Как проверить индуктивность мультиметром: подробное руководство по измерению

Как правильно измерить индуктивность катушки с помощью мультиметра. Какие виды мультиметров подходят для этой задачи. Что нужно знать перед началом измерений. Как интерпретировать полученные результаты.

Принцип измерения индуктивности мультиметром

Измерение индуктивности катушек и других элементов электрических схем — важная задача при разработке и ремонте электронных устройств. Мультиметр является универсальным прибором, который при правильном использовании позволяет выполнить такие измерения. Рассмотрим основные принципы и методы проверки индуктивности с помощью мультиметра.

Что такое индуктивность и зачем ее измерять?

Индуктивность — это способность проводника создавать магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Измеряется в генри (Гн). Знание точного значения индуктивности необходимо при:

• Проектировании и настройке резонансных контуров
• Расчете фильтров и трансформаторов
• Диагностике неисправностей в электронных схемах
• Подборе замены вышедших из строя компонентов

Можно ли измерить индуктивность обычным мультиметром?

Большинство базовых моделей мультиметров не имеют специального режима для прямого измерения индуктивности. Однако существует несколько косвенных методов определения этого параметра с помощью стандартных функций прибора:

1. Измерение сопротивления катушки на постоянном токе
2. Измерение реактивного сопротивления на переменном токе
3. Использование резонансного метода

Рассмотрим каждый из этих способов подробнее.

Подготовка к измерению индуктивности

Перед началом измерений необходимо выполнить несколько подготовительных шагов:

1. Убедиться, что катушка отключена от схемы и разряжена
2. Проверить целостность обмотки омметром
3. Очистить выводы катушки от окислов и загрязнений
4. Подготовить необходимые соединительные провода
5. Выбрать подходящий диапазон измерений на мультиметре

Тщательная подготовка поможет получить более точные результаты измерений.

Методы измерения индуктивности мультиметром

Измерение по сопротивлению постоянному току

Этот метод основан на том, что индуктивность катушки пропорциональна квадрату числа витков и обратно пропорциональна ее активному сопротивлению. Порядок измерения:

1. Измерить сопротивление катушки омметром
2. Рассчитать индуктивность по формуле L = kR, где k — конструктивный коэффициент катушки

Недостаток метода — необходимость знать коэффициент k для конкретной катушки.

Измерение реактивного сопротивления

Более точный способ, основанный на измерении полного сопротивления катушки на переменном токе:

1. Подключить к катушке генератор синусоидального сигнала известной частоты
2. Измерить напряжение и ток через катушку
3. Рассчитать индуктивность по формуле L = Z / (2πf), где Z — полное сопротивление, f — частота

Метод требует дополнительного оборудования, но дает хорошую точность.

Использование специальных приставок для измерения индуктивности

Для расширения возможностей обычного мультиметра можно использовать специальные приставки-измерители индуктивности. Такие устройства позволяют напрямую определять значение индуктивности в широком диапазоне.

Принцип работы приставки для измерения индуктивности

Типичная приставка содержит генератор стабильной частоты и схему сравнения. Принцип ее работы:

1. Генератор вырабатывает сигнал заданной частоты
2. Этот сигнал подается на измеряемую катушку
3. Схема сравнения анализирует падение напряжения на катушке
4. Микроконтроллер рассчитывает значение индуктивности
5. Результат выводится на дисплей мультиметра

Сборка простейшей приставки своими руками

Для самостоятельной сборки измерителя индуктивности понадобятся:

• Генератор на микросхеме NE555
• Операционный усилитель
• Набор конденсаторов и резисторов
• Печатная плата
• Корпус

Схема собирается по типовой документации, которую можно найти в радиолюбительских журналах или интернете.

Особенности измерения индуктивности разных типов катушек

При измерении индуктивности различных катушек следует учитывать их особенности:

Измерение индуктивности трансформаторов

Для трансформаторов измеряют индуктивность каждой обмотки отдельно. Важно учитывать взаимную индуктивность обмоток.

Проверка катушек реле и контакторов

У этих устройств измеряют индуктивность обмотки управления. Следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить контакты.

Тестирование дросселей и чок-катушек

Эти элементы часто имеют ферромагнитный сердечник, что влияет на их индуктивность. Измерения проводят при разных токах подмагничивания.

Интерпретация результатов измерений

После получения численного значения индуктивности важно правильно его интерпретировать:

1. Сравнить с номинальным значением для данного типа катушки
2. Учесть допустимый разброс параметров (обычно ±5-10%)
3. Проанализировать влияние температуры и других факторов
4. При отклонении более 20% вероятна неисправность катушки

Помните, что точность измерения зависит от используемого метода и качества прибора.

Распространенные ошибки при измерении индуктивности

Чтобы получить достоверные результаты, избегайте следующих ошибок:

• Измерение без предварительной проверки целостности обмотки
• Неправильный выбор диапазона измерений
• Игнорирование влияния паразитной емкости
• Измерение индуктивности катушки, подключенной к схеме
• Неучет температурной зависимости индуктивности

Соблюдение правил измерения поможет избежать этих ошибок.

Альтернативные методы определения индуктивности

Помимо использования мультиметра, существуют и другие способы измерения индуктивности:

Измерение с помощью осциллографа

Метод основан на анализе формы сигнала при подаче на катушку прямоугольных импульсов. Позволяет оценить не только индуктивность, но и добротность катушки.

Использование LCR-метров

Специализированные приборы для точного измерения индуктивности, емкости и сопротивления. Дают высокую точность, но стоят дороже мультиметров.

Программные методы расчета

Существуют компьютерные программы, позволяющие рассчитать индуктивность катушки по ее геометрическим размерам и параметрам намотки.

Практические советы по измерению индуктивности

Для получения наиболее точных результатов следуйте этим рекомендациям:

• Проводите измерения при комнатной температуре
• Используйте экранирование для защиты от внешних полей
• Применяйте четырехпроводную схему подключения для больших катушек
• Периодически калибруйте измерительные приборы
• Для ответственных измерений используйте несколько методов

Соблюдение этих правил поможет повысить достоверность измерений индуктивности.

Правила измерения индуктивности с помощью мультиметра, подключение приставки

При работе с любыми электроприборами или токопроводящими деталями, наличие измерительной аппаратуры является необходимым, будь то амперметр, вольтметр или омметр. Но для того чтобы не покупать все эти устройства, лучше обзавестись мультиметром.

Мультиметр является универсальным измерительным аппаратом, который позволяет измерить любую характеристику электричества. Мультиметры бывают аналоговые и цифровые.

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло.

Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами.

Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний.

Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363.

Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей.

Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h31Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%.

Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Контактные провода к плате (позиция Х1) можно припаять или подключать при помощи пружинящих зажимов для «акустических» проводов. Разъем Х3 предназначен для подключения приставки к мультиметру (частотомеру).

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Корпус приставки к мультиметру

Корпус можно сделать из уже готового короба подходящего размера или сделать короб самостоятельно. Материал можно выбрать любой, например, пластик или тонкий стеклотекстолит. Короб делается под размер платы, и в нем подготавливаются отверстия для ее крепления. Также делаются отверстия для подключения проводки. Все фиксируется небольшими шурупами.

Питание приставки осуществляется от сети при помощи блока питания с напряжением в 12 В.

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн).

Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%.

По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

1. Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
2. Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
3. В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

Как замерить индуктивность катушки мультиметром

При работе с любыми электроприборами или токопроводящими деталями, наличие измерительной аппаратуры является необходимым, будь то амперметр, вольтметр или омметр. Но для того чтобы не покупать все эти устройства, лучше обзавестись мультиметром.

Мультиметр является универсальным измерительным аппаратом, который позволяет измерить любую характеристику электричества. Мультиметры бывают аналоговые и цифровые.

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло.

Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами.

Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний.

Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363.

Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей.

Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h31Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%.

Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Контактные провода к плате (позиция Х1) можно припаять или подключать при помощи пружинящих зажимов для «акустических» проводов. Разъем Х3 предназначен для подключения приставки к мультиметру (частотомеру).

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Корпус приставки к мультиметру

Корпус можно сделать из уже готового короба подходящего размера или сделать короб самостоятельно. Материал можно выбрать любой, например, пластик или тонкий стеклотекстолит. Короб делается под размер платы, и в нем подготавливаются отверстия для ее крепления. Также делаются отверстия для подключения проводки. Все фиксируется небольшими шурупами.

Питание приставки осуществляется от сети при помощи блока питания с напряжением в 12 В.

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн).

Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%.

По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

1. Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
2. Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
3. В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

При работе с любыми электроприборами или токопроводящими деталями, наличие измерительной аппаратуры является необходимым, будь то амперметр, вольтметр или омметр. Но для того чтобы не покупать все эти устройства, лучше обзавестись мультиметром.

Мультиметр является универсальным измерительным аппаратом, который позволяет измерить любую характеристику электричества. Мультиметры бывают аналоговые и цифровые.

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло.

Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами.

Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний.

Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363.

Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей.

Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h31Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%.

Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Контактные провода к плате (позиция Х1) можно припаять или подключать при помощи пружинящих зажимов для «акустических» проводов. Разъем Х3 предназначен для подключения приставки к мультиметру (частотомеру).

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Корпус приставки к мультиметру

Корпус можно сделать из уже готового короба подходящего размера или сделать короб самостоятельно. Материал можно выбрать любой, например, пластик или тонкий стеклотекстолит. Короб делается под размер платы, и в нем подготавливаются отверстия для ее крепления. Также делаются отверстия для подключения проводки. Все фиксируется небольшими шурупами.

Питание приставки осуществляется от сети при помощи блока питания с напряжением в 12 В.

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн).

Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%.

По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

1. Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
2. Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
3. В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

Сегодня на рынке много сравнительно дешевых цифровых мультиметров измеряющих сопротивления в широких пределах и емкости конденсаторов до 20 мкФ и более. Однако приборы, измеряющие индуктивности сравнительно дороги, да и нужны они не каждый день.

Электрику-ремонтнику довольно частот приходится измерять индуктивность катушек реле, обмоток трансформаторов и т. п. для определения их исправности. При этом самостоятельное изготовление прибора или приставки для измерения индуктивности затрудняется том, что для него требуется источника питания и частотомер для настройки генератора. Надо отметить, что в таких приборах (приставках) предлагаемых в различных источниках стабильность частоты и амплитуды генератора не высока. Отсюда и точность измерений также не высока.

Предлагается предельно простой прибор на базе компьютера и цифрового вольтметра позволяющий измерять индуктивности от 10 мкГн до 1 Гн и емкости от 10 пФ до 1 мкФ с достаточно высокой точностью, которая определяется точностью вольтметра.

Как известно, импеданс индуктивности описывается формулой:

Перепишем формулу следующим образом:

Z_L = kL где k = 2πf — коэффициент пропорцио­нальности.

Для упрощения процесса измерения, рассчитаем f таким образом чтобы k равнялся ровно 100000:

f = к/2π = 100000/6,2831853 = 15915,4943 Гц.

Как видим, для k = 10000 необходима частота 1591,5 Гц, а для k = 1000 — 159,15 Гц.

Принцип работы измерителя индуктивностей показан на рис.1, а на рис.2 — измерителя емкости. В обоих случаях компьютер (точнее его зву­ковая карта) выступает в качестве генератора высокостабильного по частоте и напряжению тестового сигнала, а мультиметр — в качестве вольтметра переменного тока.

Если сопротивление источника сигнала превышает сопротивление нагрузки в 10 раз и более можно считать что данный источник сигнала является источником тока. Для выполнения этого условия, комплексное сопротивление измеряемой индуктивности не должно превышать 1/10 резистора R1.

Выходное напряжение генератора должно быть равно 1 В (действующее значение), при этом напряжение на измеряемой индуктивности не должно превышать 100 мВ.

Милливольтметр U2 используется на пределе 100 мВ. В качестве источника сигнала используется звуковая карта компьютера (ноутбука). При этом, в качестве тестовых сигналов используются wav-файлы записанные с помощью аудиоредактора (например, GoldWav) с уровнем 0 дБ. Выходное напряжение звуковой карты как правило несколько больше 1 В. Требуемое напряжение выставляют регулятором громкости. Если оно все же меньше 1 В (что может быть в некоторых ноутбуках), то придется использовать поправочный коэффициент, что вносит некоторые неудобства при измерениях. Предположим выходное напряжение звуковой карты равно 0,91 В. В этом случае поправочный коэффициент равен k = 1/0,91 = 1,1.

Упрощенный вариант прибора показан на рис.З, на котором включенный как вольтметр цифровой мультиметр с автоматическим переключением диапазонов показан как стрелочный прибор.

Пределы измерения с помощью этого прибора сведены в таблицу.

Для оперативного переключения резисторов можно использовать переключатель на 3 положения. Пределы измерения можно расширить если дополнительно использовать резисторы 100 кОм и 1 МОм.

При показаниях вольтметра меньше 10 мВ и больше 100 мВ для повышения точности измерений следует перейти на другой диапазон. Это может быть сделано двумя способами: изменением частоты и переключением номинала резистора.

Если при измерении индуктивности напряжение на проверяемой индуктивности больше 100 мВ, то необходимо увеличить резистор или снизить частоту сигнала и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Если при измерении емкости показания прибора больше 100 мВ, то необходимо уменьшить резистор или повысить частоту и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Частота тест сигнала, Гц	Диапазон измерения индуктивностей и емкостей при сопротивлении резистора R1
	100	1к	10к
15915	10…100 мкГн	0,1…1 мГн	1…10 мГн
	1…10 нф	100…1000 пф	10…100 пф
1591,5	0,1…1 мГн	1…10 мГн	10…100 мГн
	10…100 нФ	1…10 нф	10…1000пФ
159,15	1…10 мГн	10…100 мГн	0,1…1 Гн
	0,1…1 мкФ	10…100 нф	1…10 нф

Конструкция упрощенного измерителя

Для его изготовления понадобится кабель с разъемом minijack, например, от вышедших из строя телефонов плеера. Если требуется измеритель индуктивности в пределах 0,1… 100 мГн то можно обойтись всего одним резистором 1 кОм и тремя файлами указанных выше сигналов.

На рис.4 показан такой измеритель с двумя резисторами типа СМД номиналами 1 кОм и 10 кОм, при этом пределы измерения расширяются на порядок.

Автор: Александр Петров, г. Могилев

Как измерить индуктивность с помощью мультиметра Актаком АМ-1083?

Цифровой мультиметр АМ-1083 обладая широким спектром функций, может использоваться как в профессиональной деятельности, так и в бытовых условиях. С его помощью можно измерять величины силы постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивления, ёмкости, проводить тестирование диодов, применять для прозванивания цепей, измерять температуру компонентов и многое другое. При этом частотный диапазон при измерении тока и напряжения составляет 40…400 Гц, а измерение силы тока возможно до 20А. Мультиметр имеет защиту от неправильного подключения и от высокого напряжения, а экранированный корпус и защитный хольстер позволяет использовать прибор в неблагоприятных условиях.

Мультиметр АМ-1083 активно используют:

• сервисные службы,

• мастерские по ремонту бытовой техники и аппаратуры

• эксплуатационные службы

Как измерить индуктивность с помощью мультиметра АМ-1083?

1. Включите прибор кнопкой «Power».

2. Подключите измерительные щупы к разъёмам «COM» и «mA/Lx».

3. Переведите поворотный переключатель в соответствующий диапазон измерения индуктивности.

4. Подключите измерительные щупы к двум контактам катушки индуктивности.

Обратите внимание!

Если индуктивность выходит за пределы выбранного диапазона, на экране будет показан символ «OL», после чего необходимо перейти к большему диапазону.

Величины измеренных индуктивностей могут различаться для разных компонентов, если их импедансы различаются.

В диапазоне 2 мГн сначала необходимо закоротить измерительные щупы и измерить индуктивность проводов, а затем вычесть её из конечного результата измерения.

Точность измерения не гарантируется при измерении малых индуктивностей в старших диапазонах.

Подробнее с техническими характеристиками мультиметра АМ-1083 можно ознакомиться здесь.

На странице мультиметра АМ-1083 приводится подробная инструкция по проведению измерений прибором, а также ответы на часто задаваемые вопросы, касающиеся устройства и применения прибора.

Мультиметр АМ-1083 включен в Госреестр СИ РФ (номер 47619-11) и может применяться в сфере метрологического контроля и надзора.

Мультиметр АМ-1083 уже доступен к поставке со склада! Вам достаточно просто нажать кнопку «Купить» и завтра Ваши задачи будут решены!

Измерение индуктивности и емкости с помощью мультиметра и компьютера — Меандр — занимательная электроника

Сегодня на рынке много сравнительно дешевых цифровых мультиметров измеряющих сопротивления в широких пределах и емкости конденсаторов до 20 мкФ и более. Однако приборы, измеряющие индуктивности сравнительно дороги, да и нужны они не каждый день.

Электрику-ремонтнику довольно частот приходится измерять индуктивность катушек реле, обмоток трансформаторов и т. п. для определения их исправности. При этом самостоятельное изготовление прибора или приставки для измерения индуктивности затрудняется том, что для него требуется источника питания и частотомер для настройки генератора. Надо отметить, что в таких приборах (приставках) предлагаемых в различных источниках стабильность частоты и амплитуды генератора не высока. Отсюда и точность измерений также не высока.

Предлагается предельно простой прибор на базе компьютера и цифрового вольтметра позволяющий измерять индуктивности от 10 мкГн до 1 Гн и емкости от 10 пФ до 1 мкФ с достаточно высокой точностью, которая определяется точностью вольтметра.

Как известно, импеданс индуктивности описывается формулой:

Z_L = 2πf L .

Перепишем формулу следующим образом:

Z_L = kL где k = 2πf — коэффициент пропорцио­нальности.

Для упрощения процесса измерения, рассчитаем f таким образом чтобы k равнялся ровно 100000:

f = к/2π = 100000/6,2831853 = 15915,4943 Гц.

Как видим, для k = 10000 необходима частота 1591,5 Гц, а для k = 1000 — 159,15 Гц.

Принцип работы измерителя индуктивностей показан на рис.1, а на рис.2 — измерителя емкости. В обоих случаях компьютер (точнее его зву­ковая карта) выступает в качестве генератора высокостабильного по частоте и напряжению тестового сигнала, а мультиметр — в качестве вольтметра переменного тока.

Рис. 1

Если сопротивление источника сигнала превышает сопротивление нагрузки в 10 раз и более можно считать что данный источник сигнала является источником тока. Для выполнения этого условия, комплексное сопротивление измеряемой индуктивности не должно превышать 1/10 резистора R1.

Рис. 2

Выходное напряжение генератора должно быть равно 1 В (действующее значение), при этом напряжение на измеряемой индуктивности не должно превышать 100 мВ.

Милливольтметр U2 используется на пределе 100 мВ. В качестве источника сигнала используется звуковая карта компьютера (ноутбука). При этом, в качестве тестовых сигналов используются wav-файлы записанные с помощью аудиоредактора (например, GoldWav) с уровнем 0 дБ. Выходное напряжение звуковой карты как правило несколько больше 1 В. Требуемое напряжение выставляют регулятором громкости. Если оно все же меньше 1 В (что может быть в некоторых ноутбуках), то придется использовать поправочный коэффициент, что вносит некоторые неудобства при измерениях. Предположим выходное напряжение звуковой карты равно 0,91 В. В этом случае поправочный коэффициент равен k = 1/0,91 = 1,1.

Упрощенный вариант прибора показан на рис.З, на котором включенный как вольтметр цифровой мультиметр с автоматическим переключением диапазонов показан как стрелочный прибор.

Рис. 3

Пределы измерения с помощью этого прибора сведены в таблицу.

Для оперативного переключения резисторов можно использовать переключатель на 3 положения. Пределы измерения можно расширить если дополнительно использовать резисторы 100 кОм и 1 МОм.

При показаниях вольтметра меньше 10 мВ и больше 100 мВ для повышения точности измерений следует перейти на другой диапазон. Это может быть сделано двумя способами: изменением частоты и переключением номинала резистора.

Если при измерении индуктивности напряжение на проверяемой индуктивности больше 100 мВ, то необходимо увеличить резистор или снизить частоту сигнала и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Если при измерении емкости показания прибора больше 100 мВ, то необходимо уменьшить резистор или повысить частоту и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Частота тест сигнала, Гц	Диапазон измерения индуктивностей и емкостей при сопротивлении резистора R1
	100	1к	10к
15915	10…100 мкГн	0,1…1 мГн	1…10 мГн
	1…10 нф	100…1000 пф	10…100 пф
1591,5	0,1…1 мГн	1…10 мГн	10…100 мГн
	10…100 нФ	1…10 нф	10…1000пФ
159,15	1…10 мГн	10…100 мГн	0,1…1 Гн
	0,1…1 мкФ	10…100 нф	1…10 нф

Конструкция упрощенного измерителя

Для его изготовления понадобится кабель с разъемом minijack, например, от вышедших из строя телефонов плеера. Если требуется измеритель индуктивности в пределах 0,1… 100 мГн то можно обойтись всего одним резистором 1 кОм и тремя файлами указанных выше сигналов.

На рис.4 показан такой измеритель с двумя резисторами типа СМД номиналами 1 кОм и 10 кОм, при этом пределы измерения расширяются на порядок.

Рис. 4

Автор: Александр Петров, г. Могилев

Измерение тока с индукции. Как измерить емкость и индуктивность с помощью осциллографа. Измерение индуктивностей методом вольтметра

Катушки индуктивности – это элементы, в маркировке которых параметры обыкновенно не указаны. К тому же, зачастую катушки наматывают независимо. В обоих случаях определить индуктивность катушки дозволено только путем ее измерения. Оно может быть осуществлено разными способами, полагающими использование разного по трудности оборудования. Некоторые из этих способов заботливы и требуют вычислений. Но прямопоказывающие LC-метры свободны от данных недостатков разрешают измерять индуктивность стремительно и без дополнительных рассчетов.

Вам понадобится

• Прямопоказывающий LC-метр либо мультиметр с функцией измерения индуктивности

Инструкция

1. Приобретите LC-метр. В большинстве случаев, они схожи на обыкновенные мультиметры. Существуют также мультиметры с функцией измерения индуктивности – такой прибор вам тоже подойдет. Всякий из этих приборов дозволено купить в специализированных магазинах, торгующих электронными компонентами.

2. Обесточьте плату, на которой находится катушка. При необходимости, разрядите конденсаторы на плате. Выпаяйте катушку, индуктивность которой требуется измерить, из платы (если этого не сделать, в измерение будет внесена приметная погрешность), а после этого подключите к входным гнездам прибора (к каким именно, указано в его инструкции). Переключите прибор на самый точный предел, обыкновенно обозначенный как “2 mH”. Если индуктивность катушки поменьше 2-х миллигенри, то она будет определена и показана на индикаторе, позже чего измерение дозволено считать завершенным. Если же она огромнее этой величины, прибор покажет перегрузку – в старшем разряде появится единица, а в остальных – пробелы.

3. В случае если измеритель показал перегрузку, переключите прибор на дальнейший, больше дерзкий предел – “20 mH”. Обратите внимание на то, что десятичная точка на индикаторе переместилась – изменился масштаб. Если измерение и в данный раз не увенчалось фурором, продолжайте переключать пределы в сторону больше дерзких до тех пор, пока перегрузка не исчезнет. Позже этого прочитайте итог. Посмотрев после этого на переключатель, вы узнаете, в каких единицах данный итог выражен: в генри либо в миллигенри.

4. Отключите катушку от входных гнезд прибора, позже чего впаяйте обратно в плату.

5. Если прибор показывает нуль даже на самом точном пределе, то катушка либо имеет дюже малую индуктивность , либо содержит короткозамкнутые витки. Если же даже на самом дерзком пределе индицируется перегрузка, катушка либо оборвана, либо имеет слишком огромную индуктивность , на измерение которой прибор не рассчитан.

Для того дабы измерить индуктивность катушки, используйте амперметр, вольтметр и частотометр (в том случае, если не вестима частота источника переменного тока), после этого снимите показания и вычислите индуктивность . В случае с соленоидом (катушка, длина которой гораздо огромнее ее диаметра), для определения индуктивности нужно замерить длину соленоида, площадь его поперечного сечения и число витков проводника.

Вам понадобится

• катушка индуктивности, тестер

Инструкция

1. Измерение индуктивности способом вольтметра-амперметра.Дабы обнаружить индуктивность проводника данным способом, используйте источник переменного тока с вестимой частотой. Если частота не знаменита, то измерьте ее частотометром, присоединив его к источнику. Присоедините к источнику тока катушку, индуктивность которой измеряется. Позже этого в цепь ступенчато включите амперметр, а к концам катушки параллельно – вольтметр. Пропустив ток через катушку, снимите показания приборов. Соответственно силы тока в амперах и напряжения в вольтах.

2. По этим данным рассчитайте значение индуктивности катушки. Для этого значение напряжения поделите ступенчато на 2, число 3.14, значения частоты тока и силы тока. Итогом будет значение индуктивности для данной катушки в Генри (Гн). Главное примечание: катушку присоединяйте только к источнику переменного тока. Энергичное сопротивление проводника, используемого в катушке должно быть пренебрежимо немного.

3. Измерение индуктивности соленоида.Для измерения индуктивности соленоида возьмите линейку либо иной инструмент для определения длин и расстояний, и определите длину и диаметр соленоида в метрах. Позже этого посчитайте число его витков.

4. После этого обнаружьте индуктивность соленоида. Для этого, возведите число его витков во вторую степень, полученный итог умножьте на 3.14, диаметр во 2-й степени и поделите итог на 4. Полученное число поделите на длину соленоида и умножьте на 0,0000012566 (1,2566*10-6).-3). Тут N – это число витков, D – диаметр катушки в сантиметрах. Показатель L0 зависит от отношения длины катушки к ее диаметру. Для однослойной катушки он равен: L0 = 1/(0,1*((l/D)+0,45)).

4. Если в цепи катушки объединены ступенчато, то их всеобщая индуктивность равна сумме индуктивностей всех катушек: L = (L1+L2+…+Ln)Если катушки объединены параллельно, то их всеобщая индуктивность равна: L = 1/((1/L1)+(1/L2)+…+(1/Ln)).Таким образом, формулы расчета индуктивности для разных схем соединения катушек индуктивности аналогичны формулам расчета сопротивления при сходственном соединении резисторов.

Видео по теме

Индуктивность катушки может быть измерена непринужденно либо косвенным методом. В первом случае понадобится прямопоказывающий либо мостовой прибор, а во втором придется воспользоваться генератором, вольтметром и миллиамперметром, а после этого осуществить ряд вычислений.

Вам понадобится

• – прямопоказывающий либо мостовой измеритель индуктивности;
• – генератор синусоидального напряжения;
• – вольтметр и миллиамперметр переменного тока;
• – частотомер;
• – ученый калькулятор.

Инструкция

1. Дабы измерить индуктивность прямопоказывающим прибором, подключите к нему катушку, а после этого, ступенчато выбирая пределы измерения переключателем, выберите такой из них, дабы итог находился приблизительно в середине диапазона. Прочитайте итог. Если измеритель имеет аналоговую шкалу, при считывании итога принимайте в расчет цену деления, а также показатель, указанный рядом с соответствующим расположением переключателя.

2. На мостовом приборе позже всего переключения диапазонов переведите ручку регулятора балансировки моста в всякое из крайних расположений, а после этого вращайте ее до упора в противоположном направлении. Обнаружьте такой диапазон, в котором этой ручкой дозволено сбалансировать мост. Добившись исчезновения звука в динамике либо наушниках либо уменьшения показаний стрелочного индикатора до нуля, прочитайте показания на шкале регулятора (но не стрелочного прибора). При этом, как и в предыдущем случае, рассматривайте цену деления и показатель, на тот, что следует умножать на данном диапазоне показания.

3. Для измерения индуктивности косвенным методом соберите измерительную цепь. Вольтметр переменного тока, переключенный на предел, при котором верхней границе диапазона соответствует напряжение в несколько вольт, подключите параллельно выходу генератора. Туда же подключите и частотомер. Также параллельно им присоедините последовательную цепь, состоящую из испытуемой катушки индуктивности, а также милиламперметра переменного тока. Оба прибора обязаны показывать действующие, а не амплитудные значения измеряемых величин, а также быть рассчитанными на синусоидальную форму колебаний.

4. На генераторе включите режим выработки напряжения синусоидальной формы. Добейтесь, дабы вольтметр показывал около 2-х вольт. Увеличивайте частоту до тех пор, пока показания миллиамперметра не начнут уменьшаться. Добейтесь их уменьшения приблизительно до половины изначального значения. Выберите на частотомере предел, соответствующие измеряемой частоте. Прочитайте показания всех 3 приборов, а после этого отключите генератор и разберите измерительную цепь.

5. Переведите показания приборов в единицы системы СИ. Поделите напряжение на силу тока. Получится индуктивное сопротивление катушки на той частоте, на которой осуществлялось измерение. Оно будет выражено в омах.

6. Индуктивность рассчитайте по формуле: L=X/(2?F), где L – частота, Г (генри), X – индуктивное сопротивление, Ом, F – частота, Гц. При необходимости переведите итог расчета в производные единицы (скажем, миллигенри, микрогенри).

Обратите внимание!
Не касайтесь элементов измерительной цепи, когда она находится под напряжением.

Видео по теме

Обратите внимание!
Никогда не подключайте LC-метр к схеме, находящейся под напряжением.

Полезный совет
Некоторые LC-метры имеют особую ручку для регулировки. Прочитайте в инструкции к прибору, как ей пользоваться. Без регулировки показания прибора будут неточными.

При работе с любыми электроприборами или токопроводящими деталями, наличие измерительной аппаратуры является необходимым, будь то амперметр, вольтметр или омметр. Но для того чтобы не покупать все эти устройства, лучше обзавестись мультиметром.

Мультиметр является универсальным измерительным аппаратом, который позволяет измерить любую характеристику электричества. Мультиметры бывают аналоговые и цифровые.

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло. Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами. Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний. Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки.

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363. Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей. Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h31Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%. Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Контактные провода к плате (позиция Х1) можно припаять или подключать при помощи пружинящих зажимов для «акустических» проводов. Разъем Х3 предназначен для подключения приставки к .

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Корпус приставки к мультиметру

Корпус можно сделать из уже готового короба подходящего размера или сделать короб самостоятельно. Материал можно выбрать любой, например, пластик или тонкий стеклотекстолит. Короб делается под размер платы, и в нем подготавливаются отверстия для ее крепления. Также делаются отверстия для подключения проводки. Все фиксируется небольшими шурупами.

Питание приставки осуществляется от сети при помощи блока питания с напряжением в 12 В.

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн). Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%. По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.
Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

1. Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
2. Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
3. В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

Приборы непосредственной оценки и сравнения

К измерительным приборам непосредственной оценки значения измеряемой емкости относятся микрофарадметры , действие которых базируется на зависимости тока или напряжения в цепи переменного тока от значения включенной в нее . Значение емкости определяют по шкале стрелочного измерителя.

Более широко для измерения и индуктивностей применяют уравновешенные мосты переменного тока , позволяющие получить малую погрешность измерения (до 1 %). Питание моста осуществляется от генераторов, работающих на фиксированной частоте 400-1000 Гц. В качестве индикаторов применяют выпрямительные или электронные милливольтметры, а также осциллографические индикаторы.

Измерение производят балансированием моста в результате попеременной подстройки двух его плеч. Отсчет показаний берется по лимбам рукояток тех плеч, которыми сбалансирован мост.

В качестве примера рассмотрим измерительные мосты, являющиеся основой измерителя индуктивности ЕЗ-3 (рис. 1) и измерителя емкости Е8-3 (рис. 2).

Рис. 1. Схема моста для измерения индуктивности

Рис. 2. Схема моста для измерения емкости с малыми (а) и большими (б) потерями

При балансе моста (рис. 1) индуктивность катушки и ее добротность определяют по формулам Lx = R1R2C2; Qx = wR1C1.

При балансе мостов (рис. 2) измеряемая емкость и сопротивление потерь определяют по формулам

Измерение емкости и индуктивности методом амперметра-вольметра

Для измерения малых емкостей (не более 0,01 — 0,05 мкФ) и высокочастотных катушек индуктивности в диапазоне их рабочих частот широко используют резонансные методы Резонансная схема обычно включает в себя генератор высокой частоты, индуктивно или через емкость связанный с измерительным LС-контуром. В качестве индикаторов резонанса применяют чувствительные высокочастотные приборы, реагирующие на ток или напряжение.

Методом амперметра-вольтметра измеряют сравнительно большие емкости и индуктивности при питании измерительной схемы от источника низкой частоты 50 — 1000 Гц.

Для измерения можно воспользоваться схемами рис. 3.

Рисунок 3. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений переменному току

По показаниям приборов полное сопротивление

где

из этих выражений можно определить

Когда можно пренебречь активными потерями в конденсаторе или катушке индуктивности, используют схему рис. 4. В этом случае

Рис. 4. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра — вольтметра

Измерение взаимной индуктивности двух катушек

Подавляющее большинство любительских измерителей индуктивности на контроллерах измеряет частоту генератора работающего на частотах около 100кГц, и хотя они якобы имеют разрешение 0.01мкГн, но на деле при индуктивностях 0.5 и ниже представляют из себя хороший генератор случайных чисел, а не прибор.У разработчика радиочастотных устройств есть три пути:

1. обломаться


2. купить промышленный измеритель импеданса и некоторое время поголодать


3. сделать что-то более высокочастотное и широкополосное.

Наличие множества онлайн калькуляторов кардинально упрощают задачу, можно обойтись одним лишь генератором, подключаемым к частотомеру, не сильно потеряв в удобстве, зато выиграв в функционале.

Приставка может измерять индуктивности от 0,05мкГн. Выходное напряжение около 0.5В. Собственная индуктивность выводов 0,04мкГн. Диапазон выходных частот: хз…77МГц.

Широкополосный генератор выполнен по известной двухточечной схеме и мало чувствителен к добротности частотозадающего контура.

Для измерения наименьших индуктивностей емкость выбрана 82пф, вместе с входной ёмкостью расчётная(для калькулятора) получается около 100пф(круглые числа более удобны), а макс. частота генерации около 80МГц. С контура напряжение подаётся на повторитель vt2 а с него на эмиттер vt1, таким образом реализована ПОС. Применяемая иногда непосредственная связь затвора с контуром приводит к неустойчивой работе генератора на частотах 20-30Мгц, потому применён разделительный конденсатор с1. Полевой транзистор должен иметь начальный ток стока не менее 5мА, иначе транзистор нужно приоткрыть сопротивлением несколько сотен кОм с плюса на затвор. Лучше применить транзистор в высокой крутизной, это увеличит выходное напряжение снимаемое с истока. Хотя сам по себе генератор практически не чувствителен к типам транзисторов.

Для расчёта применяются онлайн калькуляторы
наиболее удобный
наиболее неудобный
гламурный, но с характером

Задающая ёмкость в приборе может быть любой, даже китайская глина. Лучше иметь эталонные катушки, а измеренную ёмкость уже подставлять в калькулятор, хотя на деле это и не обязательно.

Фольга с обратной стороны используется в качестве экрана.
Выводы на катушку выполняются в виде гибких плоских поводков из оплётки длиной 2см. с крокодилами.

http://edisk.ukr.net/get/377203737/%D0%B8%D0%BD%D0%B4.lay6

Особенности использования.

Для питания лучше предусмотреть соответствующую клемму на частотомере.

Выводы на катушку должны быть максимально прямыми если измеряются сверхмалые индуктивности. От результата нужно отнять собственную индуктивность выводов 0.04мкГн. Минимально измеряемая индуктивность примерно такая же.

Для измерения индуктивностей до 100мкГн годится штатная ёмкость, выше лучше использовть дополнительные ёмкости от 1н, иначе будет погрешность от межвитковой ёмкости катушки.

Для измерения межвитковой ёмкости нужно измерить истинное значение индуктивности с С 10-100н, потом измеряется частота с штатной ёмкостью(100пф), вносится в калькулятор, далее считается суммарная емкость, от которой нужно отнять 100пф.
Пример. аксиальный дроссель 3.8 мГн, со штатной ёмкостью частота 228 кГц, суммарная ёмкость 128пф, межвитковая 28.
Таким же образом вычисляются ёмкости в контурах.

Для измерений дросселей на низкочастотных магнитопроводах НН они должны иметь достаточно большое количество витков, например на кольцах 2000НН не менее 20, иначе частота может быть выше рабочей для них(до 400кГц), и генерация будет в лучшем случае срываться, а в худшем импульсная, как в блокинг генераторе, с частотой в килогерцы. Для маловитковых нужна дополнительная ёмкость.

Содержимое:

«Индуктивность» означает либо взаимную индукцию, когда напряжение в электрической цепи возникает в результате изменения силы тока в другой цепи, либо самоиндукцию, при которой напряжение в цепи создается в результате изменения тока в этой же цепи. В обоих случаях индуктивность определяется отношением напряжения к силе тока, а единицей ее измерения является генри, равный 1 вольт в секунду, поделенный на ампер. Поскольку генри является большой величиной, индуктивность обычно измеряют в миллигенри (мГн, тысячная часть генри) или в микрогенри (мкГн, миллионная часть генри). Ниже описаны несколько методов измерения индуктивности катушки.

Шаги

1 Измерение индуктивности по зависимости напряжение-ток

1. 1 Подключите к катушке индуктивности источник импульсного напряжения. При этом полный импульс должен составлять не более 50 процентов.
2. 2 Включите монитор на регистрацию тока. Необходимо подключить в цепь токочувствительный резистор, или же использовать амперметр. И первый и второй следует соединить с осциллографом.
3. 3 Зафиксируйте максимальное значение тока и время между двумя импульсами напряжения в сети. Сила тока измеряется в амперах, время — в микросекундах.
4. 4 Умножьте напряжение, прикладываемое к цепи за один импульс, на длительность импульса. Например, если напряжение 50 вольт сообщается цепи в течение 5 микросекунд, в результате получим 50, умноженные на 5, т.е. 250 вольт в микросекунду.
5. 5 Поделите произведение напряжения и длительности импульса на максимальную силу тока. Продолжая приведенный выше пример, если максимальный ток составил 5 ампер, индуктивность будет равна 250 вольт в секунду, поделенным на 5 ампер, или же 50 микрогенри.
   • Несмотря на простоту расчетов, этот метод измерения индуктивности требует более сложного оборудования по сравнению с остальными.

2 Измерение индуктивности с помощью сопротивления

1. 1 Подключите последовательно к катушке индуктивности резистор, сопротивление которого известно. Величина сопротивления должна быть известна с точностью не ниже одного процента. При последовательном соединении электрический ток проходит как через катушку, так и через сопротивление; катушка и резистор должны иметь электрический контакт лишь в одной точке.
2. 2 Пропустите ток через получившуюся цепь. Это делается с помощью функционального преобразователя, моделирующего реальные токи через катушку и резистор.
3. 3 Зафиксируйте значения напряжения на входе и в месте соединения катушки с сопротивлением. Отрегулируйте ток так, чтобы напряжение в месте соединения составило половину входного напряжения цепи.
4. 4 Определите частоту тока. Частота измеряется в килогерцах.
5. 5 Вычислите индуктивность. В отличие от предыдущего метода, настоящий способ требует меньше оборудования, но более сложные вычисления. Индуктивность рассчитывается следующим образом:
   • Умножьте сопротивление резистора на корень квадратный из 3. К примеру, если резистор имеет сопротивление 100 ом, умножение на 1,73 (корень квадратный из 3 с точностью до второго знака после запятой) даст вам 173.
   • Поделите результат произведения на на частоту, умноженную на 2 и число пи. Если частота равна 20 килогерц, делить надо на 125,6; 173, поделенное на 125,6 даст вам, с точностью до второго знака после запятой, 1,38 миллигенри.
   • мГн = (R x 1,73) / (6,28 x (Гц / 1000))
   • Например: дано R = 100 и Гц = 20.000
   • мГн = (100 X 1,73) / (6,28 x (20.000 / 1000)
   • мГн = 173 / (6,28 x 20)
   • мГн = 173 / 125,6
   • мГн = 1,38

3 Измерение индуктивности с помощью конденсатора и сопротивления

1. 1 Подключите катушку индуктивности параллельно с конденсатором, емкость которого известна. Параллельное подключение катушки и конденсатора приводит к созданию электрического колебательного контура. Используйте конденсатор, емкость которого известна с точностью не ниже 10 процентов.
2. 2 Подключите получившийся контур последовательно к сопротивлению.
3. 3 Пропустите через цепь ток. Это, как и в предыдущем случае, делается при помощи функционального преобразователя.
4. 4 Подсоедините клеммы осциллографа к полученной цепи. После этого измените силу тока от минимальных до максимальных значений.
5. 5 Найдите на осциллографе точку резонанса. В этой точке ток максимален.
6. 6 Поделите 1 на произведение квадрата энергии на выходе и емкости конденсатора. Энергия 2 джоуля и емкость 1 фарад дадут в знаменателе 2 в квадрате, т.е. 4; 1, поделенное на 4 равно 0,25 генри, или 250 миллигенри.

• При последовательном соединении индукторов их общая индуктивность равна сумме индуктивностей каждого из индукторов. Если же они соединены параллельно, обратная общая индуктивность (т.е. 1 поделить на L) равна сумме обратных индуктивностей.
• Индукторы могут представлять собой проволочные катушки, кольцевые сердечники, или быть сделаны из тонкой фольги. Чем больше витков имеет катушка на единицу длины, тем выше ее суммарное поперечное сечение и, соответственно, индуктивность. Индуктивность длинных катушек ниже индуктивности более коротких.

Предупреждения

• Индуктивность можно определить непосредственно с помощью измерителя индуктивности, но такие приборы не очень распространены, и большинство из них предназначены для измерения слабых токов.

Что вам понадобится

• Функциональный преобразователь
• Осциллограф с клеммами
• Резистор или конденсатор

Почему типичные цифровые мультиметры не измеряют индуктивность?

Единственная причина, по которой цифровые мультиметры не могут измерять индуктивность, состоит в том, что измерять индуктивность труднее, чем сопротивление или емкость: для этой задачи требуются специальные схемы, которые недешевы. Поскольку требуется относительно небольшое количество случаев, когда требуются измерения индуктивности, стандартные цифровые мультиметры не имеют такой функциональности, что позволяет снизить стоимость.

Простые цифровые мультиметры могут измерять емкость, просто заряжая конденсатор постоянным током и измеряя скорость нарастания напряжения. Эта простая техника обеспечивает удивительно хорошую точность и широкий динамический диапазон, поэтому она может быть реализована практически в любом цифровом мультиметре без существенных затрат. Есть и другие техники.

Теоретически, можно измерить индуктивность путем подачи постоянного напряжения на индуктор и измерения накопления тока; однако на практике этот метод гораздо сложнее реализовать, и точность не такая хорошая, как для конденсаторов, по следующим причинам:

• Индукторы могут иметь относительно высокое паразитное сопротивление и емкость
• Потери в сердечнике (в индукторах с сердечником)
• EMI (включая паразитную индуктивность и емкость)
• Частотно-зависимые эффекты в индукторах
• Больше

Существует несколько методов измерения индуктивности (некоторые из них описаны здесь ).

LCR — это специальные измерители, предназначенные для измерения индуктивности и содержащие необходимые схемы. Это дорогостоящие инструменты.

Поскольку аппаратные средства для измерения индуктивности также могут использоваться для точного измерения R и C, LCR также используют эту схему для повышения точности измерений емкости и сопротивления (например, сопротивления переменного тока, емкости переменного тока, ESR и т. Д.). Я считаю, что разница между измерением индуктивности и емкости с помощью LCR — это просто вопрос разных алгоритмов прошивки, хотя это всего лишь предположение.

Поэтому общий ответ на ваш вопрос: «Да, LCR обычно более точны в измерениях RC, чем DMM, и они могут измерять более широкий диапазон измеряемых величин». Тем не менее, это всего лишь практическое правило — есть много превосходных цифровых мультиметров и паршивых LCR … Читайте спецификации.

Определение индуктивности с помощью мультиметра

Мне трудно понять, почему нельзя измерить индуктивность катушки, используя простой мультиметр, способный измерять переменные напряжения и токи:

^{смоделировать эту схему — схема, созданная с использованием CircuitLab}

Полный импеданс серии может быть выражен как:

Z = R + R L + ω л Z знак равно р + р L + ω L

РЕДАКТИРОВАТЬ : учитывая разность фаз 90 градусов, правильная формула:

Z = ( R + R L ) 2 + ( ω л ) 2 — — — — — — — — — — — — — — — √ Z знак равно ( р + р L ) 2 + ( ω L ) 2

Теперь, если я не ошибаюсь, тот же импеданс может быть выражен как отношение между измеренным эффективным напряжением переменного тока и током, V и I (как комплексные значения):

Z = V я Z знак равно В я

Затем мы можем получить L как:

L = V / Я — ( R + R L ) 2 π е L знак равно В / я — ( р + р L ) 2 π е

РЕДАКТИРОВАТЬ : правильная формула:

L = ( V / Я ) 2 — ( R + R L ) 2 — — — — — — — — — — — — — — — — √ 2 π е L знак равно ( В / я ) 2 — ( р + р L ) 2 2 π е

В заключение, измеряя напряжение переменного тока, ток, сопротивление постоянного тока катушки и выбирая хорошо известный внешний резистор, мы могли бы определить индуктивность катушки.

Я ошибаюсь? Если да, то где? Если нет, то почему во всех поисках Google «измерение индуктивности» представлены более сложные методы, включающие генераторы функций, осциллографы и фазовый сдвиг?

user287001

Ваш расчет неверен — извините! Индуктивность вызывает запаздывание фазы по току. По этой причине полное сопротивление индуктора не может быть добавлено непосредственно к сопротивлению. Правильная формула для полного сопротивления

Z = V я = ( R + R L ) 2 + ( ω л ) 2 — — — — — — — — — — — — — — — √ Z знак равно В я знак равно ( р + р L ) 2 + ( ω L ) 2

[Оффтоп: эта формула легко выводится с помощью комплексного исчисления векторов. Это исчисление разработано для анализа цепей переменного тока почти 125 лет назад]

L должно быть решено из этого уравнения. Результат

L = Z 2 — ( R + R L ) 2 — — — — — — — — — — — — — √ ω L знак равно Z 2 — ( р + р L ) 2 ω

Этот метод не практичен, если индуктивность мала, скажем, 1 мГн или менее.

Для индукторов не более mH вы должны иметь достаточно высокую частоту, чтобы иметь хорошо поддающиеся измерению U и I. Вы исчерпали диапазон частот вашего мультиметра. Дополнительно: паразитные емкости создают возмущающие токи, которые обходят катушку, а скин-эффект делает сопротивление катушки намного выше, чем ее сопротивление постоянному току.

Таким образом, в диапазоне uH вы должны начать использовать, например, LC-резонанс в качестве заземления измерений. Добавьте хорошо известную серию C или параллель C. Имейте внешний диодный выпрямитель для вашего вольтметра. Вы можете найти резонансную частоту и решить L из уравнения резонансной частоты. Даже паразитные емкости могут быть решены путем добавления 1 … 2 новых известных конденсаторов.

Измерение индуктивности с помощью мультиметра и резистора

Предпосылки

С самого раннего возраста я всегда интересовался повторным использованием, переработкой и изобретением способов использования вещей, а также расширением их текущего использования или поиском новых целей. Моим основным направлением всегда была электроника (звуковая электроника, если быть точнее, электрогитара, если быть точным). Когда я построил свой первый ламповый усилитель, я использовал 90% переработанных деталей, и это звучало УБИЙСТВЕННО !.

Если вы работали с электронными компонентами, вы знаете, что большинство из них (резисторы, конденсаторы, электронные лампы и т. Д.) легко идентифицировать. На них проштампован их номинал или стоимость, они имеют цветовую кодировку, или вы можете напрямую измерить их с помощью мультиметра.

Проблема связана с индукторами и трансформаторами. Когда вы повторно используете их из старого оборудования, вы не можете быть уверены в их ценности. Даже если вы используете новый, без таблицы вы застряли.

Я использовал простой метод, который собираюсь описать, и он сработал для моего приложения.

Моя идея состоит в том, что, хотя сегодня люди в более развитых местах на земле могут очень легко купить оборудование (у кого нет осциллографа или генератора сигналов, верно?).Большая часть этого «материала» была недоступна, когда я росла, и до сих пор недоступна в других местах на земле. Раньше у меня не было ни осциллографа, ни аудиогенератора, поэтому я обойдусь без них. Мы должны стремиться делать все, что в наших силах, с тем, что у нас есть под рукой.

Допущения

Это руководство предполагает, что читатель имеет базовые представления об электронике и ее основных управляющих законах: Ома и Кирхгофа.

Хотя я изложу некоторые принципы, используемые для расчетов, я рекомендую прочитать теорию электрических цепей для более глубокого понимания их.

Objective

Цель данного руководства — представить простой и проверенный метод косвенного определения индуктивности дросселя фильтра (индуктора).

Ожидания

Ожидание состоит в том, чтобы получить значение компонента, которое можно использовать в ваших проектах. Он будет определять только значение L индуктора. Этот метод не будет определять максимальный ток, максимальные значения диэлектрической изоляции, максимальное входное напряжение, мощность и т. Д.Размер индуктора и приложение, из которого вы берете его для повторного использования, могут дать вам представление о максимальной мощности и токе, но я не собираюсь этого делать в этой инструкции.

Соображения

Расчетный результат будет очень близким приближением к реальному значению, мы не ищем до 5-й самой значащей цифры, хорошо? 🙂

Подавляющее большинство используемых компонентов имеют допуск 5%. Еще лучше: большинство индукторов фильтров (дросселей) рассчитаны на плюс / минус 20% от номинального значения в соответствии с техническими описаниями производителя.В итоге: методологические ошибки, лежащие в пределах +/- 20% от расчетного значения, считаются приемлемыми для меня .

Например: при добавлении двух величин, если одно из них имеет значение меньше, чем 10% другого, я отброшу его как «несущественное для каких-либо практических целей».

Во время вычислений я укажу на это, сказав: Из-за того, что A более чем в 10 раз больше, чем B, если A + B = C, я предполагаю, что C приблизительно равно A, поэтому в расчетах отбрасываю B.

Инструменты, инструменты, материалы и т. Д.

Для этих измерений нам потребуется:

• известный понижающий трансформатор (от 120/240 В до 6/12 В или что у вас есть под рукой).
• потенциометр (я рекомендую что-то в линейном диапазоне от 10 кОм до 100 кОм)
• мультиметр
• компоненты для тестирования 🙂

Все расчеты будут выполняться при 60 Гц, которая является стандартной частотой переменного тока в домашних условиях в США, но вы можете изменить расчеты на частоту вашей страны.

Предупреждение : Здесь мы имеем дело с потенциально опасными напряжениями и токами. Пожалуйста, не пытайтесь выполнять какие-либо из этих тестов, если вы не знакомы с процедурами безопасности. БЫТЬ БЕЗОПАСНЫМ!

Как использовать измерительные приборы для измерения индуктивности

Любое проводящее тело имеет определенную конечную индуктивность. Эта индуктивность является внутренним свойством проводящего тела и всегда одинакова, независимо от того, находится ли этот проводник или устройство под напряжением в электрической цепи или находится на полке на складе.

Индуктивность сегмента прямого провода можно значительно увеличить, намотав его в виде спиральной катушки, после чего магнитные поля, установленные вокруг соседних витков, объединяются, чтобы создать единое более сильное магнитное поле. Индуктивность катушки зависит от квадрата количества витков.

Индуктивность катушки также значительно увеличивается, если катушка построена вокруг сердечника, который состоит из материала, имеющего высокую проницаемость для магнитного потока. (Поток — это произведение среднего магнитного поля на перпендикулярную площадь, которую оно пересекает.Поток в магнитной цепи аналогичен току в электрической цепи.) Это ситуация с силовыми трансформаторами и другими катушками, предназначенными для работы с частотой 50 или 60 Гц. Индуктивные эффекты более выражены на более высоких частотах, поэтому для ВЧ-индуктора обычно достаточно воздушного сердечника.

Одним из определяющих качеств катушки является то, что при снятии приложенного напряжения, прерывая ток, магнитное поле схлопывается, и электрическая энергия, ранее использовавшаяся для создания магнитного поля, внезапно возвращается в цепь.Это просто проявление того факта, что магнитное поле и проводник, движущиеся друг относительно друга, индуцируют в проводнике ток.

Скорость изменения тока в катушке индуктивности пропорциональна приложенному к ней напряжению, как определено известным уравнением:

В = L dI / dt

Где L — индуктивность в генри, V — напряжение, I — ток, а t — время. Подобно конденсатору и в отличие от резистора, импеданс катушки индуктивности зависит от частоты.Импеданс — это векторная сумма сопротивления (когда и если в цепи есть резистор или его эквивалент) и индуктивного или емкостного реактивного сопротивления. В конденсаторе более высокая частота означает меньшее емкостное реактивное сопротивление. В катушке индуктивности более высокая частота соответствует более высокому индуктивному сопротивлению. Катушка не препятствует прохождению постоянного тока, за исключением:
• Небольшое сопротивление из-за допустимой нагрузки провода
• Мгновенное индуктивное сопротивление при первом включении катушки из-за работы, необходимой для установления магнитного поля .(Во время нарастания постоянный ток по существу является переменным.)
Уравнение емкостного реактивного сопротивления:

X _С = 1 / 2πfC

Где X _C = емкостное реактивное сопротивление в Ом; f = частота в герцах; C = емкость

Уравнение индуктивного сопротивления:

X _L = 2πfL

Где X _L = индуктивное реактивное сопротивление в Ом; f = частота в герцах; L = индуктивность

Эти уравнения обладают поразительной симметрией. Одно является зеркальным отображением другого, разница заключается в роли, которую играет частота.В емкостном реактивном сопротивлении f находится в знаменателе, а в индуктивном реактивном сопротивлении — в числителе. Емкостное и индуктивное реактивное сопротивление, а также общий импеданс выражаются в омах, как и в сопротивлении постоянному току, и полностью соответствуют закону Ома, при том понимании, что эти свойства меняются в зависимости от частоты.

Мультиметры высшего класса часто имеют емкостной режим. Чтобы провести это измерение, просто проверьте провода исследуемого устройства. В интересах безопасности и точности может потребоваться разрядка устройства с высокой емкостью, такого как электролитический конденсатор, с использованием разумного сопротивления в течение соответствующего периода времени.Шунтирование его отверткой не является хорошей практикой, потому что электролит может быть проколот из-за сильного тока, не говоря уже о вспышке дуги в больших единицах. После разряда проверьте, проверив напряжение.

Конденсаторы, измеренные с помощью мультиметра в емкостном режиме, могут показывать низкие значения на целых 10%. Этой точности достаточно для многих приложений, таких как пусковая цепь для электродвигателя или для фильтрации источника питания. Более высокая точность достигается при выполнении динамического теста.Одна из стратегий прецизионных измерений заключается в создании схемы, преобразующей емкость в частоту, которую затем можно определить с помощью счетчика.

Для измерения индуктивности устройства, внутренней индуктивности цепи или более распространенной распределенной индуктивности лучше всего подходит измеритель LCR. Он подвергает тестируемое устройство (надлежащим образом разряженное и изолированное от любых внешних цепей, которые могут возбуждать его или создавать несущественный параллельный импеданс) переменным напряжением известной частоты, обычно равным среднеквадратичному напряжению в один вольт на частоте одного килогерца.Измеритель одновременно измеряет напряжение на устройстве и ток через него. Из отношения этих величин алгебраически вычисляется импеданс.

Затем современные измерители измеряют фазовый угол между приложенным напряжением и результирующим током. Они используют эту информацию для отображения эквивалентной емкости, индуктивности и сопротивления рассматриваемого устройства. Измеритель работает в предположении, что обнаруживаемые им емкость и индуктивность существуют в параллельной или последовательной конфигурации.

Конденсаторы

имеют некоторую непредусмотренную индуктивность и сопротивление из-за их выводов и пластин. Точно так же у катушек индуктивности есть некоторое сопротивление из-за их выводов, и у них есть определенная емкость, потому что их выводы приравниваются к пластинам. Точно так же резисторы, как и полупроводники на высоких частотах, приобретают емкостные и индуктивные свойства.

Обычно измеритель предполагает, что подразумеваемые устройства подключены последовательно, когда он выполняет измерения LR. Точно так же предполагается, что они параллельны, когда выполняются измерения CR, из-за последовательной геометрии катушки и параллельной геометрии конденсатора.

Многие измерители LCR подают выходной сигнал источника сигнала через истоковый резистор на неизвестное устройство Z _X и резистор диапазона R _r . Усилитель заставляет тот же ток, который течет через неизвестное устройство, течет через R _r , приводя соединение неизвестного устройства и R _r к 0 В. Напряжения V ₁ и V ₂ через неизвестное устройство и R _r соответственно подключены к селекторному переключателю. Выход коммутатора подключен к дифференциальному усилителю.Действительная и мнимая составляющие сигналов напряжения и тока получаются путем умножения этих напряжений на прямоугольную волну, когерентную со стимулом (в фазовом детекторе). Это дает выходной сигнал, пропорциональный синфазной или квадратурной составляющей напряжения. Выходной сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь с двойным наклоном, который считывает MCU. Комплексное отношение напряжения к току равно комплексному сопротивлению. Другие параметры, такие как L и C, вычисляются математически из скорректированного значения импеданса.

Как портативные, так и настольные измерители LCR в более продвинутых моделях позволяют пользователю выбирать частоту подаваемого переменного напряжения. Обоснование состоит в том, что тестируемый индуктор или конденсатор будет реагировать более характерным образом в пределах дискретной полосы частот.

Настольные измерители LCR

также обычно включают четырехпроводную опцию (Кельвина), которая значительно повышает стабильность и точность измерений с низким импедансом, когда контакт наконечника зонда может нарушить показания.

Индуктивность, емкость или сопротивление можно измерить с помощью мостовой схемы. Для этого измерения переменные калиброванные элементы обнуляются на детекторе, в отличие от измерения фазового угла, как в обычном измерителе LCR.

Когда измеритель LCR недоступен, существуют различные методы измерения индуктивности с помощью осциллографа. Один из методов измерения индуктивности в зависимости от наклона вольт-амперной характеристики включает подключение катушки индуктивности к импульсному источнику напряжения с рабочим циклом менее 50%.С помощью токового пробника осциллографа определите пиковый ток в амперах и время между импульсами в микросекундах. Умножьте эти суммы и разделите произведение на пиковый ток. Это величина индуктивности тестируемого устройства.

Другой метод измерения индуктивности с помощью осциллографа заключается в последовательном подключении резистора известного номинала к проверяемой катушке индуктивности и подаче сигнала. Частота регулируется таким образом, чтобы на обоих устройствах было одинаковое напряжение.

Третий метод определения индуктивности устройства состоит в размещении катушки индуктивности параллельно с известной емкостью.Результирующий контур резервуара затем подключается последовательно с резистором, и резонансная частота определяется с помощью осциллографа. Исходя из этого, можно рассчитать индуктивность.

Эти методы, хотя и являются жизнеспособными, требуют некоторых схемотехнических работ и обширных вычислений, в то время как измеритель LCR обеспечивает прямое считывание с достаточной точностью для большинства приложений.

Почему обычные цифровые мультиметры не измеряют индуктивность?

Единственная причина, по которой цифровые мультиметры не могут измерять индуктивность, состоит в том, что индуктивность измерить сложнее, чем сопротивление или емкость: эта задача требует специальной схемы, которая стоит недешево.Поскольку измерения индуктивности требуются относительно редко, стандартные цифровые мультиметры не имеют этой функции, что позволяет снизить стоимость.

Простые цифровые мультиметры

могут измерять емкость, просто заряжая конденсатор постоянным током и измеряя скорость нарастания напряжения. Этот простой метод обеспечивает удивительно хорошую точность и широкий динамический диапазон, поэтому его можно реализовать практически в любом мультиметре без значительных затрат. Есть и другие техники.

Теоретически индуктивность можно измерить, приложив постоянное напряжение к катушке индуктивности и измерив нарастание тока; однако на практике этот метод намного сложнее реализовать, а точность не так хороша, как для конденсаторов, по следующим причинам:

• Катушки индуктивности могут иметь относительно высокое паразитное сопротивление и емкость
• Потери в сердечнике (в индукторах с сердечником)
• EMI (включая паразитную индуктивность и емкость)
• Частотно-зависимые эффекты в индукторах
• Подробнее

Существует несколько методов измерения индуктивности (некоторые из них описаны здесь).

LCR — это специальные измерители, предназначенные для измерения индуктивности и содержащие необходимые схемы. Это дорогостоящие инструменты.

Поскольку оборудование для измерения индуктивности также может использоваться для точного измерения R и C, LCR также используют эту схему для повышения точности измерений емкости и сопротивления (например, сопротивления переменного тока, емкости переменного тока, ESR и т. Д.) . Я считаю, что разница между измерением индуктивности и емкости с помощью LCR — это всего лишь вопрос разных алгоритмов прошивки, хотя это только предположение.

Таким образом, общий ответ на ваш вопрос: «да, LCR обычно более точны при измерениях RC, чем цифровые мультиметры, и они могут измерять более широкий диапазон измеряемых величин». Однако это всего лишь практическое правило — есть много превосходных цифровых мультиметров и паршивых LCR … Прочтите спецификации.

Простой метод измерения неизвестных индукторов

Простой метод измерения неизвестных индукторов

Простой и быстрый способ измерить индуктивность неизвестного силового дросселя

(при условии, что у вас есть функциональный генератор и осциллограф).

Рональд Деккер

---

1. Введение

При любой возможности я всегда спасаю (силовые) катушки индуктивности от старых печатных плат и импульсных источников питания. Хороший ассортимент индукторов разного номинала всегда пригодится во время экспериментов, особенно с повышающими преобразователями и т.п. Я уверен, что должна существовать система, с помощью которой производители этих катушек индуктивности маркируют их значением индуктивности, но пока мне не удалось ее обнаружить. На некоторых индукторах напечатаны номера, а другие отмечены цветными точками, что в любом случае является катастрофой, потому что я дальтоник.Чтобы быстро определить значение индуктивности этих катушек индуктивности, я использую простой метод, который, я уверен, заинтересует других разработчиков индукторов. Вам понадобятся функциональный генератор 0–100 кГц с выходом 50 Ом и осциллограф.

2. Пошаговое описание метода

Поскольку большинство людей будет больше интересоваться методом, чем лежащей в его основе теорией, давайте начнем с пошагового описания:

1. Подключите выход 50 Ом функционального генератора к осциллографу и выберите синусоидальный сигнал.
2. Установите частоту генератора примерно на 20 кГц.
3. Отрегулируйте выходное напряжение генератора на пиковое значение 1 В.
4. Подключите неизвестную индуктивность параллельно к осциллографу (рис. 2.1). Это уменьшит амплитуду сигнала.
5. Теперь отрегулируйте только частоту генератора так, чтобы амплитуда на осциллографе была ровно половиной от исходного значения (0,5 В пикап).

   Я выполняю шаги с 3 по 5 следующим образом: На шаге 3 я сначала устанавливаю вертикальную чувствительность осциллографа на 0.2 В / дел. Затем я регулирую амплитуду генератора сигналов так, чтобы синусоидальная волна точно помещалась между отметками 25% и 75% на экране (рис. 2.1A). Амплитуда сейчас ровно 1 В. Затем я подключаю катушку индуктивности (шаг 4) и увеличиваю вертикальную чувствительность до 0,1 В / дел. На шаге 5 я теперь регулирую частоту так, чтобы синусоидальная волна снова точно попадала между отметками 25% и 75% (рис. 2.1B). Амплитуда синусоиды теперь составляет 0,5 В.

6. Наконец, считайте частоту и рассчитайте индуктивность, исходя из L = 4.57 / ф. С L в Генри и f в Гц. Вы также можете предпочесть L = 4570 / f с L в uH и f в кГц.

Рисунок 2.1 Измерение неизвестных катушек индуктивности.

3. Как это работает и немного теории

Катушка индуктивности в сочетании с внутренним последовательным сопротивлением в генераторе образуют цепь делителя напряжения (рис. 3.1). Без подключенной катушки индуктивности падение напряжения на резисторе 50 Ом незначительно, и осциллограф отображает внутреннее напряжение генератора.При подключенной катушке индуктивности ток через катушку индуктивности вызовет падение напряжения на резисторе 50 Ом, что приведет к падению амплитуды сигнала на экране осциллографа. Ток через катушку индуктивности зависит как от частоты, так и от индуктивности. Для сигналов постоянного тока (0 Гц) индуктор представляет собой короткое замыкание. Для очень высоких частот ток через катушку индуктивности незначителен. Кроме того, для данной частоты, чем выше индуктивность, тем меньше ток.

Рисунок 3.1 Принципиальная схема

Точное соотношение между напряжением внутреннего генератора и напряжением, измеренным осциллографом, можно вычислить
с помощью простой теории сетей:
В этой формуле L представляет собой индуктивность, R — сопротивление (50 Ом), а omega — радиальную частоту (= 2 * pi * f с f в Гц).
Теперь вопрос для какой частоты (Vscope / Vgen) = 0,5:
Итак, наконец:
В которой L — индуктивность в Генри, а f — частота в Гц.
Этот метод хорошо работает только для катушек индуктивности с низким последовательным сопротивлением,
, и индуктивностью в диапазоне, скажем, от 10 до нескольких сотен мкГн.

4. Включая последовательное сопротивление.

Хорошая особенность веб-сайта в том, что люди время от времени вносят очень полезный вклад. Карен Ортон (Великобритания) усовершенствовала предложенный выше метод для индукторов со значительным сопротивлением. Просто сначала измерьте сопротивление постоянным током и используйте его в приведенной ниже формуле. В остальном процедура в точности такая, как описано выше.

Вот математика собственными руками Каренса:

Почему измеритель LCR лучше мультиметра для…

Измеритель LCR — это цифровой измерительный прибор. Как и цифровой мультиметр, его можно использовать для измерения индуктивности, емкости и сопротивления компонентов. В дополнение к этому, измеритель LCR может также измерять сопротивление переменного тока резистора, эквивалентное последовательное или параллельное сопротивление, D-фактор (рассеивание) и Q (качество) катушек индуктивности и конденсаторов.

Конденсаторы и катушки индуктивности часто используются в частотно-чувствительных приложениях, таких как фильтры и схемы настройки радиосигналов. В случае катушек индуктивности и конденсаторов их сопротивление изменяется в зависимости от частоты. Для чистой катушки индуктивности или конденсатора этот импеданс просто состоит из реактивного сопротивления. Однако все компоненты содержат некоторое паразитное сопротивление, и, следовательно, термин импеданс (который включает как сопротивление, так и реактивное сопротивление) будет более точным использованием. Это паразитное сопротивление можно смоделировать как эквивалентное последовательное сопротивление или эквивалентное параллельное сопротивление.

Когда мы используем цифровой мультиметр для измерения L или C, он полностью игнорирует последовательное и параллельное сопротивление компонентов. Кроме того, для выполнения измерения используются величины постоянного тока. Например, для измерения емкости цифровой мультиметр посылает через конденсатор постоянный ток для его зарядки и записывает время, необходимое для зарядки конденсатора до определенного напряжения. Из этого записанного значения времени отображается емкость конденсатора, получая ее из простого выражения:

Обратите внимание, что сопротивление слишком мало и, следовательно, не учитывается в приведенном выше выражении.Затем конденсатор безопасно разряжается через встроенный резистор и возвращается в разряженное состояние, так что с ним безопасно обращаться.

Этот метод использования цифрового мультиметра для измерения емкости может работать для случайных измерений, но когда мы намерены использовать конденсатор в частотно-зависимых приложениях, таких как RC-фильтр, где конденсатор в основном определяет параметры схемы, такие как частота среза фильтра схемы, нам нужны более точные измерения.

Истинное представление о качестве и ожидаемых характеристиках L- или C-компонента может быть получено путем измерения его импеданса, в частности, в предполагаемом диапазоне рабочих частот схемы, в котором мы хотим использовать L- и C-компоненты.Это требует измерения параметров компонентов на испытательной частоте, близкой к рабочей частоте схемы — это невозможно с цифровым мультиметром, поскольку он выполняет измерения только с помощью величин постоянного тока.

С другой стороны, измеритель LCR имеет встроенный генератор, который может генерировать слабый сигнал переменного тока в широком диапазоне частот. Этот генератор питает мост переменного тока. Чтобы полностью понять принцип работы измерителя LCR, полезно рассмотреть концепцию мостов переменного тока.

Как вы можете видеть на схематической диаграмме ниже, мост переменного тока состоит из 4 ветвей и имеет 4 узла (узлы a, b, c и d).Детектор (D) подключается между узлом a и узлом b, в то время как источник переменного тока подключается между узлом c и узлом d. Одно из плеч (скажем, 1) зарезервировано для тестируемого устройства (DUT).

Когда мост переменного тока находится в несбалансированном состоянии, существует разность потенциалов между узлом a и узлом b и, следовательно, на детекторе (D). В этом случае через детектор протекает ток. Теперь, чтобы мост переменного тока находился в сбалансированном состоянии, ток через детектор (D) должен быть равен нулю.Это можно сделать, изменяя импеданс плеч 2, 3 и 4 до тех пор, пока разность потенциалов между узлом a и узлом b не станет равной 0. В сбалансированном состоянии

Конструкция измерителя LCR показана на схематическом изображении ниже. . Пользователь может измерить необходимые параметры компонента при любой из доступных настроек тестовой частоты — 100 Гц, 1 кГц, 10 кГц и даже 100 кГц для измерителей верхнего уровня. ИУ подключается к плечу 1. Плечо 4 моста, как показано, имеет две подсхемы — настройку D и настройку Q.Соответствующая подсхема подключается к руке в зависимости от того, хочет ли пользователь измерить коэффициент рассеяния или коэффициент качества компонента. Путем изменения сопротивлений в плечах 2, 3 и 4 достигается сбалансированное состояние и определяется полное сопротивление ИУ. Это рассчитанное значение затем отображается на передней панели как измеренное значение.

Паразитное сопротивление элементов можно измерять как в эквивалентном последовательном, так и в эквивалентном параллельном режимах сопротивления.Автоматический режим в измерителе LCR интеллектуально моделирует сопротивление на основе значения L / C компонентов. Однако основную идею выбора режима для измерения сопротивления можно резюмировать на графике ниже:

Индексы p и s обозначают параллельный и последовательный режимы соответственно.

Многочисленные превосходные функции измерителя LCR делают его очевидным выбором, когда нам нужны точные измерения для применения на определенной частоте, например, в аудиосхемах, радиочастотных схемах, схемах фильтров и лабораторных проектах.Однако для хобби-проектов цифрового мультиметра будет достаточно.

Как измерить емкость с помощью цифрового мультиметра

Мультиметр определяет емкость, заряжая конденсатор известным током, измеряя результирующее напряжение и затем вычисляя емкость.

Предупреждение: Хороший конденсатор сохраняет электрический заряд и может оставаться под напряжением после отключения питания. Перед тем, как дотронуться до него или произвести измерение: а) выключите все питание, б) используйте мультиметр, чтобы убедиться, что питание отключено, и в) осторожно разрядите конденсатор, подключив резистор к его проводам (как указано в следующем абзаце).Обязательно используйте соответствующие средства индивидуальной защиты.

Для безопасной разрядки конденсатора: После отключения питания подключите 5-ваттный резистор 20 000 Ом к клеммам конденсатора на пять секунд. Используйте мультиметр, чтобы убедиться, что конденсатор полностью разряжен.

1. Используйте цифровой мультиметр (DMM), чтобы убедиться, что питание цепи отключено. Если конденсатор используется в цепи переменного тока, настройте мультиметр на измерение переменного напряжения. Если он используется в цепи постоянного тока, установите цифровой мультиметр на измерение постоянного напряжения.
2. Осмотрите конденсатор. Если утечки, трещины, вздутия или другие признаки износа очевидны, замените конденсатор.
3. Переведите шкалу в режим измерения емкости. Символ часто разделяет точку на циферблате с другой функцией. В дополнение к регулировке шкалы обычно необходимо нажать функциональную кнопку, чтобы активировать измерение. За инструкциями обратитесь к руководству пользователя мультиметра.

4. 4. Для правильного измерения необходимо удалить конденсатор из цепи.Разрядите конденсатор, как описано в предупреждении выше.

   Примечание: Некоторые мультиметры предлагают относительный (REL) режим. При измерении малых значений емкости можно использовать относительный режим для удаления емкости измерительных проводов. Чтобы перевести мультиметр в относительный режим измерения емкости, оставьте измерительные провода открытыми и нажмите кнопку REL. Это удаляет значение остаточной емкости измерительных проводов.

5. Подключите измерительные провода к клеммам конденсатора. Оставьте измерительные провода подключенными в течение нескольких секунд, чтобы мультиметр автоматически выбрал правильный диапазон.
6. Считайте отображаемое измерение. Если значение емкости находится в пределах диапазона измерения, мультиметр отобразит значение конденсатора. Он будет отображать OL, если а) значение емкости выше диапазона измерения или б) конденсатор неисправен.

Обзор измерения емкости

Устранение неисправностей однофазных двигателей — одно из наиболее практичных применений функции емкости цифрового мультиметра.

Однофазный двигатель с конденсаторным пуском, который не запускается, является признаком неисправного конденсатора.Такие двигатели будут продолжать работать после запуска, что затрудняет поиск и устранение неисправностей. Отказ конденсатора жесткого пуска компрессоров HVAC — хороший пример этой проблемы. Двигатель компрессора может запуститься, но вскоре перегреется, что приведет к срабатыванию выключателя.

Однофазные двигатели с такими проблемами и шумные однофазные двигатели с конденсаторами требуют мультиметра для проверки правильности работы конденсаторов. Почти все моторные конденсаторы имеют значение в микрофарадах, указанное на конденсаторе.

Трехфазные конденсаторы коррекции коэффициента мощности обычно защищены плавкими предохранителями.Если один или несколько из этих конденсаторов выйдут из строя, это приведет к неэффективности системы, скорее всего, увеличатся счета за коммунальные услуги и могут произойти непреднамеренные отключения оборудования. Если предохранитель конденсатора перегорел, необходимо измерить предполагаемое значение микрофарад конденсатора и убедиться, что оно находится в пределах диапазона, указанного на конденсаторе.

Стоит знать о некоторых дополнительных факторах, связанных с емкостью:

• Конденсаторы имеют ограниченный срок службы и часто являются причиной неисправности.
• Неисправные конденсаторы могут иметь короткое замыкание, разрыв цепи или могут физически выйти из строя до точки отказа.
• При коротком замыкании конденсатора может перегореть предохранитель или повредить другие компоненты.
• Когда конденсатор размыкается или выходит из строя, цепь или ее компоненты могут не работать.
• Износ может также изменить значение емкости конденсатора, что может вызвать проблемы.

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

Связанные ресурсы

Измерения емкости и индуктивности с помощью цифровых мультиметров в формате PXI

Конденсаторы

Конденсатор — это электронный компонент, способный накапливать энергию в виде заряда.Каждый конденсатор состоит из двух пластин из проводящего материала, разделенных диэлектриком, которым может быть воздух, бумага, пластик, оксид или любой другой изолятор. Диэлектрическая постоянная, или K, изолятора представляет его способность накапливать заряд. В таблице 2 показаны значения K для различных диэлектрических материалов.

Диэлектрик	Диэлектрическая постоянная ( K )
Вакуум	1
Воздух	1.0001
Тефлон	2,0 ​​
Полипропилен	2,1
Полистирол	2,5
Поликарбонат	2,9
Полиэстер	3,2
FR-4	3.8–5,0
Стекло	4,0–8,5
Слюда	6,5–8,7
Керамика	От 6 до нескольких тысяч
Оксид алюминия	7
Оксид тантала	11

Таблица 2 .Значения K для различных диэлектрических материалов

Электрические свойства изоляторов изменяются в зависимости от таких факторов, как температура, частота, напряжение и влажность. Эта вариативность и механическая конструкция конденсатора создают далеко не идеальное устройство. Лучшее представление реальных конденсаторов показано в эквивалентной модели на рисунке 4, которая может помочь вам понять различные паразитные элементы, присутствующие в реальном компоненте. Эти паразитные элементы влияют на импеданс конденсатора на разных испытательных частотах.

Рисунок 4 . Модель различных паразитных элементов в реальном компоненте, которые могут повлиять на конденсатор

Параллельное сопротивление, R _p , обычно имеет большое значение, и его влияние существенно только при измерении конденсаторов с малыми значениями. Эквивалентное последовательное сопротивление R _s , хотя и небольшое значение, важно для конденсаторов с большими номиналами, где полное сопротивление мало по сравнению с R _s и где рассеивается большая мощность.Последовательная индуктивность L _s представляет собой спад общей индуктивности и емкости на более высоких частотах. На низких частотах емкость зависит от частоты и уровня тестового сигнала из-за изменений диэлектрических свойств. На рисунке 5 показан алюминиевый электролитический конденсатор емкостью 2,2 мкФ, 100 В, измеренный на различных частотах. Ошибка относится к измерению с использованием испытательного сигнала переменного тока 1 В _{среднеквадратичное значение} на частоте 1 кГц.

Рисунок 5 .Алюминиевый электролитический конденсатор на 100 В, 2,2 мкФ, измерения на разных частотах

Эти факторы приводят к тому, что конденсаторы имеют разные значения при различных условиях температуры, частоты и уровня сигнала.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности — это электронный компонент, способный накапливать энергию в виде тока. Каждый индуктор состоит из проводящей катушки, которую можно обернуть без сердечника или вокруг магнитного материала. Проницаемость материала сердечника является мерой напряженности магнитного поля, которое может быть индуцировано в нем.Электрические свойства сердечников изменяются в зависимости от таких факторов, как температура, частота, ток и т. Д. Эта вариативность и механическая конструкция индуктора создают далеко не идеальное устройство. Лучшее представление реальных катушек индуктивности показано в эквивалентной модели на рисунке 6, которая может помочь вам понять различные паразитные элементы, присутствующие в реальном компоненте. Эти паразитные элементы влияют на импеданс катушки индуктивности на разных испытательных частотах.

Рисунок 6 . Модель различных паразитных элементов в реальном компоненте, которые могут повлиять на индуктор

Последовательное сопротивление R _s представляет собой резистивные потери в проводнике. Параллельная емкость, C _p , является эквивалентным емкостным эффектом между витками катушки, а параллельное сопротивление, R _p , представляет собой сумму всех потерь, связанных с материалом сердечника. Воздушным сердечникам требуется намного больше витков в катушке для достижения высоких значений индуктивности.Таким образом, воздушные сердечники часто непрактичны для применения из-за их большого размера и веса. Кроме того, воздушные сердечники обычно имеют большую емкость обмотки и последовательное сопротивление с высоким значением индуктивности. Не все паразиты влияют на стоимость индуктора, но некоторые паразиты более заметны, чем другие, в зависимости от конструкции катушки, геометрии индуктора, калибра провода и характеристик сердечника. Значение индуктивности и величина каждого типа паразита по отношению к другим типам паразита определяют частотную характеристику.Геометрия некоторых компонентов может увеличить чувствительность компонентов к внешним факторам, и эта повышенная чувствительность может повлиять на стоимость индуктора. Индукторы с открытым магнитным потоком более чувствительны к металлическим материалам, которые находятся в непосредственной близости, потому что такие материалы изменяют магнитное поле. Тороидальные индукторы удерживают поток внутри сердечника и менее чувствительны к внешним проводникам в непосредственной близости. На рисунке 7 показан поток, связанный с этими типами катушек индуктивности:

Рисунок 7 .Типы индукционного потока

На рисунке 8 индуктор с воздушным сердечником 5 мГн измерен на разных частотах. Ошибка относится к измерению с тестовым сигналом 1 В _rms при 1 кГц. Этот тип индуктора имеет высокую емкость обмотки из-за размера и количества витков, необходимых для его конструкции. Следовательно, этот тип индуктивности измеряет, как если бы индуктивность сильно зависела от частоты.

Рисунок 8 .Индуктор с воздушным сердечником, 5 мГн, измерения на разных частотах

Ожидается, что некоторые ферритовые сердечники сильно различаются в зависимости от уровня тестового сигнала. На рисунке 9 индуктор с ферритовым сердечником емкостью 100 мкГн испытывается при различных уровнях тестового сигнала. Ошибка относится к измерению с тестовым сигналом 1 мА _{среднеквадратичного значения} при 1 кГц.

Рисунок 9 . Индуктор с ферритовым сердечником емкостью 100 мкГн протестирован при различных уровнях тестового сигнала

Все эти факторы могут сочетаться и приводить к тому, что индукторы имеют разные значения при различных условиях температуры, частоты и уровня сигнала.

Тестовый сигнал

Цифровые мультиметры

PXIe-4082 используют источник переменного тока в качестве возбуждения для измерений емкости и индуктивности. Форма волны тока представляет собой очень стабильную прямоугольную волну с ограничениями по гармоникам. Метод измерения извлекает многотоновую информацию, содержащуюся в тестовом сигнале, для определения емкости или индуктивности тестируемого устройства. Частота и уровень тестового сигнала и извлеченных из него тонов показаны в таблицах 3 и 4:

Емкость
Диапазон	Фундаментальный		Третья гармоника		Эффективный тестовый сигнал
	Частота	Текущий	Частота	Текущий	Частота	Текущий
300 пФ	1 кГц	0.5 мкА	3 кГц	0,16 мкА	3 кГц	0,16 мкА
1 нФ	1 кГц	1 мкА	3 кГц	0,33 мкА	3 кГц	0,33 мкА
10 нФ
100 нФ	1 кГц	10 мкА	3 кГц	3.3 мкА	3 кГц	3,3 мкА
1 мкФ	1 кГц	100 мкА	3 кГц	33 мкА	1 кГц	100 мкА
10 мкФ	1 кГц	1 мА	3 кГц	330 мкА	1 кГц	1 мА
100 мкФ	91 Гц	1 мА	273 Гц	330 мкА	91 Гц	1 мА
1000 мкФ
10000 мкФ

Индуктивность
Диапазон	Фундаментальный		Третья гармоника		Эффективный тестовый сигнал
	Частота	Текущий	Частота	Текущий	Частота	Текущий
10 мкГн
100 мкГн
1 мГн	1 кГц	1 мА	3 кГц	330 мкА	3 кГц	330 мкА
10 мГн	1 кГц	10 мкА	3 кГц	3.3 мкА	3 кГц	3,3 мкА
100 мГн	91 Гц	100 мкА	273 Гц	33 мкА	273 Гц	33 мкА
1 H	91 Гц	10 мкА	273 Гц	3,3 мкА	273 Гц	3.3 мкА
5 H	91 Гц	1 мкА	273 Гц	0,33 мкА	273 Гц	0,33 мкА

Таблицы 3 и 4 . Частота и уровень тестового сигнала и извлеченных из него тонов

Дигитайзер измеряет полное сопротивление ИУ на двух частотах (тонах). По этим двум измерениям рассчитываются потери (входные, кабельные и DUT).Используя рассчитанные потери, программа вычисляет емкость или индуктивность на одной из двух частот (эффективная частота). Эффективный тестовый сигнал включен в качестве эталона. Это сигнал, который дает сопоставимое значение емкости или индуктивности при измерении однотональным методом измерения. Из-за паразитов и материалов, используемых в конструкции реальных компонентов, измеренное значение емкости или индуктивности может отличаться от одного прибора к другому. При измерении конденсаторов с лучшими диэлектрическими свойствами вы наблюдаете гораздо меньшую разницу в показаниях между различными приборами.Это наблюдение также применимо к катушкам индуктивности с лучшими магнитными свойствами. В таблице 5 приведены примеры диэлектриков с хорошими и плохими частотными характеристиками.

Диэлектрики с хорошими частотными характеристиками	Диэлектрики с низкими частотными характеристиками
Тефлон Слюда Полипропилен Поликарбонат Керамика COG	Оксид тантала Оксид алюминия Керамика Y5U

Таблица 5 .Примеры диэлектриков с хорошими и плохими частотными характеристиками

Из-за величины необходимого тока намагничивания вы можете увидеть повышение чувствительности к изменениям частоты и другим факторам зависимости в индукторах с сердечниками большего размера, например, используемых в трансформаторах и силовых индукторах.

Температурные эффекты

Температура может иметь большое влияние на импеданс ИУ. Обычно конденсаторы имеют большие температурные коэффициенты (колебания от 5 до 80 процентов во всем диапазоне температур, в зависимости от используемого конденсатора), за исключением керамических конденсаторов COG, которые могут иметь только 0.003% / ° C отклонение. Индукторы, особенно с сердечником, отличным от воздуха, могут сильно изменяться в зависимости от температуры. Дрейф температуры окружающей среды и температуры тестируемого устройства (например, из-за обращения) может привести к ошибке в измерениях. Контролируйте изменения температуры окружающей среды, чтобы уменьшить количество ошибок.

Кабельная проводка

Чтобы уменьшить вариации паразитных параметров системы, NI рекомендует использовать коаксиальный кабель или экранированные витые пары с экраном, используемым в качестве пути возврата тока и подключенным к входу LO цифрового мультиметра. Эта конфигурация делает компенсацию ОТКРЫТО / КОРОТКОЕ более практичной и помогает уменьшить наводку шума.Для ручного измерения деталей для поверхностного монтажа можно использовать пинцет. Цифровой мультиметр PXIe-4082 может компенсировать импеданс, создаваемый испытательными приборами. Для получения дополнительной информации см. Ниже раздел «Компенсация при открытии / коротком замыкании». Уменьшите механические отклонения (например, перемещение или изгиб кабелей или изменение крепления) между двумя последовательными измерениями, чтобы сохранить повторяемость. Используйте высококачественный кабель, например Belden 83317, доступный на сайте belden.com. NI рекомендует кабели с тефлоновой, полипропиленовой или полиэтиленовой изоляцией.Для получения дополнительной информации о требованиях к кабелям см. Межкомпонентные соединения и кабели. Очень хорошие характеристики были достигнуты при использовании этого кабеля длиной до 25 футов при измерениях емкости и индуктивности за счет выполнения компенсации ОТКРЫТО / КОРОТКОЕ перед измерением.

Шумоподавитель

Для минимизации наводок держите кабели, установку и ИУ вдали от любых источников электромагнитного шума, таких как двигатели, трансформаторы и электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Избегайте источников частот около 91 Гц, 1 кГц, 10 кГц и соответствующих гармоник, потому что эти частоты являются частотами токов возбуждения, используемых NI 4082.Используйте экранированный кабель (рекомендуется использовать разъемы BNC и коаксиальный кабель) для прокладки кабелей и для подключения внешнего проводника к входу LO цифрового мультиметра.

.