Zariadenie na presné meranie indukčnosti cievky. Jednoduchý merač indukčnosti - nástavec pre digitálny multimeter

Pri práci s akýmikoľvek elektrickými spotrebičmi alebo vodivými časťami je potrebná prítomnosť meracieho zariadenia, či už je to ampérmeter, voltmeter alebo ohmmeter. Ale aby ste si nekúpili všetky tieto zariadenia, je lepšie získať multimetr.

Multimeter je univerzálne meracie zariadenie, ktoré vám umožňuje merať akúkoľvek charakteristiku elektriny. Multimetre sú buď analógové alebo digitálne.

Analógový multimeter

Tento typ multimetra zobrazuje namerané hodnoty pomocou šípky, pod ktorou je displej s rôznymi stupnicami hodnôt. Každá váha zobrazuje hodnoty konkrétneho merania, ktoré sú podpísané priamo na displeji. Ale pre začiatočníkov takýto multimeter nebude najlepší najlepšia voľba, pretože je dosť ťažké pochopiť všetky symboly, ktoré sú na výsledkovej tabuli. To môže viesť k nesprávnemu pochopeniu výsledkov merania.

Digitálny multimeter

Na rozdiel od analógových vám tento multimeter umožňuje jednoducho určiť požadované množstvá, pričom jeho presnosť merania je oveľa vyššia v porovnaní s ukazovacími zariadeniami. Tiež prítomnosť prepínača medzi rozdielne vlastnosti elektrina eliminuje možnosť zámeny jednej alebo druhej hodnoty, pretože používateľ nemusí rozumieť stupňovaniu meracej stupnice. Výsledky merania sa zobrazujú na displeji (v starších modeloch - LED av moderných - tekuté kryštály). Vďaka tomu je digitálny multimeter pohodlný pre profesionálov a jednoduchý a ľahko použiteľný pre začiatočníkov.

Merač indukčnosti pre multimeter

Napriek tomu, že pri práci s elektronikou je určovanie indukčnosti zriedkavé, stále je to niekedy potrebné a multimetre, ktoré merajú indukčnosť, sa hľadajú pomerne ťažko. V tejto situácii pomôže špeciálny nástavec na multimetr, ktorý vám umožní merať indukčnosť.

Pre takýto set-top box sa často používa digitálny multimeter, ktorý je nastavený na meranie napätia s prahom presnosti merania 200 mV, ktorý je možné zakúpiť hotový v akomkoľvek obchode s elektrickými a rádiovými zariadeniami. To vám umožní urobiť jednoduché pripojenie k digitálnemu multimetru.

Zostavenie konzolovej dosky.

Testerový nástavec pre multimeter na meranie indukčnosti si môžete bez problémov zostaviť doma so základnými znalosťami a zručnosťami v oblasti rádiového inžinierstva a spájkovania mikroobvodov.

V obvode dosky môžete použiť tranzistory KT361B, KT361G a KT3701 s ľubovoľnými písmenovými značkami, ale na získanie presnejších meraní je lepšie použiť tranzistory označené KT362B a KT363. Tieto tranzistory sú inštalované na doske v pozíciách VT1 a VT2. Na pozícii VT3 je potrebné osadiť kremíkový tranzistor s p-n-p štruktúra, napríklad KT209V s akýmkoľvek písmenovým označením. Pozície VT4 a VT5 sú pre vyrovnávacie zosilňovače. Väčšina vysokofrekvenčných tranzistorov je vhodná, s parametrami h21E pre jeden nie menej ako 150 a pre iný viac ako 50.

Pre pozície VD a VD2 sú vhodné akékoľvek vysokofrekvenčné kremíkové diódy.

Rezistor môže byť zvolený MLT 0,125 alebo podobný. Kondenzátor C1 sa odoberá s nominálnou kapacitou 25330 pF, pretože je zodpovedný za presnosť meraní a jeho hodnota by sa mala zvoliť s odchýlkou ​​najviac 1%. Takýto kondenzátor môže byť vyrobený kombináciou tepelne stabilných kondenzátorov rôznych kapacít (napríklad 2 pri 10000 pF, 1 pri 5100 pF a 1 pri 220 pF). Pre ostatné polohy sú vhodné akékoľvek malé elektrolytické a keramické kondenzátory s prijateľným rozptylom 1,5-2 krát.

Kontaktné vodiče k doske (pozícia X1) je možné prispájkovať alebo spojiť pomocou pružinových svoriek pre „akustické“ vodiče. Konektor X3 je určený na pripojenie set-top boxu.

K banánom a krokodílom je lepšie použiť kratšie vodiče, aby sa znížil vplyv ich vlastnej indukčnosti na namerané hodnoty. V mieste prispájkovania vodičov k doske by mal byť spoj dodatočne zaistený kvapkou tavného lepidla.

Ak je potrebné regulovať rozsah merania, môžete dosku doplniť o prepínací konektor (napríklad pre tri rozsahy).

Puzdro na pripojenie multimetra

Korpus je možné vyrobiť z hotovej krabičky vhodnej veľkosti alebo si krabičku vyrobíte sami. Môžete si vybrať akýkoľvek materiál, napríklad plast alebo tenké sklolaminát. Krabička je vyrobená na rozmer dosky a sú v nej pripravené otvory na jej upevnenie. Otvory sú tiež vytvorené pre pripojenie káblov. Všetko je upevnené malými skrutkami.

Set-top box je napájaný zo siete pomocou zdroja s napätím 12V.

Nastavenie merača indukčnosti

Na kalibráciu nástavca na meranie indukčnosti budete potrebovať niekoľko indukčných cievok so známou indukčnosťou (napríklad 100 μH a 15 μH). Cievky sa pripájajú jedna po druhej k nástavcu a v závislosti od indukčnosti posúvač odporu trimra na obrazovke multimetra nastavuje hodnotu 100,0 pre 100 µH cievku a 15 pre 15 µH cievku s presnosťou 5 %. Pomocou rovnakej metódy je zariadenie nakonfigurované v iných rozsahoch. Dôležitým faktorom je, že na presnú kalibráciu nástavca sú potrebné presné hodnoty testovacieho induktora.

Alternatívnou metódou na určenie indukčnosti je program LIMP. Táto metóda však vyžaduje určitú prípravu a pochopenie toho, ako program funguje.
Ale v prvom aj druhom prípade presnosť takýchto meraní indukčnosti nebude veľmi vysoká. Tento merač indukčnosti nie je vhodný na prácu s vysoko presnými zariadeniami, ale pre domáce použitie alebo pre rádioamatérov bude vynikajúcim pomocníkom.

Vykonávanie meraní indukčnosti

Po montáži je potrebné otestovať nástavec multimetra. Zariadenie môžete skontrolovať niekoľkými spôsobmi:

1. Stanovenie indukčnosti meracieho nástavca. Na to je potrebné skratovať dva vodiče určené na pripojenie k indukčnej cievke. Napríklad s dĺžkou každého drôtu a prepojky 3 cm sa vytvorí jedna otáčka indukčnej cievky. Tento závit má indukčnosť 0,1 - 0,2 μH. Pri určovaní indukčnosti nad 5 μH sa táto chyba vo výpočtoch neberie do úvahy. V rozsahu 0,5 - 5 µH je pri meraní potrebné brať do úvahy indukčnosť prístroja. Hodnoty menšie ako 0,5 µH sú približné.
2. Meranie neznámej hodnoty indukčnosti. Túto hodnotu môžete určiť pomocou znalosti frekvencie cievky pomocou zjednodušeného vzorca na výpočet indukčnosti.
3. V prípade, že prah odozvy kremíka p-n križovatky vyššia ako nameraná amplitúda elektrický obvod(od 70 do 80 mV), môžete merať indukčnosť cievok priamo v samotnom obvode (po jeho odpojení). Pretože je veľmi dôležitá vlastná kapacita set-top boxu (25330 pF), chyba v takýchto meraniach nebude väčšia ako 5% za predpokladu, že kapacita meraného obvodu nepresiahne 1200 pF.

Pri pripájaní set-top boxu priamo na cievky umiestnené na doske sa používa 30 centimetrov dlhá kabeláž so svorkami na fixáciu alebo sondy. Drôty sú skrútené rýchlosťou jednej otáčky na centimeter dĺžky. V tomto prípade je indukčnosť set-top boxu v rozsahu 0,5 - 0,6 μH, čo je tiež potrebné vziať do úvahy pri meraní indukčnosti.

Dnes je na trhu veľa zariadení, ktoré merajú kapacitu a indukčnosť, no stoja niekoľkonásobne viac ako čínsky multimeter. Každý, kto potrebuje každý deň merať kapacitu alebo indukčnosť, si ich určite kúpi, ale čo robiť, ak sa takáto potreba vyskytne veľmi zriedka? V tomto prípade môžete použiť metódu opísanú nižšie.
Je známe, že ak sa na integrujúcu RC reťaz privedie obdĺžnikový impulz, tvar impulzu sa zmení a bude rovnaký ako na obrázku.

Čas, počas ktorého napätie na kondenzátore dosiahne 63% dodávaného napätia, sa nazýva tau. Vzorec, podľa ktorého sa počíta tau, je znázornený na obrázku.

V tomto prípade hovoria, že integračná reťaz vyhladila čelá obdĺžnikový impulz.
Je tiež známe, že ak sa na paralelný LC obvod privedie obdĺžnikový impulz, v obvode sa objavia tlmené kmity, ktorých frekvencia sa rovná rezonančnej frekvencii obvodu. Rezonančná frekvencia obvodu sa zistí pomocou Thomsonovho vzorca, z ktorého možno vyjadriť indukčnosť.

Obvod je pripojený cez malý kondenzátor, čím menší, tým lepší, čo obmedzuje prúd vstupujúci do obvodu. Pozrime sa, ako malý kondenzátor obmedzuje prúd.
Aby sa kondenzátor nabil na menovité napätie, musí sa naň preniesť určitý náboj. Čím menšia je kapacita kondenzátora, tým menší náboj potrebuje na to, aby napätie na doskách dosiahlo impulzné napätie. Keď aplikujeme impulz, malý kondenzátor sa veľmi rýchlo nabíja a napätie na doskách kondenzátora sa rovná impulznému napätiu. Pretože napätie kondenzátora a impulzu sú rovnaké, neexistuje žiadny potenciálny rozdiel, a preto nepreteká žiadny prúd. Okrem toho môže po určitom čase od začiatku impulzu prestať prúdiť cez kondenzátor a po zvyšok času impulzu nebude do obvodu dodávaná žiadna energia.
Na uskutočnenie experimentu potrebujeme obdĺžnikový generátor impulzov s frekvenciou 5-6KHz.
Môžete ho zostaviť podľa schémy na obrázku nižšie alebo použiť generátor signálu, urobil som to oboma spôsobmi.

Teraz, keď si pamätáme, ako sa integrujúci RC reťazec a paralelný LC obvod správajú, keď je aplikovaný obdĺžnikový impulz, poďme zostaviť jednoduchý diagram zobrazené na obrázku.

Najprv zmerajte kapacitu kondenzátora, miesto jeho pripojenia v diagrame je označené ako C?. Nemal som po ruke rezistor 1K, tak som použil 100 Ohm a namiesto kondenzátora 10pF som použil kondenzátor 22pF. V zásade si môžete vybrať ľubovoľnú hodnotu odporu, ale nie nižšiu ako 50 Ohm, inak napätie generátora výrazne klesne.
V tomto experimente použijem generátor signálu, ktorého výstupná impedancia je 50 Ohm. Zapneme generátor a nastavíme amplitúdu na 4V, ak zostavíte generátor podľa obvodu, môžete upraviť amplitúdu zmenou napájacieho napätia.

Zapojme sondy osciloskopu paralelne s kondenzátorom. Na osciloskope by sa mal objaviť nasledujúci obrázok.

Trochu to zväčšíme.

Zmerajte čas, za ktorý napätie na kondenzátore dosiahne 63% impulzného napätia alebo 2,52V.

Je to 14,8 uS. Pretože odpor generátora je zapojený do série s našou reťazou, musí sa vziať do úvahy, že aktívny odpor sa rovná 150 Ohm. Vydelme hodnotu tau (14,8 uS) odporom (150 Ohm) a nájdime kapacitu, rovná sa 98,7 nF. Na kondenzátore je napísané, že kapacita je 100nF.

Teraz zmerajte indukčnosť. V schéme je miesto pripojenia tlmivky označené L?. Pripojíme cievku, zapneme generátor a paralelne s obvodom zapojíme sondu osciloskopu. Na osciloskope uvidíme nasledujúci obrázok.

Zvýšime skenovanie.

Vidíme, že perióda oscilácie je 260 kHz.
Kapacita sondy je 100pF a v tomto prípade ju treba brať do úvahy, pretože je to 10% kapacity obvodu. Celková kapacita obvodu je 1,1nF. Teraz nahraďme kapacitu kondenzátora (1,1 nF) a frekvenciu oscilácie (260 kHz) do formulára, aby sme našli indukčnosť. Na takéto výpočty používam program Coil32.

Výsledok je 340,6uH súdiac podľa označenia, indukčnosť je 347uH a to je vynikajúci výsledok. Táto metóda umožňuje merať indukčnosť s chybou až 10%.
Teraz vieme, ako merať kapacitu kondenzátora a indukčnosť cievky pomocou osciloskopu.

Takmer každý, kto sa zaujíma o elektroniku, či už začiatočník alebo skúsený rádioamatér, je jednoducho povinný mať vo svojom arzenáli meracie prístroje. Najbežnejšími meraniami sú samozrejme napätie, prúd a odpor. Trochu menej často, v závislosti od špecifík práce, - parametre tranzistora, frekvencia, teplota, kapacita, indukčnosť.

Teraz existuje veľa lacných, univerzálnych digitálnych meracie prístroje, takzvané multimetre. S ich pomocou môžete merať takmer všetky vyššie uvedené veličiny. Možno s výnimkou indukčnosti, ktorá sa v kombinovaných zariadeniach vyskytuje veľmi zriedkavo. Merač indukčnosti je v podstate samostatné zariadenie, možno ho nájsť aj spolu s meračom kapacity (LC meter).

Zvyčajne nie je potrebné často merať indukčnosť. Za seba by som dokonca povedal – veľmi zriedka. Napríklad som odspájkoval cievku z nejakej dosky, ale bola neoznačená. Je zaujímavé zistiť, aká je jeho indukčnosť, aby sa dal neskôr niekde použiť.

Alebo si cievku naviniete sami, ale nie je čo kontrolovať. Pre takéto občasné merania som považoval za iracionálne kupovať samostatné zariadenie. A tak som začal hľadať nejaký veľmi jednoduchý obvod na meranie indukčnosti. Špeciálne požiadavky Neukázal som to z hľadiska presnosti - pre amatérske domáce výrobky to nie je také dôležité.

Ako prostriedok merania a indikácie v obvode opísanom v článku sa používa digitálny voltmeter s citlivosťou 200 mV, ktorý sa predáva ako hotový modul. Na tento účel som sa rozhodol použiť bežný digitálny multimeter. UNI-T M838 na hranici merania 200 mV konštantné napätie. V súlade s tým je obvod zjednodušený a v konečnom dôsledku má formu pripojenia k multimetru.

Fragment bol vylúčený. Náš časopis existuje z darov od čitateľov. K dispozícii je iba plná verzia tohto článku

Nebudem opakovať popis fungovania obvodu, všetko si môžete prečítať v pôvodnom článku (archív nižšie). Poviem len niečo o kalibrácii.

Kalibrácia merača indukčnosti

Článok odporúča nasledujúcu metódu kalibrácie (pre prvý príklad rozsahu).
Zapojíme cievku s indukčnosťou 100 μH a posúvačom trimovacieho rezistora P1 nastavíme na displeji číslo 100,0. Potom pripojíme cievku s indukčnosťou 15 μH a rovnakým trimrom dosiahneme indikáciu čísla 15 s presnosťou 5 %.

Podobne - v iných rozsahoch. Prirodzene, na kalibráciu potrebujete presné indukčnosti alebo referenčné zariadenie, ktoré je potrebné použiť na meranie indukčností, ktoré máte. Bohužiaľ som s tým mal problémy, takže som to nemohol správne kalibrovať. Mám na sklade tucet alebo dve cievky, spájkované z rôzne dosky, väčšina z nich bez akéhokoľvek označenia.

Meral som ich v práci prístrojom (vôbec nie ukážkovým) a zapisoval na kúsky papierovej pásky, ktoré som nalepil na cievky. Ale je tu tiež problém, že akékoľvek zariadenie má tiež nejakú chybu.

Existuje ďalšia možnosť: môžete použiť . Časti, ktoré potrebujete, sú len jeden odpor, dve zástrčky a dve svorky. Musíte sa tiež naučiť používať tento program, ako píše autor, merania „vyžadujú určité množstvo práce mozgu a rúk“. Aj keď presnosť merania je tu tiež „radioamatérska“, dostal som celkom porovnateľné výsledky.

Doska a montáž

Doska bola vyvinutá v Sprint Layout, získate ju v sekcii súborov. Veľkosti sa ukázali byť malé. Použil som domáce ladiace odpory. Trojpolohový prepínač rozsahu je z nejakého starého importovaného rádia. Môžete samozrejme použiť aj iné typy, stačí upraviť súbor vytlačená obvodová doska pre vaše podrobnosti.

Káble na „banány“ a „krokodíly“ berieme kratšie, aby sme znížili príspevok ich indukčnosti počas meraní. Konce vodičov prispájkujeme priamo na dosku (bez konektorov), a na tomto mieste ich zafixujeme kvapkou tavného lepidla.

Rám

Rám môžu byť vyrobené z akéhokoľvek vhodného materiálu. Na puzdro som použil kus šrotu 40x40 plastovej montážnej krabice. Dĺžku a výšku boxu som prispôsobil rozmerom dosky, výsledkom sú rozmery 67x40x20.

Takto robíme záhyby na správnych miestach. Oblasť ohybu nahrejeme fénom na takú teplotu, aby plast zmäkol, ale ešte sa neroztopil. Potom rýchlo nanesieme na vopred pripravenú obdĺžnikovú plochu, ohneme do pravého uhla a držíme, kým plast nevychladne. Pre rýchle ochladenie je lepšie ho naniesť na kovový povrch.

Aby ste sa nepopálili, používajte palčiaky alebo rukavice. Najprv odporúčam cvičiť na malom samostatnom kúsku krabice.

Potom urobíme otvory na správnych miestach. Plast sa veľmi ľahko spracováva, takže výroba puzdra zaberie málo času. Kryt som zaistil malými skrutkami.
Na tlačiarni som vytlačil nálepku, navrchu zalaminoval páskou a prilepil obojstrannou „samolepkou“ na vrchnák.

Príklady merania

Merania sa vykonávajú jednoducho a rýchlo. Za týmto účelom pripojte multimeter a nastavte naň prepínač DC 200 mV, jedlo podávame okolo 15 voltov k meraču (možné nestabilizované - na doske je stabilizátor), prichytíme krokodílmi na svorky cievky. Pomocou prepínača rozsahu L-metra vyberte požadovaný rozsah merania.

Výsledky meraní indukčnosti 100 µH

Prvý rozsah

Druhý rozsah

Tretí rozsah

Pomocou programu LIMP

Nevýhody schémy: Potrebujete ďalší multimeter a externá jednotka napájanie, trochu zložitá a nezrozumiteľná kalibrácia (hlavne keď nie je čo kalibrovať), nízka presnosť merania, horná hranica je príliš malá.

Verím, že tento jednoduchý merač indukčnosti môže byť užitočný pre začínajúcich rádioamatérov, ako aj pre tých, ktorí nemajú dostatok peňazí na nákup drahého zariadenia.

Použitie tohto merača je opodstatnené v prípadoch, keď neexistujú prísne požiadavky na presnosť meraní absolútnych hodnôt indukčnosti.

Merač môže byť užitočný napríklad na sledovanie indukčnosti vinutí pri navíjaní tlmiviek sieťových filtrov, ktoré potláčajú rušenie v bežnom režime. V tomto prípade je dôležitá identita dvoch indukčných vinutí, aby sa zabránilo nasýteniu jadra.

Zdroje

1. Článok. Na pomoc rádioamatérovi. Vydanie 10. Informačný prehľad pre rádioamatérov / Comp. M.V. Adamenko. - M.: NT Press, 2006. - S. 8.

Inštrukcie

Kúpte si LC meter. Vo väčšine prípadov sú určené pre bežné multimetre. Existujú aj multimetre s funkciou merania - takýto prístroj vám tiež bude vyhovovať. Ktorékoľvek z týchto zariadení je možné zakúpiť v špecializovaných predajniach, ktoré predávajú elektronické komponenty.

Deaktivujte dosku, na ktorej je umiestnená cievka. V prípade potreby vybite kondenzátory na doske. Odpájkujte cievku, ktorú je potrebné merať, z dosky (ak sa tak nestane, do merania sa zavedie viditeľná chyba) a potom ju pripojte k vstupným zásuvkám zariadenia (ktoré sú uvedené v jeho pokynoch). Prepnite zariadenie na presný limit, zvyčajne označený ako „2 mH“. Ak je indukčnosť menšia ako dve milihenrie, potom sa určí a zobrazí na indikátore, po ktorom možno meranie považovať za dokončené. Ak je väčšia ako táto hodnota, zariadenie vykáže preťaženie - na najvýznamnejšej číslici sa zobrazí jednotka a v ostatných sa objavia medzery.

Ak glukomer ukazuje preťaženie, prepnite zariadenie na ďalšiu, hrubšiu hranicu – „20 mH“. Upozorňujeme, že desatinná čiarka na indikátore sa posunula - zmenila sa mierka. Ak meranie tentokrát nebude úspešné, pokračujte v prepínaní limitov smerom k hrubším, kým preťaženie nezmizne. Potom si prečítajte výsledok. Pri pohľade na prepínač budete vedieť, v akých jednotkách je tento výsledok vyjadrený: v henry alebo milihenry.

Odpojte cievku od vstupných zásuviek zariadenia a potom ju prispájkujte späť do dosky.

Ak zariadenie ukazuje nulu aj pri najpresnejšom limite, potom má cievka buď veľmi nízku indukčnosť, alebo obsahuje skratované závity. Ak je aj pri najhrubšej hranici indikované preťaženie, cievka je buď zlomená alebo má príliš veľkú indukčnosť, na ktorú prístroj nie je určený.

Video k téme

Poznámka

Nikdy nepripájajte LC meter k obvodu pod napätím.

Užitočné rady

Niektoré LC metre majú špeciálny nastavovací gombík. Prečítajte si pokyny k zariadeniu, ako ho používať. Bez úpravy budú údaje zariadenia nepresné.

Induktor je vinutý vodič, ktorý uchováva magnetickú energiu vo forme magnetického poľa. Bez tohto prvku nie je možné postaviť ani rádiový vysielač, ani rádiový prijímač pre zariadenie drôtová komunikácia. A televízor, na ktorý sú mnohí z nás tak zvyknutí, je nemysliteľný bez induktora.

Budete potrebovať

• Drôty rôznych sekcií, papier, lepidlo, plastový valec, nôž, nožnice

Inštrukcie

Pomocou týchto údajov vypočítajte hodnotu. Za týmto účelom rozdeľte hodnotu napätia postupne o 2, číslo 3,14, hodnoty aktuálnej frekvencie a sily prúdu. Výsledkom bude hodnota indukčnosti pre danú cievku v Henry (H). Dôležité upozornenie: cievku pripájajte len k zdroju striedavý prúd. Aktívny odpor vodiča použitého v cievke by mal byť zanedbateľný.

Meranie indukčnosti elektromagnetu.
Na meranie indukčnosti solenoidu si vezmite pravítko alebo iný nástroj na určenie dĺžok a vzdialeností a určte dĺžku a priemer solenoidu v metroch. Potom spočítajte počet jeho otočení.

Potom nájdite indukčnosť solenoidu. Za týmto účelom zvýšte počet jeho závitov na druhú mocninu, výsledný výsledok vynásobte 3,14, priemer na druhú mocninu a výsledok vydeľte 4. Výsledné číslo vydeľte dĺžkou solenoidu a vynásobte 0,0000012566 ( 1,2566 x 10-6). Toto bude hodnota indukčnosti solenoidu.

Ak je to možné, použite špeciálne zariadenie na určenie indukčnosti tohto vodiča. Je založený na obvode nazývanom AC mostík.

Induktor je schopný akumulovať magnetickú energiu pri prúdení elektrický prúd. Hlavným parametrom cievky je jej indukčnosť. Indukčnosť sa meria v Henry (H) a označuje sa písmenom L.

Budete potrebovať

• Parametre induktora

Inštrukcie

Indukčnosť krátkeho vodiča je určená: L = 2l(ln(4l/d)-1)*(10^-3), kde l je dĺžka vodiča v a d je priemer vodiča v centimetre. Ak je drôt navinutý okolo rámu, vytvorí sa cievka. Magnetický tok sa koncentruje a v dôsledku toho sa zvyšuje indukčnosť.

Indukčnosť cievky je úmerná lineárnym rozmerom cievky, magnetickej permeabilite jadra a druhej mocnine počtu závitov vinutia. Indukčnosť cievky navinutej na toroidnom jadre sa rovná: L = μ0*μr*s*(N^2)/l. V tomto vzorci je μ0 magnetická konštanta, μr je relatívna magnetická permeabilita materiálu jadra v závislosti od frekvencie), s -

Hlavným parametrom charakterizujúcim slučkové cievky, tlmivky a vinutia transformátora je indukčnosť L. Vo vysokofrekvenčných obvodoch sa používajú cievky s indukčnosťou od stotín mikrohenry do desiatok milihenry; cievky používané v nízkofrekvenčných obvodoch majú indukčnosti až stovky a tisíce henry. Odporúča sa merať indukčnosť vysokofrekvenčných cievok, ktoré sú súčasťou oscilačných systémov, s chybou nie väčšou ako 5%; vo väčšine ostatných prípadov je prípustná chyba merania až do 10-20%.

Ryža. 1. Ekvivalentné obvody tlmivky.

Každá cievka sa okrem indukčnosti L vyznačuje aj vlastnou (medzizávitovou) kapacitou CL a aktívnym stratovým odporom RL rozloženým po jej dĺžke. Bežne sa predpokladá, že L, CL a RL sú koncentrované a tvoria uzavretý oscilačný obvod (obr. 1, a) s vlastnou rezonančnou frekvenciou

fL = 1/(LCL) 0,5

V dôsledku vplyvu kapacity CL, keď sa meria pri vysokej frekvencii f, nie je určená skutočná indukčnosť L, ale efektívna alebo dynamická hodnota indukčnosti.

Ld = L/(1-(2*π*f)2 *LC L) = L/(1-f2 /f L2)

ktorá sa môže výrazne líšiť od indukčnosti L nameranej pri nízkych frekvenciách.

So zvyšujúcou sa frekvenciou sa zvyšujú straty v induktoroch v dôsledku povrchového efektu, energetického žiarenia, predpätia v izolácii vinutia a rámu a vírivých prúdov v jadre. Preto efektívny aktívny odpor R d cievky môže výrazne prekročiť jej odpor R L meraný ohmmetrom alebo mostíkom priamy prúd. Faktor kvality cievky závisí aj od frekvencie f:

QL = 2*π*f*Ld/Rd.

Na obr. 1, b, znázorňuje ekvivalentný obvod induktora s prihliadnutím na jeho prevádzkové parametre. Keďže hodnoty všetkých parametrov závisia od frekvencie, odporúča sa testovať cievky, najmä vysokofrekvenčné, pri frekvencii kmitov zdroja zodpovedajúcej ich prevádzkovému režimu. Pri určovaní výsledkov testu sa dolný index „d“ zvyčajne vynecháva.

Na meranie parametrov induktorov sa používajú hlavné metódy voltmeter - ampérmeter, mostík a rezonancia. Pred meraním je potrebné skontrolovať induktor na prerušené obvody a skratované závity. Otvorený obvod sa dá ľahko zistiť pomocou akéhokoľvek ohmmetra alebo sondy, zatiaľ čo identifikácia skratov vyžaduje špeciálny test.

Na jednoduché testy induktorov sa niekedy používajú katódové osciloskopy.

Indikácia skratovaných zákrut

Skontrolujte neprítomnosť skrat Najčastejšie sa to robí umiestnením testovanej cievky v blízkosti inej cievky, ktorá je súčasťou oscilačného obvodu vlastného oscilátora, pričom prítomnosť oscilácií a ich úroveň sa riadi pomocou telefónov, číselníka, elektrónového svetla alebo iného indikátora. . Cievka so skratovanými závitmi zavedie aktívne straty a reaktanciu do obvodu, ktorý je k nej pripojený, čím sa zníži faktor kvality a efektívna indukčnosť obvodu; V dôsledku toho sa oscilácie vlastného oscilátora oslabia alebo dokonca zlyhajú.

Ryža. 2. Schéma merača rezonančnej kapacity s využitím javu absorpcie.

Citlivým zariadením tohto typu môže byť napríklad generátor vyrobený podľa obvodu na obr. 2. Cievka so skratovanými závitmi, privedená do blízkosti cievky slučky L1, spôsobí výrazné zvýšenie údajov mikroampérmetra μA.

Testovacím obvodom môže byť sériový obvod naladený na frekvenciu zdroja energie (pozri „Rádio“, 72-5-54); napätie na prvkoch tohto obvodu, sledované nejakým indikátorom, pod vplyvom skratovaných závitov testovanej cievky klesne v dôsledku rozladenia a narastajúcich strát. Je možné použiť aj symetrický AC mostík, ktorého jedným z ramien by v tomto prípade mala byť komunikačná cievka (namiesto cievky L x); skratované závity skúšaných cievok spôsobia nerovnováhu v mostíku.

Citlivosť testovacieho zariadenia závisí od stupňa spojenia medzi cievkou meracieho obvodu a testovanou cievkou, pre jej zvýšenie je vhodné umiestniť obe cievky na spoločné jadro, ktoré je v tomto prípade otvorené.

Pri absencii špeciálnych prístrojov možno na testovanie vysokofrekvenčných cievok použiť rádiový prijímač. Ten sa naladí na nejakú dobre počuteľnú stanicu, potom sa testovaná cievka umiestni do blízkosti jednej z cievok jej pracovnej slučky, napríklad magnetickej antény (najlepšie na rovnakej osi s ňou). Ak dôjde ku skratovaným otáčkam, hlasitosť sa výrazne zníži. Zníženie hlasitosti môže nastať aj vtedy, ak je frekvencia ladenia prijímača blízka vlastnej frekvencii testovanej cievky. Aby sa predišlo chybám, treba test zopakovať pri ladení prijímača na inú stanicu, dostatočne vzdialenú od prvej frekvenčne.

Meranie indukčností metódou voltmeter-ampérmeter

Voltmeter - ampérmetrová metóda používa sa na meranie relatívne veľkých indukčností pri napájaní meracieho obvodu z nízkofrekvenčného zdroja F = 50...1000 Hz.

Schéma merania je znázornená na obr. 3, A. Impedancia Z induktora sa vypočíta podľa vzorca

Z = (R2+X2) 0,5 = U/I

na základe údajov zariadení na striedavý prúd V ~ a mA ~. Horná (podľa schémy) svorka voltmetra je pripojená k bodu A pri Z<< Z в и к точке b pri Z >> Z a, kde Zin a Za sú celkové vstupné odpory voltmetra V ~ a miliampérmetra mA ~. Ak sú straty malé, t.j. R<< X = 2*π*F*L x , то измеряемая индуктивность определяется формулой

L x ≈ U/(2*π*F*I).

Aby sa zmenšila ich veľkosť, veľké indukčné cievky sa zvyčajne vyrábajú s oceľovými jadrami. Prítomnosť druhého vedie k nelineárnej závislosti magnetického toku od prúdu pretekajúceho cievkou. Tento vzťah sa stáva obzvlášť zložitým pre cievky pracujúce s predpätím, cez ktorých vinutia tečú striedavé aj jednosmerné prúdy. Preto indukčnosť cievok s oceľovými jadrami závisí od hodnoty a charakteru prúdu, ktorý nimi prechádza. Napríklad pri veľkej konštantnej zložke prúdu dochádza k magnetickému nasýteniu jadra a indukčnosť cievky prudko klesá. Okrem toho priepustnosť jadra a indukčnosť cievky závisia od frekvencie striedavého prúdu. Z toho vyplýva, že meranie indukčnosti cievok s oceľovými jadrami sa musí vykonávať za podmienok blízkych ich prevádzkovým podmienkam. V diagrame na obr. 3, A toto je zabezpečené doplnením jednosmerným obvodom znázorneným prerušovanou čiarou. Požadovaný predpäťový prúd sa nastavuje reostatom R2 podľa údajov jednosmerného miliampérmetra mA. Oddeľovací kondenzátor C a tlmivka Dr oddeľujú jednosmerné a striedavé napájacie obvody, čím sa eliminuje vzájomné ovplyvňovanie medzi nimi. AC zariadenia používané v tomto obvode by nemali reagovať na priame zložky prúdu alebo napätia, ktoré merajú; pre voltmeter V ~ sa to dá ľahko dosiahnuť zapojením kondenzátora s kapacitou niekoľkých mikrofarád do série.

Ryža. 3. Schémy merania indukčnosti metódou voltmeter - ampérmeter.

Ďalšia verzia meracieho obvodu, ktorá vám umožňuje zaobísť sa bez miliampérmetra striedavého prúdu, je znázornená na obr. 3, b. V tomto obvode reostaty R1 a R2 (môžu byť nahradené potenciometrami zapojenými paralelne so zdrojmi) nastavujú požadovaný testovací režim pre striedavý a jednosmerný prúd. V polohe spínača 1 IN Voltmeter V ~ meria striedavé napätie U 1 na cievke L x. Keď sa prepínač presunie do polohy 2, hodnota striedavého prúdu v obvode je v skutočnosti riadená úbytkom napätia U 2 na referenčnom rezistore R o. Ak sú straty v cievke malé, t.j. R<< 2*π*F*L x , то измеряемую индуктивность можно рассчитать по формуле

L x ≈ U1*R o /(2*π*F*U2).

Mostová metóda na meranie parametrov tlmiviek. Univerzálne meracie mostíky

Mostíky určené na meranie parametrov tlmiviek sú tvorené dvoma aktívnymi odporovými ramenami, ramenom s meraným objektom, ktorého odpor je spravidla zložitý, a ramenom s reaktívnym prvkom - kondenzátorom alebo tlmivkou.

Ryža. 4. Obvod skladového mostíka na meranie indukčností a stratových odporov.

V meracích mostíkoch typu sklad je výhodné použiť kondenzátory ako reaktívne prvky, pretože v nich môžu byť straty energie zanedbateľné, čo prispieva k presnejšiemu stanoveniu parametrov skúmaných cievok. Schéma takéhoto mostíka je znázornená na obr. 4. Nastaviteľným prvkom je tu kondenzátor C2 s premenlivou kapacitou (alebo zásobník kapacít), posunutý premenným odporom R2; ten slúži na vyrovnanie fázového posunu vytváraného stratovým odporom Rx v indukčnej cievke Lx. Aplikovaním podmienky amplitúdovej rovnováhy (Z 4 Z 2 = Z 1 Z 3) zistíme:

(Rx2+ (2*&pi*F*Lx)2) 0,5: ((1/R2)2+ (2*&pi*F*C2)2) 0,5 = R1R3.

Keďže fázové uhly sú φ1 = φ3 = 0, podmienku fázovej rovnováhy (φ4 + φ2 = φ1 + φ3) možno zapísať ako rovnosť φ4 + φ2 = 0, alebo φ4 = -φ2, alebo tg φ4 = -tg φ2. Vzhľadom na to, že pre rameno s L x platí vzorec (tg φ =X/R) a pre rameno s kapacitou C 2 platí vzorec (tg φ =R/X) pre zápornú hodnotu uhla φ2 , máme

2*&pi*F*L x / R x = 2*&pi*F*C 2 R 2

Spoločným riešením vyššie uvedených rovníc dostaneme:

Lx = C2R1R3; (1)
Rx = R1R3/R2. (2)

Z posledných vzorcov vyplýva, že kondenzátor C2 a rezistor R2 môžu mať stupnice na priame posúdenie hodnôt L x a R x a nimi vykonané úpravy amplitúdy a fázy sú vzájomne nezávislé, čo vám umožňuje rýchlo vyvážiť mostík. .

Na rozšírenie rozsahu nameraných hodnôt sa jeden z odporov R1 alebo R3 zvyčajne vyrába vo forme zásobníka odporu.

Ak je potrebné merať parametre cievok s oceľovými jadrami, mostíkový diagram na obr. 4 je doplnený zdrojom konštantného napätia U o, reostatom R o a jednosmerným miliampérmetrom mA, ktoré slúžia na reguláciu a riadenie predpätia, ako aj tlmivky Dr a kondenzátora C, oddeľujúcich obvody striedavej a jednosmernej zložky.

Ryža. 5. Okruh skladového mostíka na meranie indukčností a faktorov kvality

Na obr. Obrázok 5 znázorňuje schému inej verzie zásobníkového mostíka, v ktorej má kondenzátor C2 konštantnú kapacitu a rezistory R1 a R2 sú brané ako premenné. Rozšírenie meracieho rozsahu sa uskutočňuje zahrnutím rezistorov R3 rôznych hodnôt do mostíka. Zo vzorcov (1) a (2) vyplýva, že úpravy amplitúdy a fázy v tomto obvode sú vzájomne závislé, preto sa vyváženie mostíka dosiahne striedavou zmenou odporov rezistorov R1 a R2. Indukčnosť L x sa hodnotí na stupnici odporu R1, berúc do úvahy multiplikátor určený nastavením prepínača IN. Odčítanie na stupnici odporu R2 sa zvyčajne vykonáva v hodnotách Q cievok

QL = 2*π*F*Lx/Rx = 2*π*F*C2R2.

pri frekvencii F zdroja energie. Platnosť posledného vzorca možno overiť, ak sa ľavá a pravá strana rovnosti (1) rozdelí na zodpovedajúce časti rovnosti (2).

S údajmi uvedenými na diagrame umožňuje merací mostík merať indukčnosti od približne 20 μH do 1, 10, 100 mH; 1 a 10 H (bez oceľových jadier) a faktor kvality do Q L ≈ 60. Zdrojom energie je tranzistorový generátor s frekvenciou kmitov F ≈ 1 kHz. Nesymetrické napätie je zosilnené tranzistorovým zosilňovačom vloženým do TF telefónov. Dvojitý RC filter v tvare T, naladený na frekvenciu 2F ≈ 2 kHz, potláča druhú harmonickú kmitanie zdroja, čo uľahčuje vyváženie mostíka a znižuje chybu merania.

Mostové merače indukčnosti, kapacity a aktívneho odporu majú množstvo identických prvkov. Preto sú často kombinované v jednom zariadení - univerzálnom meracom mostíku. Univerzálne vysoko presné mostíky sú založené na obvodoch obchodu, ako sú tie, ktoré sú znázornené na obr. 5. Obsahujú zdroj konštantného napätia alebo usmerňovač (napájajúci merací obvod R x), nízkofrekvenčný generátor s výstupným výkonom niekoľko wattov, viacstupňový zosilňovač nesymetrického napätia zaťažený na magnetoelektrickom galvanometri; ten sa pri meraní aktívnych odporov započítava priamo do meracej uhlopriečky mostíka. Požadovaný merací obvod je vytvorený pomocou pomerne zložitého spínacieho systému. V takýchto mostoch sa niekedy používajú indikátory logaritmického typu, ktorých citlivosť prudko klesá, ak mostík nie je vyvážený.

Ryža. 6. Schéma univerzálneho reochordového mostíka na meranie odporu, kapacity a indukčnosti

Oveľa jednoduchšie sú univerzálne posuvné mostíky, ktoré merajú parametre rádiových komponentov s chybou rádovo 5-15%. Možná schéma takéhoto mostíka je znázornená na obr. 6. Pre všetky typy meraní je mostík napájaný napätím s frekvenciou približne 1 kHz, ktoré je budené tranzistorovým generátorom vyrobeným podľa indukčného trojbodového obvodu. Indikátor rovnováhy je telefón TF s vysokou impedanciou. Rezistory R2 a R3 sú nahradené drôteným reochordom (alebo častejšie bežným potenciometrom), ktorý umožňuje vyváženie mostíka plynulou zmenou pomeru odporu R2/R3. Tento pomer sa meria na posuvnej stupnici, ktorej rozsah odčítania je zvyčajne obmedzený na krajné hodnoty 0,1 a 10. Nameraná hodnota sa určí s vyváženým mostíkom ako súčin odčítania na posuvnej stupnici a multiplikátor určený nastavením prepínača B. Každému typu a limitu merania zodpovedá zahrnutie do mostíkového obvodu zodpovedajúceho nosného prvku požadovanej hodnoty - kondenzátor C o (C1), rezistor R o (R4) alebo tlmivka L o (L4). ).

Charakteristickým rysom uvažovanej schémy je, že merané prvky R x a L x sú zahrnuté v prvom ramene mosta (s nosnými prvkami R o a L o umiestnenými vo štvrtom ramene) a C x, naopak, v štvrtom ramene (s C o - v prvom ramene). Vďaka tomu sa hodnotenie všetkých meraných veličín vykonáva pomocou podobných vzorcov ako

A X = Ao (R2/R3),

kde A x a A o sú hodnoty zodpovedajúcich meraných a referenčných prvkov.

Variabilný odpor R5 slúži na kompenzáciu fázových posunov a zlepšenie vyváženia mostíka pri meraní indukčností. Na ten istý účel je niekedy v obvode referenčného kondenzátora C zahrnutý premenný odpor s malým odporom okolo meracieho limitu veľkých kapacít, ktoré majú často znateľné straty.

Aby sa eliminoval vplyv ruky operátora, motor šmýkadla je zvyčajne spojený s telom zariadenia.

Merače rezonančnej indukčnosti

Rezonančné metódy umožňujú merať parametre vysokofrekvenčných tlmiviek v rozsahu ich pracovných frekvencií. Schémy a metódy merania sú podobné tým, ktoré sa používajú pri rezonančných meraniach kapacít kondenzátorov, samozrejme s prihliadnutím na špecifiká meraných objektov.

Ryža. 7. Rezonančný obvod na meranie indukčností s odčítaním na stupnici generátora

Študovaný induktor môže byť zahrnutý do vysokofrekvenčného generátora ako prvok jeho oscilačného obvodu; V tomto prípade je indukčnosť L x určená na základe údajov merača frekvencie, ktorý meria frekvenciu oscilácií generátora.

Častejšie sa cievka L x pripája na merací obvod napojený na zdroj vysokofrekvenčných kmitov, napríklad generátor (obr. 2) alebo vstupný obvod rádiového prijímača naladeného na frekvenciu vysielacej stanice (obr. 8). Predpokladajme, že merací obvod pozostáva z väzobnej cievky L s ladiacim jadrom a premenlivým kondenzátorom C o.

Ryža. 8. Schéma merania kapacít rezonančnou metódou pomocou rádiového prijímača

Potom je použiteľná nasledujúca technika merania. Merací obvod pri maximálnej kapacite C o1 kondenzátora C sa nastaví na rezonanciu so známou frekvenciou f zdroja kmitov nastavením indukčnosti L. Potom sa cievka L x pripojí k obvodu v sérii so svojimi prvkami, po čom sa rezonancia obnoví znížením kapacity Co na určitú hodnotu Co2. Nameraná indukčnosť sa vypočíta pomocou vzorca

Lx = * (C01-C02)/(C01C02).

V širokorozsahových rezonančných meračoch je merací obvod tvorený referenčným kondenzátorom CO a cievkou podľa štúdie L x. Obvod je zapojený indukčne, alebo častejšie cez malý kondenzátor C 1 (obr. 7 a 9) s vysokofrekvenčným generátorom. Ak je známa frekvencia oscilácie generátora f 0, ktorá zodpovedá rezonančnému ladeniu obvodu, potom je nameraná indukčnosť určená vzorcom

Lx = 1/[(2*π*fo)2*Co]. (3)

Existujú dve možnosti konštrukcie meracích obvodov. V obvodoch prvej možnosti (obr. 7) sa kondenzátor C o odoberá s konštantnou kapacitou a rezonancia sa dosiahne zmenou nastavenia generátora pracujúceho v plynulom frekvenčnom rozsahu. Každá hodnota L x zodpovedá určitej rezonančnej frekvencii

f 0 = 1/(2*π*(L x C x) 0,5), (4)

preto môže byť kondenzátor slučky generátora vybavený stupnicou v hodnotách L x. Pri širokom rozsahu meraných indukčností musí mať generátor niekoľko frekvenčných podrozsahov so samostatnými stupnicami na odhad L x v každom podrozsahu. Ak zariadenie používa generátor, ktorý má frekvenčnú škálu, potom je možné zostaviť tabuľky alebo grafy na určenie L x z hodnôt f 0 a C o.

Aby sa eliminoval vplyv vlastnej kapacity cievky CL na výsledky merania, musí byť kapacita C o veľká; na druhej strane je žiadúce mať kapacitu Co malú, aby sa pri meraní malých indukčností zabezpečil dostatočne veľký pomer Lx/Co, potrebný na získanie viditeľných hodnôt indikátora pri rezonancii. V praxi berú C o = 500...1000 pF.

Ak vysokofrekvenčný generátor pracuje v obmedzenom frekvenčnom rozsahu, ktorý nie je rozdelený na podrozsahy, potom sa na rozšírenie hraníc merania indukčnosti používa niekoľko prepínateľných kondenzátorov C o; ak sa ich kapacity líšia o faktor 10, potom pri všetkých limitoch možno vykonať hodnotenie L x na rovnakej stupnici generátora s použitím multiplikátorov, ktoré sú násobkami 10. Takáto schéma má však značné nevýhody.

Meranie relatívne veľkých indukčností s značnou vlastnou kapacitou C L prebieha na hranici s malou kapacitou C o a naopak meranie malých indukčností sa uskutočňuje na hranici s veľkou kapacitou C o s nepriaznivým pomerom L x. / C o a nízke rezonančné napätie na obvode.

Ryža. 9. Rezonančný obvod na meranie indukčností s odčítaním na stupnici referenčného kondenzátora

V rezonančných meračoch, ktorých obvody sú vyrobené podľa druhej možnosti (obr. 9), sa indukčnosti merajú pri pevnej frekvencii generátora f 0 . Merací obvod je naladený na rezonanciu s frekvenciou generátora pomocou variabilného kondenzátora C o, ktorého stupnicu podľa vzorca (3) možno priamo odčítať v hodnotách L x. Ak označíme C m a C n maximálnu a počiatočnú kapacitu obvodu a L m a L n maximálnu a najmenšiu hodnotu nameraných indukčností, potom budú limity merania zariadenia obmedzené pomer

Lm/Ln = Cm/Cn.

Typické kondenzátory s premenlivou kapacitou majú kapacitné prekrytie približne 30. Aby sa zmenšila chyba pri meraní veľkých indukčností, počiatočná kapacita C n obvodu sa zvýši zahrnutím dodatočného kondenzátora C d do obvodu, zvyčajne ladiaceho typu.

Ak označíme ΔС o najväčšiu zmenu kapacity kondenzátora C o, ktorá sa rovná rozdielu jeho kapacít v dvoch krajných polohách rotora, potom na získanie zvoleného pomeru L m / L n musí mať obvod počiatočná kapacita

Cn = AC°: (Lm/Ln-1). (5)

Napríklad s AC o = 480 pF a pomerom L m / L n = 11 dostaneme C n = 48 pF. Ak sú hodnoty C n a L m / L n vo výpočte počiatočnými údajmi, potom je potrebné použiť kondenzátor C o, ktorý má kapacitný rozdiel

ACo > Cn (Lm/Ln-1).

Pre veľké hodnoty C n a L m / L n môže byť potrebné použiť dvojitý alebo trojitý blok variabilných kondenzátorov.

Frekvencia f 0, pri ktorej musí generátor pracovať, je určená vzorcom (4), keď sa do neho dosadia hodnoty L m a C n alebo L n a C m, aby sa rozšíril celkový rozsah merania, generátor sa prevádzkuje pri niekoľkých prepínateľné pevné frekvencie. Ak sa susedné frekvencie generátora líšia faktorom 10 0,5 ≈ 3,16, potom pri všetkých limitoch môžete použiť všeobecnú stupnicu indukčnosti kondenzátora C o s multiplikátormi, ktoré sú násobkami 10 a sú určené nastavením frekvenčného spínača (obr. 9). Hladké prekrytie celého rozsahu meraných indukčností je zabezpečené pri pomere kapacít obvodu C m / C n ≥ 10. Ak je kondenzátor Co logaritmického typu, potom je stupnica indukčnosti blízka lineárnej.

Namiesto generátora s pevnou frekvenciou môžete použiť merací generátor s plynulou zmenou frekvencie, ktorá sa nastavuje v závislosti od požadovanej hranice pre meranie indukčností.

Rezonančné obvody na meranie indukčnosti a kapacity sú často kombinované v jednom zariadení, pretože majú množstvo identických prvkov a podobnú meraciu techniku.

Príklad. Vypočítajte merač rezonančnej indukčnosti pracujúci podľa obvodu na obr. 9, pre rozsah merania 0,1 μH - 10 mH pri použití duálneho bloku variabilných kondenzátorov, ktorých kapacita sekcií sa dá meniť od 15 do 415 pF.

Riešenie
1. Najväčšia zmena kapacity obvodu ΔС o = 2*(415-15) = 800 pF.

2. Zvoľte pomer L m / L n = 11. Potom bude mať zariadenie päť limitov merania: 0,1-1,1; 1-11; 10-110; 100-1100 uH a 1-11 mH.

3. Podľa (5) musí mať obvod počiatočnú kapacitu C n = 800/10 = 80 pF. Berúc do úvahy počiatočnú kapacitu kondenzátorového bloku rovnajúcu sa 30 pF, zaraďujeme do obvodu ladiaci kondenzátor C d s maximálnou kapacitou 50...80 pF.

4. Maximálna kapacita obvodu C m = C n + ΔC o = 880 pF.

5. Podľa (4) pri prvom limite merania musí generátor pracovať na frekvencii
f01 = 1/(2*π*(LnCm) 0,5) ≈ 0,16*(0,1*10^-6*880*10^-12) ≈ 17 MHz.
Pre ostatné limity merania nájdeme: f 02 = 5,36 MHz; f03 = 1,7 MHz; f04 = 536 kHz; f05 = 170 kHz.

6. Vykonáme stupnicu indukčnosti pre hranicu merania 1-11 μH.

Q-metre (kumetre)

Prístroje určené na meranie kvalitatívneho faktora prvkov vysokofrekvenčných obvodov sa často nazývajú kumetre. Činnosť komérov je založená na využití rezonančných javov, čo umožňuje spojiť meranie činiteľa kvality s meraním indukčnosti, kapacity, vlastnej rezonančnej frekvencie a množstva ďalších parametrov skúšaných prvkov.

Kumeter, ktorého zjednodušená schéma je znázornená na obr. 10, obsahuje tri hlavné komponenty: generátor vysoká frekvencia, merací obvod a indikátor rezonancie. Generátor pracuje v širokom, plynulo sa prekrývajúcom frekvenčnom rozsahu, napríklad od 50 kHz do 50 MHz; to umožňuje vykonávať mnohé merania pri prevádzkovej frekvencii skúšaných prvkov.

Sledovaná tlmivka Lx, Rx cez svorky 1 a 2 je zapojená do meracieho obvodu v sérii s referenčným kondenzátorom s premenlivou kapacitou Co a väzbovým kondenzátorom C2; kapacita druhého musí spĺňať podmienku: C 2 >> C o.m, kde C o.m je maximálna kapacita kondenzátora C o. Cez kapacitný delič C 1, C 2 s veľkým deliacim koeficientom

N = (C2 + C1)/C1

Z generátora sa do obvodu zavedie referenčné napätie U o požadovanej vysokej frekvencii f. Prúd vznikajúci v obvode vytvára úbytok napätia U C na kondenzátore C o, ktorý sa meria vysokofrekvenčným voltmetrom V2.

Vstupný odpor voltmetra V2 v rámci pracovných frekvencií merača musí byť veľmi vysoký. Ak je citlivosť dostatočne vysoká, pripojí sa voltmeter k meraciemu obvodu cez kapacitný delič napätia, ktorého vstupná kapacita sa berie do úvahy ako zložka počiatočnej kapacity kondenzátora C o. Keďže všetky kondenzátory, ktoré sú súčasťou meracieho obvodu, majú veľmi malé straty, môžeme predpokladať, že aktívny odpor obvodu je určený hlavne stratovým odporom R x skúmanej cievky.

Ryža. 10. Zjednodušená schéma zapojenia

Zmenou kapacity kondenzátora C o sa merací obvod naladí na rezonanciu s frekvenciou generátora f podľa maximálnych hodnôt voltmetra V2. V tomto prípade bude obvodom tiecť prúd I p ≈ U o / R x, ktorý vytvorí pokles napätia na kondenzátore

Uc = Ip/(2*π*f*Co) ≈ Uo/(2*π*f*C o Rx).

Ak vezmeme do úvahy, že pri rezonancii 1/(2*π*f*С о) = 2*&pi*f*L x nájdeme

UC ≈ U o (2*π*f*L x)/R x = U o QL,

kde Q L = (2*π*f*L x)/R x je činiteľ kvality cievky L x pri frekvencii f. V dôsledku toho sú hodnoty voltmetra V2 úmerné faktoru kvality Q L. Pri pevnom napätí U o môže byť stupnica voltmetra lineárne kalibrovaná v hodnotách Q L ≈ U C / U o. Napríklad pri U o = 0,04 V a limite merania voltmetra U p = 10 V budú napätia na vstupe voltmetra 2, 4, 6, 8 a 10 V zodpovedať faktoru kvality Q L rovnému 50, 100. , 150, 200 a 250.

Menovité napätie U o sa nastavuje úpravou režimu koncového stupňa generátora. Toto napätie je monitorované podľa údajov vysokofrekvenčného voltmetra V1, ktorý meria napätie U 1 = U o N na výstupe generátora. Napríklad, ak je stupnica faktora kvality voltmetra V2 vytvorená pri napätí Uo = 0,04 V a deliaci koeficient N = 20, potom sa napätie na výstupe generátora musí udržiavať na U x = 0,04 * 20 = 0,8 V. Hranica merania voltmetra V1 musí mierne prekročiť vypočítanú hodnotu napätia U 1 a rovná sa napríklad 1 V.

Zvýšenie hornej hranice pre meranie faktorov kvality sa dosiahne znížením napätia U o na niekoľkonásobne menšiu hodnotu ako je nominálna hodnota. Predpokladajme, že pri napätí U o = 0,04 V sa poskytuje priame odčítanie činiteľa kvality na hodnotu Q L = 250. Ak napätie U o znížime na polovicu, na 0,02 V, potom sa ručička voltmetra V2 vychýli. na plný rozsah pri faktore kvality Q L = U p / U o = 10/0,02 = 500. Na štvornásobné zvýšenie horného limitu merania na hodnotu Q L = 1000 by sa teda merania mali vykonávať pri napätí U o = 40/4 = 10 mV.

Napätie U o je možné znížiť na požadovanú hodnotu dvoma spôsobmi: zmenou deliaceho koeficientu N spínaním kondenzátorov C 1 rôznych hodnôt alebo úpravou výstupného napätia U 1 generátora. Pre pohodlie merania vysokokvalitných faktorov je voltmeter V1 (alebo prepínač deliaceho faktora) vybavený stupnicou (označením), na ktorej je údaj, charakterizujúci stupeň zníženia napätia Uo v porovnaní s jeho nominálnou hodnotou, multiplikátorom. na stupnici faktora kvality voltmetra V2.

Na kontrolu činnosti merača a rozšírenie jeho možností sa používajú podporné cievky L o so známou indukčnosťou a faktorom kvality. Spravidla ide o sústavu niekoľkých vymeniteľných cievok L o, ktoré spolu s premenným kondenzátorom C o zabezpečujú rezonančné ladenie meracieho obvodu v celom rozsahu pracovných frekvencií generátora.

Pri meraní faktor kvality induktorov Q L 10-15 minút pred začatím práce zapnite napájanie zariadenia a nalaďte generátor na požadovanú frekvenciu. Po zahriatí sú voltmetre V1 a V2 nastavené na nulu. Skúšaná cievka je pripojená na svorky 1 a 2. Postupným zvyšovaním výstupného napätia generátora sa ručička voltmetra V1 vychýli na nominálnu úroveň. Kondenzátor Co ladí obvod do rezonancie s frekvenciou generátora. Ak zároveň ručička voltmetra V2 prekročí stupnicu, výstupné napätie generátor je znížený. Hodnota faktora kvality Q L sa určí ako súčin hodnôt na stupnici faktora kvality voltmetra V2 a na stupnici multiplikátora voltmetra V1.

Faktor kvality oscilačného obvodu Q K sa meria v rovnakom poradí pripojením cievky obvodu na svorky 1 a 2 a jej kondenzátora na svorky 3 a 4. V tomto prípade je kondenzátor C o nastavený do polohy minimálnej kapacity. Ak má kondenzátor skúmaného obvodu premenlivú kapacitu, potom sa používa na vyladenie obvodu do rezonancie pri požadovanej frekvencii generátora f; ak je tento kondenzátor konštantný, potom sa rezonančné ladenie vykoná zmenou frekvencie generátora.

Meranie meračom indukčnosť cievky Lx sa vyrába spôsobom diskutovaným vyššie v súvislosti so schémou na obr. 9. Generátor je naladený na referenčnú frekvenciu, zvolenú podľa tabuľky v závislosti od očakávanej hodnoty L x. Skúšaná cievka je pripojená na svorky 1 a 2. Merací obvod sa nastaví na rezonanciu s kondenzátorom C o, na špeciálnej stupnici ktorého sa posudzuje hodnota L x s prihliadnutím na hodnotu delenia uvedenú v tabuľke. Zároveň je možné určovať zmenou parametrov obrysu vlastnú kapacitu cievky CL. Pre dve ľubovoľné hodnoty kapacít C 01 a C 02 kondenzátora C sa zmenou nastavení generátora zistia rezonančné frekvencie obvodu f 1 a f 3. Požadovaná kapacita

CL = (C 02 f 4 2 -C 01 f 1 2): (f 1 2 - f 2 2)

Odmerné nádoby s meračom sa vykonávajú substitučnou metódou. Testovaný kondenzátor Cx je pripojený na svorky 3 a 4 a jedna z podporných cievok Lo je pripojená na svorky 1 a 2, čím sa zabezpečuje rezonančné ladenie obvodu vo zvolenom frekvenčnom rozsahu. Zároveň môžete určiť stratový tangent (faktor kvality) kondenzátora:

tan δ = 1/(2*π*f*C x Rp)

(kde R p je stratový odpor). Za týmto účelom s dvoma hodnotami kapacít C 01 a C 02, ktoré zodpovedajú rezonančným nastaveniam obvodu bez kondenzátora C x a keď je tento pripojený, nájdite faktory kvality obvodu Q 1 a Q 2 a potom vykonajte výpočet pomocou vzorca

tg δ = Q 1 Q 2 / (Q 1 - Q 2) * (C 01 - C 02) / C 01

V prípade potreby je možné použiť generátor kumeter ako merací generátor a elektronické voltmetre možno použiť na meranie napätí v širokom frekvenčnom rozsahu.