнаружил, что очень небольшое расстояние между регулятором 78L05 от источника питания или батареи без подключенных стабилизирующих конденсаторов вызывает нестабильность и обычно снижает выходное напряжение регулятора. При подключении регулятора 78L05 к стандартной батарее 9 В с помощью зажима с выводами 150 мм и нагрузке на регулятор резистивной нагрузкой на ток 10 мА выходное напряжение упало до 4 В.

Даже после устранения проблемы с выходом регулятора ниже, чем должен быть, я не смог откалибровать адаптер для измерения в высоком диапазоне с индуктором 5 мГн. Даже уменьшив сопротивление подстроечного резистора R3 до нуля, V OUT увеличился только до максимального значения около 400 мВ. Затем я попробовал уменьшить R1 до 12k. После исправления R1 уменьшение сопротивления подстроечного резистора R3 от максимального значения сопротивления привело к уменьшению V OUT с максимального значения примерно 400 мВ.Согласно инструкциям, прилагаемым к комплекту, я должен был отрегулировать триммер R3 для получения V OUT 500 мВ.

С помощью осциллографа я в конце концов обнаружил, что уменьшение периода колебаний приводит к низкому выходному периоду (на выводе 6) недостаточной продолжительности для того, чтобы вся энергия, запасенная в поле катушки, рассеивалась через R6. Энергия, накопленная в поле испытательной катушки, рассеивается, когда контакт 6 U1B переключается на землю. Когда выход снова становится высоким, напряжение на катушке все еще существует.

Стоит отметить, что D1 — очень плохая идея. Поскольку диоды имеют значительный температурный коэффициент, напряжение на R8 будет меняться в зависимости от температуры. Хотя такое изменение можно было бы предположительно использовать для компенсации изменения температуры в выходном каскаде КМОП, маловероятно, что это было первоначальным намерением. Поскольку первоначальный разработчик не знал, что линейные регуляторы нуждаются в байпасных конденсаторах, вероятно, он / она также не знал о -2 мВ / ° C кремниевых диодов.Если идея состояла в том, чтобы сформировать стабильный источник опорного напряжения низкого напряжения (что почти наверняка так и есть), он тоже потерпит неудачу, потому что прямой ток слишком мал


Форма волны катушки

Когда на выводе 6 U1B становится низкий уровень, это начинает коллапс магнитного поля индуктора. Резистор R6 рассеивает энергию, запасенную в поле. Обратная ЭДС катушки индуктивности отрицательна по отношению к земле.


Рисунок 2 — Эквивалентная схема входного каскада CMOS

Когда напряжение катушки отрицательное по отношению к земле, нижний диод во входной схеме защиты, показанной выше, проводит ток.Это изменяет заряд / разряд катушки и предотвращает полное схлопывание поля.

Отсутствие внешнего сопротивления также вызывает излишнюю нагрузку на входной каскад CMOS.

Если магнитному полю катушки не дается достаточно времени для разрушения (или защитный диод вызывает дополнительную нагрузку), на катушке возникает отрицательное напряжение, которое добавляется к положительному напряжению, подаваемому от испытательной цепи. Когда добавляются положительное и отрицательное значение, результатом является более низкое положительное напряжение, чем ожидалось.Поэтому любое напряжение, остающееся на катушке, создает настоящую проблему. Этого легко может быть достаточно, чтобы помешать U1C надежно обнаружить переход от положительного к отрицательному (см. Рисунок 2a) … если вообще.


Рисунок 2a — Форма сигнала с диодом (красный) и без диода (зеленый)

Как видите, диод в цепи не дает пиковому напряжению когда-либо достигать верхнего порога триггера Шмитта. Для ясности, сопротивление не использовалось последовательно с диодом, но эффект от сопротивления очень похож (хотя и не так ярко выражен).Поскольку поле катушки не разрушается полностью, полное импульсное напряжение 5 В никогда не появляется на катушке, триггер Шмитта не может обнаружить переход, и это ограничивает диапазон измерения и снижает линейность и точность.

Для того, чтобы триггер Шмитта мог что-либо сделать, входное напряжение должно сначала превысить верхний порог (тогда выход переключится на низкий уровень). Когда напряжение падает ниже нижнего порога, схема триггера снова переключает выходной сигнал на высокий уровень.Если верхний порог никогда не будет достигнут, выход никогда не переключится на низкий уровень. Остаточное напряжение катушки будет влиять на рабочий цикл выходного сигнала и, следовательно, на точность прибора.

Посмотрите на синий след. Это цифровой выход (без масштабирования), ожидаемый от выхода U1D (вывод 11), и он основан на зеленой кривой, которая проходит через оба порога Шмитта, как и должно. Красная дорожка навсегда оставит контакт 11 на земле. Очевидно, что где-то между крайними точками красной и зеленой кривых ширина импульса будет намного меньше, чем должна быть.

Обратите внимание, однако, что даже зеленая кривая показывает, что напряжение не вернулось к нулю до прихода следующего импульса. Это как раз та проблема, о которой Петр упоминал выше. Хотя ошибка, вызванная небольшим смещением, видимым на зеленой кривой, не будет большим, это все же ошибка.

Как показано, зеленая кривая останавливается и начинается примерно на 40 мВ ниже и выше линии нулевого напряжения соответственно. Для получения точных показаний это остаточное напряжение должно быть как можно меньше. Как показано на рисунке 2a, зеленая кривая представляет собой абсолютный верхний предел индуктивности для данной частоты.Более высокая индуктивность или частота не приведут к соответствующему или точному измерению за пределами этого предела. Хотя можно было ожидать, что большее значение индуктивности даст более высокое значение, выходное напряжение на измерительных клеммах фактически упадет с увеличением индуктивности.


Измеритель индуктивности улучшенный

По сравнению с адаптером на Рисунке 1, мой измененный адаптер имеет упрощенную конструкцию и уменьшенное количество деталей, поскольку он настроен для измерения индуктивности в одном диапазоне от 200 мкГн до 5 мГн.Этот диапазон — тот, который будет использоваться для измерения дроссельных катушек для кроссоверных сетей динамиков, что было моей основной заботой.


Рисунок 3 — Улучшенный адаптер индуктивности

Мои изменения в адаптере на Рисунке 1 включают новый резистор R10, который позволяет откалибровать его для чтения V OUT = 500 мВ, что соответствует известному L1 = 5 мГн. С выходным контактом 6 инвертора U1B, находящимся на земле, VL1 является отрицательным по отношению к земле, заставляя входной защитный диод D3, показанный на рисунке 2, проводить.Таким образом, у обратной ЭДС катушки есть два параллельных пути тока к земле через резисторы R6 и R10. Поскольку резистор R10 в десять раз больше, чем R6, постоянная времени для рассеивания энергии накопленного заряда катушки индуктивности составляет L1 / R6. Без смещения, создаваемого защитным диодом, период генератора может быть сокращен в достаточной степени для получения правильных показаний. Период, как правило, будет иметь несколько постоянных времени, чтобы дать напряжению на катушке достаточно времени, чтобы вернуться к нулю.

Кроме того, в моем адаптере предусмотрено увеличение R9 с 10 кОм до 470 кОм.Установка R9 = 470 кОм снижает «спад» или стабильно низкие показания на V OUT по отношению к L1 известной индуктивности <3 мГн. Эта повышенная точность, вероятно, может быть связана с увеличением постоянной времени R9 * C3 и уменьшением низкого выходного напряжения, принимаемого на выходном выводе 11 инвертора U1D, равного нескольким мВ при V OUT , равном нескольким сотням милливольт. Я обнаружил, что с R9, равным исходному значению 10 кОм, увеличение конденсатора C3 до 10 мкФ не уменьшило нелинейность адаптера.


Альтернативная версия

Альтернативная версия «Улучшенного адаптера индуктивности» показана ниже. Основная причина, по которой я добавил это, заключалась в том, чтобы гарантировать, что несколько ограниченный выходной ток из логики CMOS сможет управлять тестовой катушкой с достаточным током, чтобы гарантировать, что ограничение тока налагается резистором (R3), а не самой логической ИС. . Оба триггера Шмитта, инвертирующего КМОП-матрицу 4584 или 74HC14, обычно довольно легко получить, а при параллельном подключении 3 инверторов обеспечивается приемлемый выходной ток.Важно, чтобы R4 был установлен как можно ближе к выводу 11 U1E, чтобы уменьшить паразитную емкость до минимально возможного значения. Моделирование показывает хорошую линейность и точность лучше 4% во всем рабочем диапазоне.


Рисунок 3a — Версия улучшенного адаптера индуктивности ESP

Частота колебаний при центрированном горшке такая же, как на оригиналах, показанных выше. Как видите, основные элементы идентичны показанным в версии Питера.Работа также идентична, но эта схема должна работать до более высокой частоты, прежде чем нелинейность станет проблемой. Это должно улучшить производительность с маломощными катушками индуктивности, но схема еще не построена и не испытана. Может показаться, что улучшения невелики, но поскольку логика CMOS ограничена примерно 5 мА на выход (в лучшем случае при питании 5 В), а резистор 220 Ом требует до 22 мА при 5 В, параллельные вентили обеспечат больший ток. доступно, чем из одинарных ворот.

Для справки: КМОП-генераторы триггера Шмитта этой конфигурации имеют частоту, которая зависит от типа устройства. Типы 4584, 74HC14 и 74HCT14 все разные, и разные производители дают разные формулы для частоты колебаний. Все формулы в лучшем случае приблизительны, а некоторые из найденных мною показаны ниже. Они демонстрируют значительные вариации — что наиболее приближено к реальности, довольно сомнительно, особенно для 4584. Символ ≅ означает «примерно равный»…

  • 4584 … f 1 / (0,3 × R × C), поэтому средняя частота (с R3 в центре) составляет 1 / (0,3 × 17k × 10 нФ) ≅ 19,6 кГц
  • 74HC14 … f 1 / (0,8 × R × C) медианная частота составляет 1 / (0,8 × 17k × 10 нФ) ≅ 7,35 кГц
  • 74HCT14 … f 1 / (0,67 × R × C) средняя частота составляет 1 / (0,67 × 17k × 10 нФ) ≅ 8,78 кГц

Обратите внимание, что компоненты перенумерованы по сравнению с версиями Питера.Я должен подчеркнуть, что показанная здесь версия имеет , а не (у меня уже есть два измерителя индуктивности), но моделирование действительно показывает большие перспективы. Согласно моделированию, линейность и точность остаются в пределах от 4% до значительно ниже 200 мкГн, с единственным ограничением — напряжение логического нуля на выходе CMOS (на контакте 12). Калибровка нуля (замкнутая тестовая катушка) даст вам показание в несколько милливольт, и это определит нижний предел — любое показание, которое меньше чем в 10 раз больше нуля, будет неточным.

Может потребоваться отрегулировать значение R1 и / или R3 для получения калибровки — это переменная, которую невозможно оценить, потому что все ИС триггера Шмитта CMOS немного отличаются, даже те из одной производственной партии. Как показано выше, формулы различны для разных семейств КМОП и в лучшем случае являются приблизительными.

Компоненты R6, R7 и R8 не являются обязательными. Если вы обнаружите, что на выходе присутствует более пары милливольт, это обеспечит регулируемое смещение, чтобы измеритель показывал ноль при замыкании клемм испытательной катушки.Если не требуется, подключите C2 (и клемму -OUT) к массе (клемма входа питания -VE). Удалив все смещения , схема будет обеспечивать хорошую линейность с индукторами всего лишь 50 мкГн (выходное напряжение составляет 5 мВ для 50 мкГн) — при условии, что ваш измеритель будет давать полезные показания для такого низкого напряжения.


Альтернативный измеритель индуктивности

ИС таймера 555, сконфигурированная как нестабильный мультивибратор, (почти) повсеместно показана с использованием скорости емкостного накопления и отвода энергии, обеспечивающей временные интервалы.Здесь накопление энергии и высвобождение катушки обеспечивает временные интервалы. Частота прямоугольной волны таймера, измеренная на выходном выводе 3 микросхемы U2, обратно пропорциональна индуктивности L1. Таким образом, считывание этой частоты указывает на индуктивность L1.


Рисунок 4 — Адаптер индуктивности частотомера

По сравнению с адаптером на Рисунке 3, таймер имеет преимущества, заключающиеся в возможности точного измерения индуктивности до 10 мГн, меньшем количестве деталей и калибровке с дроссельной катушкой на 500 мкГн, что существенно меньше, чем 5 мГн, необходимые для калибровки адаптера Рисунок 3.

Цифровые мультиметры, включая частотомер, становятся все более распространенными, поэтому есть вероятность, что в настоящее время у вас есть подходящий счетчик. Выходные частоты таймера, соответствующие значениям индуктивности L1 500 мкГн и 10 мГн, составляют соответственно 200 кГц и 10 кГц.

Поскольку таймер откалиброван для считывания выходной частоты 200 кГц с испытательной катушкой 500 мкГн, знание того, какая выходная частота указывает на желаемую индуктивность L1, требует предварительного расчета либо мысленно, либо с помощью калькулятора.Это неудобство, которое не требуется при измерении с помощью адаптера, показанного на Рисунке 3.

Я обнаружил, что точность ухудшалась, когда выходная частота таймера была выше 200 кГц, поэтому нижний предел измерения индуктивности с ней составляет 500 мкГн. Этот нижний предел исключает некоторые значения индуктивности, которые обычно необходимы в кроссоверной сети для динамиков. В конце этой статьи я объясню методику измерения 250 мкГн с помощью таймера и 100 мкГн с помощью адаптера, показанного на Рисунке 3.

555 Нестабильный режим работы таймера

Таймер 555 имеет верхнее (T U ) и нижнее (T L ) пороговые напряжения, соответственно равные 0,67 × Vcc и 0,33 × Vcc. Критически важным для того, чтобы таймер 555 работал в качестве нестабильного мультивибратора, является установка подстроечного потенциометра R2, позволяющего пиковому падению напряжения на последовательно соединенных резисторах R2 и R3 немного превышать верхнее пороговое напряжение таймера. Если подстроечный резистор R2 настроен правильно, это падение напряжения превышает верхний порог, когда запас энергии в поле катушки L1 близок к максимуму.

Когда напряжение на выводе 6 равно T U или выше, в соответствии с внутренней логикой таймера 555, выходной контакт 3 имеет низкий уровень, а разрядный вывод 7 соединен с землей. Когда контакт 7 подключен к земле, обратная ЭДС катушки индуктивности L1, приложенная к последовательно включенным резисторам R2 и R3, первоначально удерживает падение напряжения на резисторах R2 и R3 выше нижнего порога. Когда поле L1 схлопывается, ток через резисторы R2 и R3 уменьшается в соответствии с постоянной времени L1 / (R2 + R3), и напряжение, снимаемое на выводе 2, в конечном итоге падает ниже T L .Когда напряжение на выводе 2 меньше, чем T L , логика таймера 555 указывает, что на выходной вывод 3 подается высокий уровень, а разрядный вывод 7 отключен от земли. При разомкнутом контакте 7 на землю VCC подается через последовательное соединение R1, L1, R2 и R3, и накопление энергии в поле DUT перезапускается. На основе постоянной времени L1 / (R1 + R2 + R3) ток через последовательное соединение увеличивается до тех пор, пока напряжение на выводе 6 снова не превысит T U .

Обратите внимание, что пороговые напряжения таймера 555 аналогичны пороговым напряжениям триггера Шмитта CMOS, но немного дальше друг от друга (1.65 В против 2 В и 3,3 В против 3 В).


Детали конструкции

Скорость, с которой напряжение на выводах 2 и 6 U2 увеличивается и уменьшается прямо пропорционально постоянным времени …

L1 / (R1 + R2 + R3) и L1 / (R2 + R3)

Выходная частота (f o ) таймера на выводе 3 не должна превышать 200 кГц. На более высоких частотах увеличение индуктивности не вызовет пропорционального уменьшения f o . R1 + 2 × (R2 + R3) должен быть не менее 1 кОм, чтобы таймер 555 работал нестабильно.Таким образом, значения сопротивления R1, R2 и R3 немного больше, чем те, которые сделали бы нестабильный выход из строя, так что нижний предел измерения индуктивности является оптимальным.

Источником наибольшего потребления тока схемой является напряжение VCC, падающее на резистор R1, когда разрядный вывод 7 периодически подключается к земле. Таким образом, функция линейного регулятора напряжения U1 заключается в снижении VCC до 5 В для снижения среднего уровня тока через R1 по сравнению с тем, который имел бы место, если бы таймер напрямую питался от внешнего источника питания или батареи 9 В.Конденсаторы C1 и C2, подключенные соответственно от контактов 3 и 1 регулятора U1 к земле, стабилизируют выходное напряжение регулятора.

Таймер 555 U2 должен быть версией CMOS (общий номер 7555). Схема будет работать с биполярной версией таймера 555, однако это снижает точность измерения.


Индуктивность чтения

Таймер калибруется с использованием испытательной индуктивности 500 мкГн. Отрегулируйте многооборотный подстроечный резистор R2 так, чтобы f o , считываемое с вывода 3 U2, было точно 200 кГц.Когда измеряется неизвестная индуктивность, эта индуктивность равна 200 кГц, деленному на показание частоты, умноженное на 500 мкГн.

Например, неизвестная катушка индуктивности дает частоту 27 кГц. Следовательно, индуктивность …

.
L = 200 кГц / 27 кГц × 500 мкГн = 3,704 мГн

Два полезных совета
И для адаптера, показанного на Рисунке 3, и для таймера, показанного на Рисунке 4, индуктивность может быть вставлена ​​или удалена из схемы без предварительного отключения напряжения источника питания, при этом никакие ИС не будут повреждены.

Индуктивность считывания 100 мкГн и 250 мкГн с адаптерами на рисунках 3 и 4 может быть выполнена следующим образом. Намотайте две одинаковые дроссельные катушки увеличенного размера, которые в соответствии с инструкциями должны иметь индуктивность, примерно равную половине нормального нижнего предела индуктивности считывания. Соедините две дроссельные катушки последовательно в положении L1. Удалите провода одинаковой длины с обеих катушек, пока не получите показание 20 мВ для адаптера на рис. 3 или 200 кГц для таймера на рис. 4.


Банкноты

Все постоянные резисторы представляют собой углеродную или металлическую пленку 1/4 Вт с 5% содержанием углерода. Резисторы с 1% -ной металлической пленкой обеспечивают лучшую термическую стабильность и меньший дрейф с возрастом.

Все подстроечные головки должны быть многооборотными для обеспечения приемлемой точности настройки.

Комментарии редакторов в этом документе выделены курсивом

Тестовый запуск с использованием симулятора SIMetrix показывает, что метод измерения, используемый в версии CMOS, может быть достаточно точным, но точность ухудшается, когда выходное напряжение постоянного тока больше 0.1 напряжения питания. Это также означает, что ширина выходного импульса не должна превышать 0,1 периода прямоугольной волны. Например, генератор 10 кГц имеет период 100 мкс, поэтому ширина выходного импульса должна быть ниже 10 мкс. Если напряжение или ширина импульса превысят этот предел, точность будет снижена.

Ожидается, что генератор для схем, показанных на рисунках 3 и 3a, будет работать на частотах где-то между 5 и 10 кГц. Может потребоваться отрегулировать значение R3 для получения оптимальной частоты.На любой частоте, намного превышающей 5 кГц, индуктор 5 мГн не имеет достаточного времени для рассеивания накопленной энергии, и может потребоваться изменить (увеличить) значение R6 для получения точных показаний. Предпочтительно более высокое значение для R6, так как это уменьшит магнитный заряд в испытательной катушке и уменьшит ток в / в выходной цепи CMOS.



Индекс проекта
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Peter H.Леманн (автор) и Род Эллиотт (редактор), авторские права © 2007/2008. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Питер Х. Леманн) и редактор (Род Эллиотт) предоставляют читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешают сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Peter H.Леманн и Род Эллиотт. Все изображения и рисунки © Род Эллиотт — Все права защищены.

Страница создана и защищена авторскими правами © Род Эллиотт 15 января 2008 г.


Измеритель емкости и индуктивности с цифровыми ИС

Это устройство может использоваться для измерения емкости в диапазоне от 10 пФ до 10 мкФ и индуктивности в диапазоне от 10 мкГн до 1 Н. Весь диапазон измерения разделен на шесть поддиапазонов:

  • 100 пФ / 10 мкГн
  • 1 нФ / 100 мкГн
  • 10 нФ / 1 мГн
  • 0.1 мкФ / 10 мГн
  • 1 мкФ / 100 мГн
  • 10 мкФ / 1 ч

Точность измерения составляет около 5 процентов. Устройство имеет линейную шкалу.

Принципиальная схема измерителя емкости и индуктивности представлена ​​на рисунке ниже.

D1 — CD4049UB
D2-D6 — CD4017
VD1-VD3 — 1N34 (германиевые диоды)
VD4 — 1N4148 (кремниевый диод)
X1 — кварцевый кристалл 1 МГц
R1 — 24k; R2 — 300 Ом
R3, R4 — 2k (подстроечные потенциометры)
C1 — 220 мкФ x 6 В;
M1 — амперметр с отклонением полной шкалы на 100 мкА
SA1 — 6-позиционный поворотный переключатель

Он состоит из схемы генератора (вентили D1.1 и D1.2), декадные делители D2-D6, каждый из них делит входную частоту на 10, буферы D1.3-D1.6 и измерительную схему с диодами VD1-VD4. Амперметр М1 служит для отображения результатов измерений.

Как работает схема

Генератор выдает импульсы с частотой 1 МГц. Десятилетние делители делят частоту 1 МГц на 10, поэтому есть набор частот 1 МГц, 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц, 100 Гц, 10 Гц, они подаются на поворотный переключатель SA1, он используется для выбора диапазон.В этой схеме можно использовать любые КМОП-счетчики, обеспечивающие деление на 10.

Одна из выбранных частот поступает в буфер, состоящий из 4-х инвертирующих вентилей. Эти четыре затвора соединены параллельно для увеличения токовой нагрузки на выходе. Резистор R2 ограничивает выходной ток буфера. Через резистор R2 частота поступает в измерительную цепь.

Для измерения емкости измеряемый конденсатор должен быть подключен к клеммам «Cx».Частота проходит через конденсатор на выпрямитель удвоения напряжения (VD2, VD3), конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения. Амперметр M1 показывает напряжение, пропорциональное емкости измеряемого конденсатора. Подстроечный потенциометр R4 шунтирует амперметр, используется для корректировки показаний.

Для измерения индуктивности катушка индуктивности должна быть подключена к клеммам «Lx». Отрицательные импульсы обратной ЭДС через катушку индуктивности проходят через диод VD1 и потенциометр R3 на конденсатор C1 и амперметр M1.Напряжение также пропорционально индуктивности. Диоды VD2 и VD3 не влияют на схему. Потенциометр R3 используется для корректировки показаний.

В обоих случаях диод VD4 защищает амперметр от перегрузки.

Напряжение питания схемы находится в диапазоне 5..15 Вольт.

Регулировка схемы проста. Переведите SA1 в среднее положение (диапазон 10 нФ / 1 мГн) и подключите конденсатор емкостью 10 нФ к клеммам «Cx». Затем настройкой потенциометра R4 установите стрелку амперметра M1 на последнюю отметку шкалы.Теперь подключите индуктивность 1 мГн к клеммам «Lx», с помощью потенциометра R3 установите указатель на последнюю отметку шкалы. Все, настройка завершена.

НАЗАД

L-C метр

Измеритель L & C (на базе PIC16F84A)
Ни один уважающий себя экспериментатор в области электроники в наши дни не должен оставаться без измерителя индуктивности / емкости.
Есть несколько хороших дизайнов; Могу полностью порекомендовать товар от «Электроника — сделай сам» в Нью-Йорке.
Если у вас есть потребность в таком устройстве, я предлагаю вам немедленно купить их!
Хорошее соотношение цены и качества, компактный, простой в использовании и т. Д.
Вам нужен веб-сайт:

«electronics — DIY.com»

Кроме того, они также будут поставлять различные секции, чтобы экспериментатор мог сконструировать свой собственный
Это именно то, что я сделал, я купил предварительно запрограммированный микроконтроллер PIC (примерно за 7 долларов США) и использовала переработанные компоненты для остальной части электронного оборудования.
Корпус представляет собой металлический ящик, спасенный из выброшенных вышек ПК, являющийся импульсным источником питания компьютера.
Просто удалите внутренние компоненты (печатную плату, вентилятор и т. Д.), И у вас будет металлическая коробка размером 6 x 6 x 3 дюйма с разъемом для подключения к сети IEC, готовая к повторному использованию.
Закройте все большие отверстия металлическим ломом.
Я использовал кабельные розетки, установленные на матричной плате srbp (связанная синтетической смолой бумага), чтобы облегчить конструкцию «электронного» оборудования.
Ниже объясняются некоторые теории и изображения моей конкретной «сборки».
Я отказался от ЖК-дисплея «Контрастный» горшок (меньше полной контрастности делает ЖК-дисплей трудным для просмотра), но включает 200-омный регулятор «яркости» для уменьшения яркости дисплея.

Интересно, как я вообще обходился без такого инструмента?
Раньше индуктивности были просто предположениями (глядя на их физический размер, то есть ВЧ дроссели и т. Д., А конденсаторы не принимались во внимание, если маркировка производителя была скрыта).
Теперь вы можете легко измерить все виды переработанных катушек индуктивности и конденсаторов и сортировать / сортировать / пометьте их для дальнейшего использования.
У меня было много серебряно-слюдяных конденсаторов в бакелитовой оболочке, которые высоко ценятся (долгий срок службы, стабильность температуры, ВЧ характеристики, номинальное напряжение (скачки) и т. Д.), Но не очень полезны, если вы не знаете их стоимости!

Это один из самых точных и простых LC-измерителей индуктивности / емкости, который можно найти, но который вы можете легко собрать самостоятельно.
Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, начиная от 10 нГн до 1000 нГн,
от 1 мкГн до 1000 мкГн,
1 мГн до 100 мГн
и емкость от 0,1 пФ до 900 нФ. В схеме измерителя LC
используется система автоматического выбора диапазона, поэтому вам не нужно тратить время на выбор диапазонов вручную.
Еще одна полезная функция — переключатель «Zero Out», который сбрасывает начальную индуктивность / емкость, обеспечивая максимальную точность окончательных показаний LC-метра.
Теперь давайте воспользуемся изложенной выше теорией и применим ее к электронике.
В измерителе LC используется популярная микросхема LM311, которая работает как генератор частоты, и это именно то, что нам нужно.
Если мы хотим вычислить значение неизвестной индуктивности, мы используем известный конденсатор Ccal 1000 пФ и значение неизвестной индуктивности.
LM311 будет генерировать частоту, которую мы можем измерить с помощью частотомера.
Получив эту информацию, мы можем использовать частотную формулу для расчета индуктивности.
То же самое можно сделать и для вычисления номинала неизвестного конденсатора.
На этот раз мы не знаем значение конденсатора, поэтому вместо этого мы используем значение известного индуктора для расчета частоты. Получив эту информацию, мы применим формулу для определения емкости.
Все это звучит великолепно, однако, если мы хотим определить стоимость большого количества катушек индуктивности / конденсаторов, это может занять очень много времени.
Конечно, мы можем написать компьютерную программу для выполнения всех этих вычислений, но что, если у нас нет доступа к компьютеру или частотомеру?
Вот тут-то и пригодился микрочип PIC16F84A.
PIC16F84A похож на небольшой компьютер, который может выполнять HEX-программы, написанные с использованием языка ассемблера.
PIC16F84A — очень гибкий микрочип, потому что он имеет PIN-коды, которые можно настроить как входы и выходы.
Кроме того, для микросхемы PIC16F84A требуется минимальное количество внешних компонентов, таких как кварцевый резонатор с частотой 4 МГц и несколько резисторов, в зависимости от того, какой проект мы строим.
Прежде чем мы сможем использовать микрочип PIC16F84A, мы должны запрограммировать его с помощью HEX-кода, который должен быть отправлен с компьютера.
На следующем этапе мы используем частоту, сгенерированную LM311 IC, и передаем ее на PIN 17 PIC16F84A. Мы обозначаем этот PIN как вход, а также все другие PIN, которые напрямую подключены к переключателям и перемычкам.
Пользователь может использовать эти входы, чтобы сообщить микрочипу о необходимости выполнения указанного набора инструкций или выполнения вычислений.
После того, как микрочип вычислит неизвестную индуктивность или емкость, он будет использовать PIN-коды, которые обозначены как выходы, и передать результаты на 16-символьный ЖК-дисплей.

Технические характеристики измерителя

LC:

Электропитание: 7,5 — 15 В
Точность: 1%
Переключатель нулевого выхода
Автоматический выбор диапазона

Диапазоны измерения индуктивности измерителя LC:
— 10 нГ — 1000 нГн
— 1 мкГн — 1000 мГн
— 1 мГн

Диапазоны измерения емкости LC-метра:
— 0,1 пФ — 1000 пФ
— 1 нФ — 900 нФ

Переключатели и перемычки LC-метра

SW1 — Обнуление показаний.
SW2 — переключатель емкости / индуктивности.
J1 — используется двухстрочными ЖК-дисплеями 16×2.
J2 — отображает начальную частоту генератора LM311, которая должна быть около 550 кГц.

Большинство символьных ЖК-дисплеев имеют 14 или 16 PIN-кодов.
Дисплеи с подсветкой имеют 16 контактов, а дисплеи без подсветки — 14 контактов.
PIN-коды, которые выделены зеленым в таблице ниже, являются теми, которые PIC16F84A использует для передачи выходной информации, представленной в битах (0/1).

PIN

Обозначение

Функция

Штаты

1

ВСС

ЗЕМЛЯ

2

VDD

VCC + 5 В

+

3

ВО

Контрастность Регулировка

+/-

4

RS

Зарегистрироваться Выбрать

В / Д

5

Ч / З

Чтение / запись

В / Д

6

E

Сигнал включения

В / Д

7

DB0

бит данных 0

В / Д

8

DB1

бит данных 1

В / Д

9

DB2

бит данных 2

В / Д

10

DB3

бит данных 3

В / Д

11

DB4

бит данных 4

В / Д

12

DB5

бит данных 5

В / Д

13

DB6

бит данных 6

В / Д

14

DB7

бит данных 7

В / Д

15

Светодиодная подсветка VCC + 5 В

+

16

Светодиодная подсветка GND

Теория, лежащая в основе измерения
Этот раздел будет включать математику и теорию.
LC-метр на самом деле представляет собой LC-осциллятор, основанный на знакомая схема компаратора LM 311.
Мы теперь имеем дело с генератором LC. Колеблющаяся часть — параллельный ЖК бак.
Воспользуемся хорошо известной формулой параллельного резонанса (см. Формулу 1. ниже).

Формула говорит, что если подключить индуктор параллельно конденсатору он будет иметь резонансную частоту (е).
L — индуктивность в резонансном контуре.
C — полная емкость в резонансном контуре.

Если мы подключим неизвестный конденсатор Cx параллельно к C, мы получим более низкая резонансная частота (f2) из-за увеличенной емкости.
формула тогда будет выглядеть так:

Как видите, мы имеем новая резонансная частота (f2), и вы можете увидеть, как Cx был добавлен к C.

Теперь разделите f1 на f2. ( формула 3. )

Индуктивность ( L ) в формула исчезла!
Теперь у нас есть связь между емкостями и частота.( формула 4. )

Итак, что показывает формула 4 в любом случае?
Что ж, если мы знаем значение C и можем измерить f1 и f2, мы сможет использовать формулу 4 для вычисления Сх.

C равно всем параллельная емкость в резервуаре LC, но мы не знаем C строительство не так ли?
Нет, не делаем, но сделав калибровку скважиной известно Cx, мы можем вернуться назад и вычислить C.
Перед тем, как провести какое-либо измерение, LC-метр необходимо выполнить калибровку, чтобы узнать постоянное значение С.
Чтобы найти C, мы используем формулу 4 и выделяем C. (формула 5. )

Процедура начинается с измерения f1, когда существует только C.
Тогда мы добавьте хорошо известный конденсатор Cx ( эталонный конденсатор ) к блок LC и снова измерьте частоту (f2).

Поскольку мы знаем Cx (Эталонный конденсатор ), и мы измерили как f1, так и f2, микро контроллер сможет вычислить постоянное значение C.

Вышеупомянутая процедура называется этапом калибровки .
На самом деле это очень просто, все, что вам нужно сделать, это нажать кнопку под названием калибровка и микроконтроллер сделает все за вас!

Важно то, что вы используете очень хороший конденсатор для калибровки, иначе вы добавите ошибку в измерение.
В своей конструкции я использую 1 нФ 0,5%. Калибровочный конденсатор будет добавлен автоматически с реле. (больше информации позже)

Теперь, когда микроконтроллер знает постоянное значение C, вы можно использовать формулу 4 для измерения любого неизвестного конденсатора на Сх.

Практический пример:
Для этого еще более понятно, сделаю небольшой пример расчета, чтобы проверить Формула калибровки :

Когда у меня нет конденсатора ( Cx ), подключенный к моему LC-генератору, я измеряю 610331 Гц.
I подключите известный конденсатор ( Cx ) 1 нФ 0,5% на LC-генератор, и теперь частота падает до 508609 Гц.

Давайте используйте калибровочную формулу 5, приведенную выше, чтобы рассчитать значение C в блоке LC.
f1 = 610331, f2 = 508609 Гц, Cx = 440 пФ. Формула дает C как 1 нФ .
( помните, что C постоянна и равна всей параллельной емкости в резервуаре LC )

Теперь, когда я знаю C , давайте проверим, наш расчет верен.
В моем примере измерения у меня была индуктивность 68uH в LC-генераторе.
Я использую формулу параллельного резонанса 1:
Когда нет конденсатора Cx подключен у меня L = 68uH и C = 1000 пФ, это дает резонансную частоту = 610 331 Гц
Когда конденсатор Cx подключен у меня L = 68uH и C = 1000 пФ + Cx = 440 пФ, это дает резонанс частота = 508609 Гц
Если сравнить рассчитанные частоты с Измерив, мы видим, что расчет C = 1000 пФ был правильным.Большой!

Теперь, когда мы знаем значение C , мы можем использовать формулу 4, для измерения любого неизвестного значения Сх.

Давайте посмотрим на теорию, как для измерения индуктивности.
Мы по-прежнему будем использовать параллельный резонанс формула ( формула 1, ), но в этом случае мы добавим неизвестную индуктивность Lx серийно с L1.

У нас будет два состояния.
Один, когда мы только основной индуктор L1 подключен к C, и второе состояние, когда у нас есть дополнительный индуктор Lx последовательно с L1.
Как вы понимаете, у нас будет два разные резонансные частоты.

Первое состояние, когда у меня только L1 подключен к C, и частота f1 будет создаваться LC-генератором.
Формула 6 покажет вам, как я вырвал L1 из формулы параллельного резонанса. Существует только L1. (Lx = 0)

Второе состояние — это когда я добавляю Lx последовательно с L1 чтобы сформировать L2. Поскольку индуктивность увеличивается, частота (f2) будет производиться от LC-генератора.
Formula 7 покажет вам, как я вырываю L2 из формула параллельного резонанса.L1 и Lx соединены последовательно, чтобы сформировать L2

Мы ищем Lx. ( формула 8. ). Ставлю формулы 6 и 7 в формулу 8 и получим формулу 9.
После очистки мы получим формулу 10. Давайте посмотрите на эту формулу более подробно. Как видите, основной индуктор L1 ушел.

Чтобы измерить Lx, нам нужно знать только C, f1 и f2 LC-генератор.
C будет вычислено на этапе калибровки (как я описал ранее).
f1 будет измеряться при коротком замыкании входа.
f2 будет измеряться, когда Lx подключен к входу.

Вывод:
Можно измерить оба емкость и индуктивность, если у вас есть точный эталонный конденсатор Cx для калибровки вашего измерительного LC-метра.
После калибровки вы можете подключите либо неизвестный конденсатор, либо катушку индуктивности и измерьте его значение. В этом конструкция Я реализовал калибровку, поэтому вам нужно только нажать кнопка. Тогда микроконтроллер сделает всю работу за вас.
Я снова усиленно занимался плагиатом, чтобы написать эту статью.
Таким образом, кредит должен поступить на следующий номер

Ссылка 1. Электроника — DIY в Нью-Йорке
Ссылка 2. «RF Candy» в Швеции

Измеритель ВЧ-индуктивности N5ESE 20050215

Измеритель ВЧ-индуктивности N5ESE 20050215

Измеритель ВЧ индуктивности N5ESE


(нажмите на любое изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде)

Я всегда ищу дешевые и простые способы решения сложных задач. Как домашний пивовар RF, мне часто жаль, что у меня не было способа надежно измерить индуктивности, которые я наматываю для проектов.Большинство моих домашних проектов находятся в диапазоне ВЧ, то есть от 3 до 30 МГц. Однако большинство коммерческих измерителей индуктивности используют низкие частоты (менее 100 кГц) для измерения неизвестных индуктивностей. Вероятно, этого достаточно для катушек с воздушной обмоткой, но, как многие выяснили на собственном опыте, это не слишком точно для катушек индуктивности с тороидальной обмоткой или с настраиваемой пробкой, разработанных для ВЧ-сигналов. Эффективная проницаемость этих материалов сердечника оптимизирована для радиочастот, и они не реагируют одинаково при воздействии на них низких частот.

Здесь представлен «субботний» проект, который я построил из деталей, уже лежащих в моем ящике для хлама. Если бы я купил их все новыми, по моим оценкам, стоимость была бы меньше 35 долларов. Здесь L-метр измеряет индуктивности в диапазоне от 0,15 до 65 мкГн и использует источники сигналов в диапазоне ВЧ, которые подходят для измерения тороидальных или настраиваемых индуктивностей, обычно встречающихся в схемах любительского радио в диапазоне от 80 до 2 метров (а также как индукторы с воздушной или формованной обмоткой). Он , а не , будет измерять звуковые индукторы или индукторы ПЧ, но я обнаружил, что это не те, которые я обычно пытаюсь измерить, и не те, которые обычно вызывают у меня проблемы.

Теория

Для измерения индуктивности и емкости было разработано много умных методов, но я хотел вернуться к проверенному и проверенному традиционному методу и по-новому взглянуть на него. Вот блок-иллюстрация того, что мы попытаемся сделать:

Напомним, что когда индуктор и конденсатор размещаются параллельно, они образуют резонансный контур «резервуара», в котором полное сопротивление (сопротивление) в контуре становится очень большим на резонансной частоте.Это означает, что относительно небольшой переменный ток будет протекать через цепь при резонансе. Однако, когда частота выходит из резонанса, либо конденсатор, либо катушка индуктивности имеют тенденцию пропускать переменный ток в цепи. Если частота выше резонанса, виноват конденсатор, а если ниже — катушка индуктивности. Мы воспользуемся этим свойством для разработки простого L-метра (измерителя индуктивности).

Ссылаясь на приведенную выше блок-схему, давайте представим, что мы применяем одночастотный синусоидальный источник (слева) к последовательной цепи, состоящей из параллельной резервуарной цепи (C-TUNE, наш настроечный конденсатор и Lx, наша неизвестная катушка индуктивности) и светорезистивного резистора. нагрузка (RL).Если у нас есть модный радиочастотный вольтметр (хороший осциллограф был бы отличным вариантом радиочастотного вольтметра), мы бы измерили напряжение на нагрузочном резисторе (R-L). В большинстве случаев напряжение будет довольно стабильным, что-то меньшее, чем приложенное напряжение от нашего источника, но не намного меньше. При условии, что у нас есть достаточный диапазон на нашем переменном конденсаторе, чтобы резонировать с Lx, когда мы настраивали наш конденсатор от одного конца до другого (т. Е. От максимума до минимума или наоборот), мы могли бы заметить, что есть одна уникальная настройка емкости, где напряжение на нагрузочном резисторе сильно падает, очень низко.Если бы наш ВЧ-вольтметр был истинным измерителем, а не осциллографом, мы бы увидели ярко выраженный «провал» стрелки при прохождении через резонанс. Между прочим, если бы мы никогда не видели провал, это, вероятно, произошло бы потому, что наша индуктивность слишком мала или слишком велика, чтобы резонировать с диапазоном емкостей, который обеспечивает наш настроечный конденсатор.

Если бы мы точно знали, какая у нас емкость, когда мы достигаем самого низкого «провала», мы могли бы использовать показанную формулу для вычисления неизвестной индуктивности. Мы просто подставим частоту (в Гц) и эту точную емкость в формулу, сделаем наш расчет и готово !… мы знаем нашу индуктивность. Вот пример: предположим, что у нас есть генератор-источник с напряжением от пика до пика 5 В на частоте ровно 10 МГц. Допустим, наш настроечный конденсатор (включая паразитные емкости, хитрый собачонок) будет варьироваться от 25 до 225 пФ. Мы наблюдаем за нашим ВЧ-вольтметром, который, кажется, показывает около 2,5 вольт, когда у нас установлен минимальный настроечный конденсатор. Мы медленно поворачиваем наш настроечный конденсатор, наблюдая за счетчиком, и примерно на полпути мы видим, что напряжение падает почти до нуля.Настроечный конденсатор устанавливаем прямо там, где провал самый глубокий. Наш циферблат говорит нам, что емкость составляет 120 пФ. Теперь у нас достаточно информации, чтобы вычислить неизвестную индуктивность:

L = 1 / (4 * PI * PI * 10,000,000 * 10,000,000 * 0,000000000120) 
= 1 / (4 * 3,1416 * 3,1416 * 10E06 * 10E06 * 120E-12) [обозначение калькулятора]
= 2.11E-06 [обозначение калькулятора]
= 2,11 мкГн (микрогенри)
Мы могли бы сделать еще один шаг, чтобы выяснить диапазон неизвестных индуктивностей, которые мы могли бы измерить, потому что мы знаем, что минимальная настроечная емкость составляет 25 пФ, а максимальная — 225 пФ.Подставляя эти два числа (min и max C, отдельно) в уравнение, мы получаем диапазон примерно 1,1 — 10 мкГн.

Это довольно полезный диапазон для домашнего пивоварения на 40-20 метров, но мы хотели бы немного больше и немного меньше для нижних и верхних диапазонов. Мы могли бы переключиться на половинную частоту (5 МГц) или двойную частоту (20 МГц), сохранив при этом тот же конденсатор. Когда мы это делаем, мы получаем диапазон Lx от 4,5 до 40 мкГн и 0,3 — 2,5 мкГн, соответственно, или общий диапазон измерения 0.3 — 40 мкГн. Теперь это полезно!

Хорошо, но что за «Попался»?

«Готчи» есть всегда, но в данном случае они довольно второстепенные.

  1. Я не хочу посвящать свой генератор сигналов этой задаче
  2. У меня нет ВЧ-вольтметра или осциллографа
  3. Я хочу по возможности использовать запчасти из своего мусорного ящика
  4. И «Biggee»: я не знаю емкости на моем настроечном конденсаторе в каждой точке шкалы.
Давайте вкратце отклоним первые три проблемы:

Мы будем использовать в качестве источников тактовые генераторы el-cheapo CMOS / TTL с кварцевым управлением.Я говорю о типах, которые используются для управления микропроцессорами и которые производятся газиллонами, поэтому они очень дешевы (например, менее 4 долларов за штуку). Оказывается, частоты, о которых мы уже говорили, являются стандартными, поэтому они дешевы и легко доступны. Но подождите, скажете вы! Эти тактовые модули имеют прямоугольный выход. Не волнуйтесь, мы добавим фильтр R-C на выходе каждого тактового сигнала, чтобы уменьшить гармоники настолько, чтобы не было ложных провалов. Это все, что нужно … резистор номиналом 5 центов и конденсатор номиналом 10 центов. Это немного снизит наш вывод, но в микросхемах тактовой частоты достаточно возможностей вывода, чтобы удовлетворить наши потребности, даже с дополнительной фильтрацией. Конечно, нам нужно будет выбирать значения разумно, чтобы выполнить правильную фильтрацию, но даже это плюс-минус 20%, так что ничего страшного.

Мы будем использовать один из самых дешевых и надежных ВЧ-вольтметров, известных в технологии, — диодный детектор. Поговорим о простом — два германиевых диода — 10 центов за штуку плюс дешевый микроамперметр постоянного тока.Если у вас еще нет счетчика в вашем мусорном ящике, купите его в излишках / электронном магазине или украдите его из дешевого мусорного вольтметра … Я думаю, мы можем жить со стыдом.

Пожалуйста, ИСПОЛЬЗУЙТЕ детали из своего мусорного ящика. Я вытащил модули часов, которые использовал из старых модемов. Они годами сидят в j-box, ожидая, когда их воспользуют. Используйте любой переменный конденсатор, который у вас есть. Я использовал несколько поливариконов, которые купил много лет назад у кого-то из рассылки QRP-L. У них была одна штанга, но две секции, и они были очень крошечными, примерно 1 дюйм x 1 дюйм x 0.5 дюймов Я провел параллели между разделами, чтобы получить диапазон, о котором мы говорили. Вы можете взять его со старого стола или карманного AM / FM-приемника или использовать ту переменную крышку swapfest, которую вы не могли не купить 10 лет назад. (Я тоже был там, товарищ). Я использовал измеритель угла наклона 0–250 мкА, который я купил у Dan’s Small Parts. Первоначально шкала предназначалась для чтения S-единиц (вероятно, для радио Chicken-Band). Масштаб здесь вообще не имеет значения, потому что мы ищем только «провал» в показаниях.Наверное, подойдет любой панельный измеритель с чувствительностью 0–1 мА и менее.

Ах да, «Biggee». Как мне узнать, какова фактическая емкость моего настроечного конденсатора? Это самая большая проблема проекта, но на самом деле она не такая уж и большая. Вы можете использовать тот же конденсатор, что и я (переменная polycon с двумя секциями, номинально 60 и 160 пФ соответственно). Если вы это сделаете, вы сможете «скопировать» циферблат, который я использовал, и получить разумную точность. Извините, но я просто не уверен, где я его взял, и не знаю точных характеристик.Если это помогает, на пластиковом корпусе нанесен логотип «TT» и буквы «TTWM», которые могут быть серийным номером. На передней панели нанесена цифра «7». Я почти уверен, что это был тот же самый тюнер, который использовался в комплекте тюнера NorCal BLT, но не могу поклясться.

Но лучше всего измерить его, и оказывается, что измерение емкости переменной даже проще, чем измерение индуктивности, но вам нужно делать это точно. В последние годы многие портативные цифровые мультиметры имеют возможность измерения емкости.Увы, обычно они неточно считывают емкости менее 1000 пФ. Честно говоря, я обнаружил, что мой прибор для проверки емкости Junkbox очень точен до 10 пФ или меньше, а также может учитывать паразитные емкости. Это еще один субботний проект, но вы будете рады, что взялись за него. В противном случае вы можете визуально определить емкость, если — и только если — пластины ротора полукруглые, и если вам известны минимальная и максимальная емкость. Часто минимальное / максимальное значение публикуется производителем.Если вы сделаете шкалу с четными делениями, то вы сможете определять емкость при каждой настройке.

Как у вас дела, умные штаны?

Я установил свой конденсатор в шкаф для мусора (мини-бокс) и минимально подключил его с помощью зажимов, которые собирался использовать для прикрепления неизвестной катушки индуктивности. Таким образом, я мог включить любые паразитные емкости цепи. Если у вас есть встроенные триммеры на конденсаторе, установите их примерно на середину. Затем я подошел к своему компьютеру и построил шкалу с шагом 10 градусов от 0 до 180 градусов.Вы можете так же легко сделать это вручную, используя ручку, бумагу и транспортир. Я импровизировал указатель циферблата, используя швейную иглу и ручку. Я установил настроечный конденсатор на 0, затем на 10 градусов, затем на 20 и т. Д. И измерил емкость при каждой настройке, сохраняя тот же лог. Не забудьте вычесть (или обнулить) паразитную емкость вашего устройства измерения емкости, но не вычитать паразитную емкость схемы L-метра.

После того, как я точно измерил емкость моей схемы настройки (без неизвестной катушки индуктивности), я интерполировал между шагами в 10 градусов, чтобы получить емкость с шагом в 1 градус.На этом этапе я мог бы остановиться, потому что, если вы знаете емкость при любой заданной настройке, вы можете использовать формулу для определения неизвестной индуктивности. Но я хотел немного придумать это, а также облегчить себе жизнь во время будущих проектов домашнего пивоварения. Я хотел сконструировать настроечный диск, который откалиброван непосредственно в микрогенри. Поэтому я вставил значения емкости в электронную таблицу и позволил ей вычислить значения индуктивности для меня с шагом в 1 градус и для каждой из трех частот источника.Если вы хотите использовать ту же электронную таблицу (MS Excel v4), щелкните -здесь-. Теперь, используя программу для рисования САПР (AutoSketch v2.1, в моем случае), я пометил шкалу с разумными шагами измерения, но не по емкости, а в микрогенри (что соответствует значению, найденному в формуле на основе емкости и частота). В результате получился циферблат, который вы видите на рисунках, доступный в MS Word (v6 / 97/2002) — здесь -, если вы используете тот же конденсатор. Если вы точно измеряете настроечный конденсатор, учитываете паразитные емкости и тщательно конструируете циферблат, вы получаете прибор, который измеряет с удивительной точностью (скажем, +/- 5% или лучше).

На строительной площадке

Вот схема нашей версии:


(щелкните изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде)

Следуя принципу KISS, мы использовали все, что у нас было для строительства. Вы должны сделать то же самое. Действительно! Детали крайне некритичны.

Несколько лет назад мы купили несколько корпусов типа mini-box у TenTec (которая производит корпуса, если вы не знали), пока они продавались. Они годами сидели на полке и пылялись, пока я не получил эти растрепанные волосы, чтобы построить L-метр.Корпус представляет собой алюминиевый корпус U-образной конструкции, состоящий из двух частей, размером примерно 4 x 3 x 1,5 дюйма. Если вы хотите дублировать мою конструкцию, я думаю, вам не повезло, потому что эта коробка была снята с производства (вероятно, поэтому они были в продаже HI HI). Неважно, что-нибудь такого размера или больше подойдет или построит его на куске отлитой фанеры.

Циферблатный указатель был построен из имеющейся бакелитовой ручки, в которой я осторожно просверлил отверстие 0,032 дюйма (используя твердосплавное сверло) сбоку в юбке ручки.Затем я «нашла» швейную иглу, которая просто вставлялась в отверстие тупым концом вперед. Между шариковыми радиочастотными датчиками и этим и другими проектами запас швейных игл у XYL постепенно сокращался … пока она этого не заметила …

Вот изображение стрелочного указателя и циферблата (описанного ранее):


(щелкните изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде)

Этикетка на циферблате и передней панели была сделана на ПК и напечатана на бумаге с липкой обратной стороной (почтовые этикетки, полноразмерные, доступны в любом магазине канцелярских товаров), на которую был нанесен прозрачный ламинат с липкой обратной стороной. .Конечно, часть передней панели будет относиться только к моему корпусу, но вы можете скачать ее в формате MS Word (v6 / 97/2002) — здесь-, если вы хотите распечатать, вырезать и вставить из нее.

За исключением деталей, установленных на передней панели, компоненты были установлены на перфорированной плате, а затем в ужасном стиле подключены к поворотному переключателю DP6T, который я приобрел на недавнем фестивале обмена. Если вы хотите пропустить поворотный переключатель и довольны только двумя диапазонами, вы можете использовать тумблер DPDT. Вот гусак внутри:


(нажмите на картинку, чтобы увидеть увеличенную версию)

Не связывать проводку, а не связывать ее, некрасиво, но это помогает уменьшить паразитную емкость.На самом деле, это моя история, и я ее придерживаюсь …

Как я упоминал ранее, мы использовали то, что у нас было, и мы использовали модули часов, которые мы вытащили из старых модемов много лет назад. Вместо 5 МГц мы использовали 3,6864 МГц, потому что это то, что у нас было, и циферблат, который мы построили, отражает этот выбор. Оказывается, у нас все еще было хорошее перекрытие диапазонов, чего мы и пытались добиться.

Модули часов работают от 5 вольт, и я хотел работать от 9-вольтовой батареи, поэтому нам пришлось уменьшить ее до нужного размера с помощью трехконтактного регулятора.78L05 — дешевое устройство в корпусе TO-92, но его ток покоя (холостого хода) составляет около 5 мА, что означает, что нам нужен тумблер ВКЛ / ВЫКЛ для экономии заряда батареи. Если вы замените один из регуляторов с микропитанием (например, LP2950 или LP2985), вы можете обойтись без переключателя и просто поверните поворотный переключатель в неиспользуемое положение, чтобы выключить устройство. Кстати, модули часов разрядят 9-вольтовую батарею за несколько часов, поэтому включайте устройство только во время проведения измерений. Разминки не требуется.

Как вы можете видеть на фотографиях, 9-вольтная батарея была установлена ​​снаружи корпуса, чтобы облегчить замену.

Два банановых разъема были установлены на расстоянии 0,75 дюйма в верхней части коробки и образуют разъем для неизвестной индуктивности. Мы создали зажимы для присоединения неизвестной индуктивности от зажимов типа «крокодил» и банановых вилок, снятия изоляции с банановых вилок и пайки. Таким образом, узел зажимов типа «крокодил» легко снимается, и может быть изготовлен другой узел, например, для индукторов поверхностного монтажа.Вот изображение этого конца коробки:


(щелкните изображение, чтобы увидеть его в увеличенном виде)

В готовом виде передняя панель выглядит так:

Как вы можете видеть (вверху), циферблат иглы легко и точно читается. Защита стрелки циферблата — это проблема, которой я еще не занимался, кроме помещения ее в коробку. Если у вас есть какие-то умные предложения, дайте мне знать.

Да, да — а работает ли?

О да, работает. Я не сравнивал его с лабораторным прибором, и у меня нет прецизионных индукторов в моем мусорном ящике, но я взял пробу 5% промышленных индукторов из своего мусорного ящика и измерил их с помощью L-метра, и был рад обнаружить, что все читаются в пределах допуска, начиная с 0.От 47 мкГн до 47 мкГн. Мы смогли измерить индуктивность во всем диапазоне для трех реализованных нами диапазонов, охватывающих 0,3 — 65 мкГн, и получили хорошие глубокие провалы на всех, что мы пробовали. Мы также искали ложные провалы и не нашли ничего значимого.

На схеме вы заметите некоторые компоненты, отмеченные звездочкой (*). Они еще не реализованы и будут составлять диапазон «D». Здесь мы добавим конденсатор слюдяной 1% серебра 180 пФ параллельно с конденсатором настройки, и только в диапазоне D (20 МГц).Мы могли бы реализовать это с помощью переключателя SPST, но на передней панели осталось не так много места. Итак, предлагаемое реле. Посмотрим, как это будет развиваться, но, надеюсь, это позволит нам измерять до 0,15 мкГн. Это должно быть подходящим для разработки радиочастотных цепей в нижнем диапазоне УКВ (6 и 2 метра).

Мы взяли с собой измеритель, чтобы «показать и рассказать» на собрании местного QRP Club, вместе с горсткой индукторов, и всем было интересно найти индуктивность и разобрать их.Есть что-то по сути удовлетворяющее в «погружаемых» измерителях, что мы редко получаем от современного оборудования для радиолюбителей.

73, и наслаждайтесь! Монти N5ESE


Вернуться на главную страницу N5ESE
Смотритель: Монти Нортрап … … оставьте электронную почту …

Посетите нашу обычную (не ветчину, но очень популярную) домашнюю страницу

Дешевый и простой тестер индуктивности использует несколько компонентов


При отсутствии дорогостоящего испытательного оборудования схема в Рис. 1 предлагает простой и быстрый альтернативный метод измерения индуктивности.Его приложения включают в себя проверку того, что номинал индуктора приближается к его проектным параметрам, и определение характеристик магнитных сердечников с неизвестными параметрами, которые накапливаются в «ящике для мусора». В соответствии с проектом, схема тестирует большинство индукторов для использования в источниках питания и многие индукторы для ВЧ-цепей.


Рисунок 1
Генератор для проверки индуктивности состоит из двух транзисторов и нескольких пассивных компонентов. (Примечание редактора: для достижения наилучших результатов минимизируйте длину выводов всех компонентов.)

Схема состоит из двух каскадов с общим эмиттером-усилителем, которые образуют ненасыщающий перекрестно связанный триггер. Каскад с общим эмиттером выполняет инверсию фазы, а два каскадных каскада образуют неинвертирующий усилитель с обратной связью с усилением, которое производит регенерацию. Без наличия индуктора, который проходит испытание, L, регенерация происходит при постоянном токе, и схема ведет себя как бистабильный триггер, который принимает одно из двух стабильных состояний. Подключение индуктора снижает положительную обратную связь постоянного тока до уровня ниже уровня регенерации.Таким образом, регенерация может происходить только при переменном токе, и схема становится нестабильным генератором.

Предотвращение насыщения транзисторов ускоряет работу схемы за счет минимизации времени хранения транзисторов. Хотя практически любой тип высокоскоростных малосигнальных РЧ-транзисторов обеспечивает адекватную скорость переключения, низкочастотные устройства также работают, но сужают диапазон измерения низкой индуктивности. Частота колебаний схемы обратно пропорциональна индуктивности, которая проходит испытание, и вы можете использовать либо частотомер, либо осциллограф, чтобы измерить частоту колебаний.

На рисунке 2 показана форма волны, создаваемая индуктором со значением приблизительно 100 мкГн. Частота колебаний зависит от постоянной времени L / R, состоящей из тестируемой индуктивности и резисторов R L и R R . Время, необходимое сигналу для изменения своего состояния, прямо пропорционально индуктивности, и для половины цикла оно приближается к T HALF = L / 100. Период полного цикла колебаний в два раза больше, или T FULL = L / 50.Решение для индуктивности дает L = 50 × T FULL . В качестве альтернативы частота обратно пропорциональна индуктивности, или f OSC = 50 / L. Использование частотомера позволяет измерять индуктивность как L = 50 / f OSC .


Рис. 2
При тестировании катушки индуктивности со значением приблизительно 100 мкГн получается такая форма выходного сигнала.

Конечная скорость переключения схемы, составляющая приблизительно 10 нсек, накладывает нижний предел в 1 мкГн на ее диапазон измерения.Вы можете измерить небольшую индуктивность, соединив ее последовательно с большей индуктивностью, записав показания, измерив только большую индуктивность и вычтя два измерения.

Хотя в схеме нет верхнего предела значений индуктивности, когда ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) катушки индуктивности превышает примерно 70 Ом, цепь перестает колебаться и возвращается к бистабильному режиму работы. Схема измеряет значения всех катушек индуктивности и обмоток трансформатора, за исключением небольших низкочастотных устройств с железным сердечником, которые имеют высокое ESR.Для максимальной точности используйте прибор с низкой входной емкостью для измерения частоты колебаний.

Один NiCd (никель-кадмиевый) или NiMH (никель-металл-гидридный) аккумулятор обеспечивает питание цепи. Эти элементы имеют относительно ровную характеристику разряда в зависимости от времени, что повышает точность измерения схемы. Во время работы схема потребляет примерно 6 мА.

Статьи по теме :

ЛМЕТР — Измеритель индуктивности (несимметричный ввод-вывод)

Модель

Вид

Общий

Подвид модели

Универсальный редактор

Префикс SPICE

А

Название модели

ЛМЕТР

Формат шаблона списка цепей SPICE

@DESIGNATOR% 1% 2 @ "DESIGNATOR" LMETER
.МОДЕЛЬ @ LMETER "DESIGNATOR" (? Усиление | усиление = @ усиление |)

Параметры (задаются на уровне компонентов)

Следующие параметры уровня компонента могут быть определены для этого типа модели и перечислены на вкладке Параметры диалогового окна Sim Model . Чтобы получить доступ к этому диалоговому окну, просто дважды щелкните запись для ссылки на имитационную модель в области Models диалогового окна Component Properties .

Банкноты

Это чувствительное устройство, которое подключено к узлу в цепи и выдает на выходе масштабированное значение, равное полной индуктивности, видимой на его входе, умноженной на значение, присвоенное параметру Gain .Эта модель полезна в качестве строительного блока для других моделей, которые требуют определения значения индуктивности и корректировки своего поведения по отношению к нему.

Входной сигнал может быть несимметричным током или несимметричным сигналом напряжения.

Примеры

Рассмотрим измеритель индуктивности на изображении выше со следующими характеристиками:

  • Контакт1 (вход) подключен к сети NetL1_2
  • Pin2 (выход) подключен к сети Out
  • Обозначение U1
  • Прирост = 10

Запись в списке соединений SPICE будет:

* Список цепей на схеме:
AU1 NetL1_2 OUT AU1LMETER
.МОДЕЛЬ AU1LMETER Измеритель (усиление = 10)

Эффект функции можно увидеть в результирующих формах сигналов, полученных в результате анализа переходных процессов в цепи.

В этом примере использовались следующие параметры анализа на странице Анализ переходных процессов / Фурье диалогового окна Analyses Setup :

  • Переходное время начала — установлено на 0,000
  • Transient Stop Time — установить на 60.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *