Измеритель индуктивности своими руками схема: Высокоточный измеритель индуктивности и емкости

Содержание

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


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

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

Содержание / Contents

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

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

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

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


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

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

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

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

Их я измерил на работе прибором (совсем не образцовым) и записал на кусочках бумажного скотча, которые прилепил к катушкам.

Но тут ещё проблема и в том, что у любого прибора тоже есть какая-то своя погрешность.

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

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

Провода к «бананам» и «крокодилам» берём покороче, чтобы уменьшить вклад их индуктивности при измерениях. Концы проводов припаиваем непосредственно к плате (без разъёмов), и в этом месте фиксируем каплей термоклея. Корпус можно изготовить из любого подходящего материала. Я применил для корпуса кусок пластикового монтажного короба 40×40 из отходов. Подогнал под размеры платы длину и высоту короба, получились габариты 67×40x20.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В архиве статья из книги, схема и печатка.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

 

ПРИСТАВКА К ЧАСТОТОМЕРУ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

Первое пришествие данного измерительного генератора в сферу моего радиолюбительского интереса состоялось под названием «Генератор для катушек». Было необходимо в процессе изготовления настроить поисковую катушку металлодетектора «Tesoro Eldorado» вот модератор с сайта по изготовлению МД и предложил форуму панацею в его «лице», не дав, правда, подробного руководства по сборке, но заверив в повторяемости схемы.

Принципиальная схема

Скачать для увеличения

Для производства замеров подключаться данный генератор должен был к частотомеру. Сложной схему не назовёт даже начинающий любитель электроники, поэтому все дружно приступили к сборке, но тогда собрать удалось единицам причём из числа продвинутых. Меняли транзисторы, номиналы резисторов и конденсаторов, но всё как-то без результата. Повторяться схема не желала. Предложивший схему упирал на то, что повторяющими не достаточно точно подбирается номинал электронных компонентов.

Когда появился вариант печатной платы частично на СМД компонентах, которые как известно не сложно приобрести и с 1% допуском по точности номинала - не устоял перед искушением. Собранная схема сразу не заработала, а вот когда начал менять транзисторы беря в расчёт коэффициент усиления в сторону увеличения, ставить неполярные конденсаторы из числа термостабильных, да посоветовали на выходе подстроечник 1 кОм для регулировки уровня выходного переменного напряжения, что-то сдвинулось с мёртвой точки, но окончательного положительного результата не получил. Сила выходного сигнала была мала, виртуальный частотомер компьютера выдавал не стабильные показания. На том тогда всё и закончилось.

А не так давно увидел знакомую схему в несколько иной интерпретации, с подробнейшим описанием сборки и настройки, под названием «Приставка для измерения индуктивности». Сразу стало понятно, что её предыдущий вариант это неудачная кастрация схемы. Необходимость замера индуктивности поисковой катушки для собранного металлодетектора К-158 (вариант всем известного «Пирата») врасплох не застала.

Учитывая предыдущий опыт, сразу доработал предложенную печатную плату под свои электронные компоненты, по сути же, схема осталась неизменной. Постоянный резистор R8 номиналом 270 Ом заменил на подстроечный 5 кОм (для установления нужной величины выходного переменного напряжения в интервале от 0 до более чем 5 вольт), резистор R9 и конденсатор С7 установил как в схеме, а не как на предложенной печатной плате.

В целом сборка данного варианта хлопот не доставила, ибо основные рекомендации сборки и настройки были теперь известны: 

  • транзисторы VT 1 и 2 исключительно КТ326Б, VT3 лучше КТ3107Г с коэффициентом усиления более 50, а VT4 нужен КТ3102В с к/усиления исключительно более 150, VT5 также КТ3102В с к/усиления более 50
  • конденсатор С1 набирается из трёх (меньше не получится) общей ёмкостью строго 25330 пикофарад. Допуск отклонения желателен менее 0,5%, от этого зависит точность измеряемой индуктивности. Все конденсаторы должны быть с хорошим ТКЕ (термостабильные – то есть их ёмкость должна как можно меньше зависеть от изменения температуры их корпуса)
  • после подачи напряжения 12 В, не подключая катушки к разъему Х1 замерить напряжение на эмиттере VT5 которое должно быть равным половине питающего, если отклонение большое, подобрать резистора R4.
    Ток потребления будет в пределах к 20 мА - на выходе должно быть переменное напряжение необходимое для производства измерения имеющимся частотомером, например для китайского частотомера-конструктора оно составляет 2 вольта (или чуть более). Его уровень устанавливается подстроечным резистором R8.

Подключение катушки производится как можно ближе к виткам намотки, (минуя соединительный кабель), соединительные провода приставки не более 30 мм. Показатель частотомера в килогерцах. Величина на фото проходная, в результате всех манипуляций с катушкой (отмотки – домотки) она была получена в размере 71,626 Гц.

Результат замера обрабатывается в программке (программа в архиве, лист №10) – данные заносятся в разделе «Основной расчёт» в графе «Исходные данные», далее щелчок курсором вне основных полей программы и получаем результат – индуктивность составляет 195 мкГн. Первый расчёт нужно начать с заполнения раздела «Вспомогательный расчёт», для этого потребуется подключение параллельно поисковой катушке конденсатора ёмкостью более 1000 пФ (лучше 4500 пФ) фактический номинал которого известен с абсолютной точностью.

 

Универсальный LC генератор - схема

Собранной приставкой остался доволен, когда разберешься во всех, кажущихся на первый взгляд, хитросплетениях  всё просто. Однако уже захотелось иметь более мобильный вариант измерителя индуктивности, без всяких там вычислений. Заказал на AliExpress электронный конструктор – прибор с функцией измерения индуктивности (да и много чего вообще и всего-то за 600р). Ну а пока он до меня добирается, решил посмотреть в интернете приставку для мультиметра. И вот самым неожиданным образом нашёл схему под названием «Универсальный LC генератор», которая как выяснилась, была предшественницей предыдущих схем. Рекомендуемое напряжение питания к этой схеме указано 5 вольт, во время съёмки видеодемонстрации работы приставки попробовал запитать этим напряжением уже собранную но, к сожалению, не получилось, не помог даже подстроечный резистор регулировки (возможно его номинал необходим более 5 вольт), однако от напряжения в 10 вольт устройство работало нормально.  

Видео

Кому интересно – вся подборка материалов по всем трём схемам в архиве. Автор Babay iz Barnaula

   Форум по измерительным приборам

   Обсудить статью ПРИСТАВКА К ЧАСТОТОМЕРУ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

LC МЕТР

   Представляем оригинальную конструкцию lc-метра от нашего коллеги R2-D2. Далее слово автору схемы: В радиолюбительском деле, особенно при ремонтах, необходимо иметь под рукой прибор для измерения емкости и индуктивности - так называемый lc метр. На сегодняшний день для повторения в интернете можно найти много схем подобных устройств, сложных и не очень. Но решил создать свой вариант устройства. Практически все схемы LC метров с использованием микроконтроллеров представленные в интернете, выглядят одинаково. Идея заключается в расчете номинала неизвестных компонентов по формуле зависимости частоты от емкости и индуктивности. Для простоты своей конструкции решил использовать внутренний компаратор микроконтроллера в качестве генератора. Для отображения информации используется LCD от телефона Nokia 3310 либо ему подобный с контроллером PCD8544 и разрешением 84х48, например Nokia 5110

Схема lc метра на микроконтроллере

Настройка и функции

   Сердцем устройства является микроконтроллер PIC18F2520. Для стабильной работы генератора в качестве С3 и С4 лучше использовать неполярные конденсаторы либо танталовые. Реле можно использовать любое, соответствующее по напряжению (3-5 вольт), но желательно с минимально возможным сопротивлением контактов в замкнутом положении. Для звука используется буззер без встроенного генератора, или обычный пьезоэлемент.

   При первом старте собранного устройства, программа автоматически запускает режим настройки контраста дисплея. Кнопками 2/4 необходимо установить приемлемый контраст и нажать кнопку OK (3). После выполнения данных действий устройство следует выключить и включить заново. Для некоторой настройки работы измерителя в меню есть раздел «Setup». В подменю «Capacitor», необходимо указать точный номинал используемого калибровочного конденсатора (С_cal) в пФ. Точность указанного номинала напрямую влияет на точность измерения. Контролировать работу самого генератора можно с помощью частотомера в контрольной точке «B», однако лучше использовать уже встроенную систему контроля частоты в подменю «Oscillator».

   С помощью подбора L1 и С1, необходимо добиться стабильных показаний частоты в районе 500-800 кГц. Большая частота положительно влияет на точность измерения в тоже время с ростом частоты может ухудшаться стабильность генератора. Частоту и стабильность генератора, как я уже сказал выше, удобно мониторить в разделе меню «Oscillator». При наличии внешнего калиброванного частотомера можно выполнить калибровку частотомера LC-метра. Для этого необходимо подключить внешний частотомер к контрольной точке «B» и с помощью кнопок +/- в меню «Oscillator» подобрать константу «K» таким образом, чтобы показания обоих частотомеров совпадали. Для корректной работы системы отображения состояния батареи питания, необходимо настроить резистивный делитель, построенный на резисторах R9, R10, после чего установить перемычку S1 и записать значения в поля раздела «Battery».

Порядок настройки

  • - Измерить напряжение питания микроконтроллера (выводы 19 – 20). Это опорное напряжение “V.ref”
  • - Измерить напряжение до резистивного делителя = U1
  • - Измерить напряжение питания после делителя = U2
  • - Рассчитать коэф. деления “С.div” = U1/U2
  • - Внести полученные цифры в соответствующие разделы меню сохраняя их нажатием кнопки «ОК».

   Также внести напряжения “V.max” – максимальное напряжение батареи питания (заполнены все сегменты отображаемой батарейки) и соответственно “V. min” – минимальное напряжение батареи питания (все сегменты батарейки погашены, прибор сигнализирует о необходимой смене или заряде батареи питания). Значения напряжения питания для отображения промежуточных сегментов на пиктограмме батарейки, будут рассчитаны автоматически после внесения информации о “V.max” и “V.min”.

Использование стабилизатора для питания схемы обязательно, так как опорное напряжение должно быть стабильным и не меняться при разряде батареи.

Работа с устройством

   Ещё меню lc-метра содержит разделы Light, Sound, Memory. В разделе Light есть возможность включить либо отключить подсветку LCD. Раздел Sound, для вкл/откл звука. В разделе Memory можно посмотреть результаты последних 10 измерений, а также (для новичков) увидеть полученный результат в разных единицах измерения. Назначение кнопок описывают пиктограммы, размещенные в нижней части экрана.

  • (F) – “Function” переход в меню Setup
  • (M) – “Memory” сохранение результатов измерения в памяти
  • () – “Light” вкл/откл подсветки
  • (C) – “Calibration” калибровка

   Главный экран содержит условную шкалу погрешности в измерениях, которую необходимо контролировать и в случае необходимости своевременно выполнять калибровку.

Измерение емкости

   1. Переключить устройство в режим измерения емкости. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.

   2. Подключить измеряемый конденсатор к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).

Измерение индуктивности

   1. Переключить устройство в режим измерения индуктивности. Замкнуть клеммы. Выполнить калибровку. Убедиться, что погрешность измерения находится в допустимых пределах. В случае больших отклонений повторить калибровку.

   2. Подключить измеряемую индуктивность к клеммам. На экране появится результат измерений. Для сохранения результата в памяти необходимо нажать (M).

Видео работы измерителя

   В качестве корпуса задействовал геройски погибший при ремонте телевизора китайский тестер.

   Все файлы - прошивки контроллера, платы в Lay и так далее можно скачать тут или на форуме. Материал предоставил - Савва. Автор схемы R2-D2.

   Форум по данному прибору

РадиоКот :: Измеритель uRLC

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Измеритель uRLC

Прибор uRLC предназначен для измерения сопротивления, емкости и индуктивности радиоэлементов,

размера, жирности и вкусности мышей :),   каждый уважающий себя радиокот маст хэв!

При разработке прежде всего ставились задачи получить малогабаритный, легкий и удобный пинцет для SMD элементов с удовлетворяющей точностью и погрешностью, идейными вдохновителями были НВ-14, Smart tweezers, LCR Reserch.

Характеристики:


- измерение R от 0,1мОм - 10МОм,
- измерение L от 0,1нГн - 10Гн,
- измерение С от 0,001пФ до 22,000 мкФ,
- тестовый сигнал с частотой 100Гц, 1кГц, 10кГц, 93кГц, 187кГц амплитудой 1В, 0,3В,
- габариты со щупами 158х28х12мм, вес 29гр. ,
- питание Li-Ion 3,7В 250мА*ч, потребление около 75мА.


За основу данного прибора был взят проект RLC Balmer 303, как имеющий хорошие перспективы для развития. Максимальная интеграция МК, встроенный DAC, 2 раздельных ADC для U-I и применение хороших инструментальных и программируемых усилителей позволяют получить малые габариты и высокую точность измерения.

Работает прибор по классическому принципу для данных устройств, фактически он максимально схож с классическим RLC-2, переведенным на новую элементную базу- через измеряемую деталь пропускается тестовый сигнал переменного напряжения фиксированной частоты, измеряется амплитуда на измеряемой детали, а так же протекающий через нее ток при помощи шунта. Сигналы канала напряжения и тока усиливаются до необходимого уровня и далее оцифровываются встроенными АЦП МК.
Из амплитуды напряжения – тока, а так же смещения фазы производится расчет R,L, C, Q, Z и др.
МК формирует тестовый сигнал при помощи встроенного ЦАП, контролирует амплитуду напряжения и тока при помощи 2-х каналов встроенного АЦП, подбирает оптимальное усиление каналов напряжения и тока при помощи PGA (усилитель с программируемым коэффициентом усиления), а так же значение шунта.
Примененный МК STM32F303 имеет достаточно быстрые- 5Мвыб/с и точные АЦП если учесть, что это «бонус».
В качестве экрана был применен OLED 1,3”, имеющий малые габариты, стоимость и хорошую яркость, контрастность символов.

Схема, а так же ПП имеет несколько вариаций:
1 Возможно применение OLED экранов 1,3" или 0,96". Шлейфы этих экранов идентичны друг другу и паяются непосредственно на плату. Однако встречаются c двумя типами контроллеров.


Разработаны 2 печатные платы:

(1) 1,2 - размерами 25х60 специально для экрана 0,96".
(2) 1,2м - размерами 25х70мм специально для экрана 1,3".

Так же есть небольшие отличия в схемотехнике, схемы помечены как 1,2 и 1,2м. На плату 1,2 можно установить и 1,3" экран однако в таком виде он не установится по посадочному месту, не ляжет на плату и будет нависать над ней на высоте 2,5мм. Конструкция может получиться короче, но толще. Впрочем такое решение имеет право на жизнь. На плату 1,2м можно установить экран 0,96. Однако размеры его маловаты, читаемость хуже.
2 Прибор в законченном виде может быть выполнен как пинцет для измерения преимущественно СМД компонентов, так и с крокодилами- щупами Кельвина для измерения преимущественно выводных компонентов, кроме того крокодилы в отличии от наконечников щупа обеспечивают значительно лучший контакт, что критично для измерения низкоимпедансных деталей. Были реализованы в железе оба варианта.

Все элементы и узлы будут рассматриваться для схемы 1,2м. Для 1,2 все аналогично, но не совпадают поз. обозначения. Схема цифровой и аналоговой части.

Схема питается от небольшого Li-ion аккумулятора, зарядка осуществляется микросхемой DA9, R41 задает ток заряда.

Разъем- micro USB. Через разъем возможна зарядка, а так же программирование МК через специальный переходник к программатору, таком же, как в осциллографе GFX3. На контакты D+, D- USB подключены пины SWDIO, SWCLK. Такая реализация позволяет удобно программировать МК, в том числе обновлять прошивку без разборки корпуса.
Q1, Q2 подают питание на основную схему, первичное включение происходит при нажатии кнопки ОК, далее МК поддерживает каскад во включенном виде до момента выключения.
DA10- DA11 - LDO стабилизаторы напряжения, DA10, питающий аналоговую часть, выбран с хорошим параметром подавления вкодных пульсаций.
Стабилизаторы могут применяться на напряжение 3,0В и 3,3В. 2 лдо должны выбираться на одинаковое напряжение. Предпочтительно применение 3,3В поскольку некоторые элементы схемы лучше работают при повышенном напряжении. При этом разница в емкости аккумулятора, теряемая при эксплуатации схемы с ЛДО 3,3В незначительна.
Управление схемой происходит совмещенной кнопкой- качелькой, совмещающей 3 кнопки - влево-ок-вправо.Программно задействованы функции на короткое и длинное нажатие. Вместо совмещенной кнопки посадочные места на ПП позволяют устанавливать отдельные СМД кнопки, однако предпочтительна качелька.

DA6 с обвязкой формирует 2 канала ИОН, значения равны 1/2 напряжения LDO стабилизаторов, т.е 1,5В или 1,65В. Напряжение необходимо для смещение рабочей точки всех ОУ и АЦП. Это виртуальная земля.
С порта DAC МК формируется тестовый сигнал амплитудой несколько ниже питающей, далее делитель R16-R15 снижают амплитуду до 1В. R13-14 формируют смещение тестового сигнала в половину питания. С2 и С5 являются элементами ФНЧ для подавления выбросов ЦАП МК. Для формирования сигнала 0,3В снижается амплитуда DAC.
DA1 является повторителем тестового сигнала, подает сигнал на клеммы измерения.
VD1 представляет собой сборку диодов для защиты входных цепей от возможного приложения высокого напряжения, например при возможном подключении заряженных электролитов, и т.д. Согласно ДШ ОУ INA826 способны выдерживать входное напряжение до 40В без повреждения, однако для повышения надежности установлены защитные диоды.
DA3- DA2 образуют преобразователь ток-напряжение. Они обеспечивают измерение протекающего тока через измеряемый элемент. Измерение происходит на одном из 4-х шунтов, переключаемом в зависимости от сопротивления измеряемого элемента. Номиналы шунтов 100Ом, 1К, 10К, 100К. переключает DA2, управляемый МК.
В схемах пинцетов обычно не применяется подобный узел, поскольку он достаточно громоздкий, шунт обычно один, поскольку данное решение реализуется более компактной схемотехникой. Однако было решено поставить масштабируемый шунт.
DA4, DA5 - инструментальные ОУ канала U - напряжения (DA4) и I - тока (DA5). КУ обоих усилителей равны и устанавливаются резисторами R18-19. По умолчанию КУ=2.
В цепях прохождения сигналов установлены ФНЧ для подавления помех и повышения точности измерения.
Имеются фиксированные ФНЧ R22+C23, R21+C31 с частотой среза чуть более 200кГц, рассчитанные таким образом, чтоб существенно не ограничивать сигнал на верхней рабочей частоте 187кГц, но при этом снижать уровень ВЧ шума.
Далее сигналы U. I поступают на программируемые ОУ (PGA113). КУ ОУ устанавливает МК через шину SPI и может меняться, принимая следующие значения: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 и 200. Микросхема имеет механизмы калибровки, повышающие точность задания КУ, что положительно влияет на точность измерения, однако погрешность присутствует 0,1% на малых КУ и 0,3% при значении >/= 50. Для уменьшения погрешности используются дополнительные режимы калибровки прибора.
Далее сигналы поступают на коммутируемые ФНЧ, для канала U R23, C25, C28,C30, DD1, DD2. Имеется цепь R23, C25 - фиксированного ФНЧ для высшей частоты, на более низких частотах подключаются C28 в параллель к C25 (на 10кГц), а так же C25+ C28+C30 на частотах 100 Гц и 1 кГц. Дополнительные конденсаторы подключаются коммутаторами DD1, DD2 по команде с МК.
После коммутируемого ФНЧ сигналы поступают на АЦП МК. Данный МК имеет 3 канала АЦП, для канала напряжения и тока задействованы отдельные АЦП, измерение происходит одновременно, а не по очереди при помощи одного АЦП, что положительно влияет на точность измерений, 3-й канал используется для измерения напряжения питания.
Обвязка OLED аналогична стандартному модулю OLED с шилдом. Необходима для удаления шилда в целях снижения габаритов. При необходимости обвязку можно не паять, подключив I2C OLED модуль при помощи 4-х проводников.
Размер и цвет экрана не принципиальны. Однако с 1,3 читабельность показаний несомненно выше.


МК, ОУ недопустимо покупать у непрверенных поставщиков в т.ч у китайцев. МК подходит для текущей прошивки только в указанной модификации, в других встречается 2 канала АЦП вместо трёх. Обращайте внимание на корпуса микросхем. При разработке ПП закладывались самые маленькие корпуса. На плате 1,2 применено 2 коммутатора SN74LVC1G3157 в корпусах SOT23-6, на плате 1,2м 4шт SN74LVC1G3157DCKR в микрокорпусе SOT6.
В схеме имеются элементы, которые должны быть прецизионные, либо специально подобранные.
1 Шунты R7-R10 - покупались 0603 резисторы с точностью 0,1%. У резисторов, вне зависимости от указанного допуска, реальная точность обычно значительно лучше заявленной, для 5% резисторов она обычно укладывается в 1%. У конденсаторов допуски слишком большие и часто реальная емкость значительно отличается от заявленной. Если нет возможности приобрести резисторы или конденсаторы с высокой точностью необходимо отобрать нужные экземпляры из элементов с обычным допуском. Измерять и сортировать. Так среди резисторов 100 Ом, 1К, 10К, 100К сначала нужно отобрать мультиметром, резисторы для шунтов, остальные резисторы пустить на позиции, не требующие высокой точности.
2. Должны быть подобраны в пары (в паре 2 элемента должны иметь максимально близкие значения, но не обязательно близкие к заявленному номиналу) такие элементы:
- R18-19, - R21-22,- R23-25,- R31-32,- C32-C31,- C25-34,- C28-35,- C30-C38
Разброс этих элементов частично может компенсироваться электронной калибровкой, но может существенно влиять на точность измерения и погрешности.
Самым шумным, влияющим на точность измерения узлом является преобразователь тока в напряжение. Максимально эффект выражен при минимальном протекающем токе- измеряемый элемент имеет высокий импеданс либо режим Open. Для снижения уровня шума установлен конденсатор С7, образующий ООС по ВЧ для DA3. После его установки ВЧ шум на выходе ощутимо снизился, однако это компромиссное решение, повышение его емкости дает погрешность измерения высокоомных резисторов на ВЧ, впрочем электронная калибровка может это компенсировать. Возможно понадобиться снижение его емкости, либо демонтаж.
OLED может применяться 0,96" либо 1,3" с разрешением 128х64 пикселя. Чаще всего они продаюся установленными на шилд и имеют белое, синее и желто-синее свечение. Подключаются по SPI или I2C шине. Обычно такие экраны имеют стандартные контроллеры и стандартный 30-пиновый шлейф. При этом сам экран поддерживает обе шины, разница только в схеме обвязки шилда. Встречаются в продаже так же экраны без шилда со шлейфом под пайку, такие варианты так же подойдут, не нужно будет время тратить на демонтаж.
Белые экраны могут встречаться с разной яркостью- контрастностью и спектром свечения. Лучше всего использовать белые, читабельность выше.

 

 

 

 

 

 

 

Следует обратить внимание на то. что в продаже имеются OLED экраны с таким же размером и разрешением, но неподходящим шлейфом. У них шлейф 20-пиновый, а шилд имеет овальные, а не круглые отверстия. Такие экраны не подходят! Конечно и их можно припаять с учетом распиновки тонкими проводниками, но это неправильное решение.

 

 

 

 

 

 

Для подготовки к монтажу ОЛЕД его необходимо снять с шилда. Лучше следующим образом- aеном с тонкой насадкой прогревать зону пайки шлейфа, аккуратно с угла поддеть пинцетом шлейф и прогревая феном оттягивать шлейф от шилда. после отпайки шлейфа, феном пргревать шилд по всей поверхности круговыми движениями. Прогрев до 70-90 градусов, можно отделить экран от шилда, при этой температуре двухсторонний скотч перестает держать и отлипает. Следует избегать нагрева лицевой стороны экрана, поскольку там наклеена пластиковая пленка, которая может начать слазить кроме того сама матрица светодиодов может выйти из строя от перегрева.
В целях экономии с шилда можно сдуть LDO и SMD мелочевку.
Экран с шилдом I2C можно подключить не снимая сам СOB OLED, плата 1,2 имеет отверстия под стандартный 4-пин разъем, к плате 1,2м можно подключить 4-мя проводниками, соблюдая распиновку.


Перед монтажом необходимо выполнить все слесарные работы по платам, помыть платы, удалив пыль и стружку с поверхности плат.
Платы разрабатывались для промышленного изготовления, заказывались на производстве. Делать ПП такого уровня сложности и допусков при помощи ЛУТ или ФР нецелесообразно. Изготовлены были панелями 97х97мм, каждая панель включала в себя:
1 плату 1,2
1 плату 1,2М
4 пинцетных щупа
10 плат для щупов Кельвина (для крокодилов)
2 платы распорок-экранов.

Потребовалось вырезать и обработать необходимые платы, определившись с разновидностью конструкции. Из одной панели можно изготовить 2 прибора.
Каждый пинцетный щуп состоит из 2-х половинок, они прикладываются друг к другу, сигнальные проводники расположены внутри пинцетных щупов, имеют экранировку земляными полигонами, конструкция подобна коаксиальному кабелю, что обеспечивает высокое подавление помех. В отверстия вставляются штырьки от разъема дюпонт, обпаиваются.

На контактные части щупов вырезались специальные контактные площадки для обеспечения достаточной жесткости кончиков и достаточно качественного контакта, паяются феном. В моем случае они изготавливались из пружинистой бронзы толщиной около 0,6 мм. Щупы из двух 1мм плат обеспечивают достаточную и комфортную упругость. Щупы обтачиваются до получения равных геометрических размеров и формы. Окончательная доводка кончиков производится уже после установки щупов на плату

В плате протачиваются надфилем выборки под щупы, выборку под шлейф ОЛЕД. Щупы должны плотно сидеть, не болтаться без пайки, иначе далее после обпайки механическая нагрузка будет прикладываться на пайку и контактные площадки, контакты будут обрываться. Контактные площадки массы и сигнальных выводов должны совпадать по расположению.

Сами щупы паяются в последнюю очередь.

В случае изготовления конструкции с щупами Кельвина- крокодилами используются 2 платы на один щуп. 4 платы обтачиваются. Подбирается 2 крокодила, размер - один из самых малых, что имеются в продаже (длина металлической части 28мм). Ширина "челюстей" (3мм) немного меньше ширины платы. Нужны так же 4 равных по длине отрезка тонкого экранированного кабеля. В прототипе использовался кабель с центральной жилой из МГТФ-а. Это достаточно удобно, центральная жила устойчива к высокой температуре при пайке, изгибу и достаточно тонкая.

Кабель разделывается таким образом, чтоб масса паялась сразу возле места обжима, а центральная жила проходила через весь крокодил и паялась на центральный пятачок платы губок. Внешняя часть паяется к "челюстям" крокодила.

 

 

 

 

 

 При разработке продумывался вариант использования разъемных щупов, чтобы была возможность подключить пинцетные щупы либо крокодилы, однако такой вариант был отвергнут, т.к не обеспечивал малые габариты, надежность конструкции, достаточное экранирование от ЭМИ.

Существенных особенностей монтаж не имеет. Однако из-за применения элементов в микрокорпусах, а так же плотной разводки ПП монтаж будет вызывать дискомфорт. Для удобства сначала необходимо смонтировать все СМД элементы на основной стороне платы. Затем монтировать СМД элементы со стороны ОЛЕД. Кварцевый резонатор лучше паять феном. На основную плату в последнюю очередь паюятся крупногабаритные детали - танталы, ЮСБ, качелька, экран и щупы.
Перед подключением аккумулятора следует убедиться в отсутствие КЗ по цепям питания, первое включение лучше производить через защитный резистор порядка 10 Ом и контролировать ток потребления. После подключения питания следует прошить МК. Перед прошивкой и во время нее необходимо принудительно подавать питание, удерживая во время всего процесса ОК.


Прибор управляется 3-мя кнопками качельки "влево"(вниз), "ОК" и "вправо"(вверх)
Включение/выключение - удержание "ОК".
Вход в меню, выбор варианта - короткое нажатие "ОК".
Кнопки "+" и "-" в основном режиме коротким нажатием позволяют листать частоту тестового сигнала вверх-вниз. В меню листают пункты меню. В основном режиме удержание "влево" включает, а при повторной активации выключает режим осциллографа. Удержание "вправо" переключает амплитуду тестового сигнала 1-0,3В
При удержании кнопок "влево" или "вправо" в меню происходит быстрое возвращение к основному режиму работы.

Обозначения на экране

uRLC - название прибора
187,5к - тестовая частота, в данном случае прибор на данной частоте откалиброван, если прибор не откалиброван, верхняя полоса с инверсией по цвету.
1,0V - амплитуда, возможные значения – 1,0 В и 0,3 В.
Батарейка- индикатор заряда.
SER - последовательное измерение сопротивления. Может быть PAR - параллельное соединение.
F3- состояние ФНЧ, подключен ФНЧ с полосой выше 200кГц.
R3 - значение подключенного шунта R0-100R , R1-1K, R2- 10K, R3- 100K.
V0 - Значение КУ PGA канала напряжения V0- КУ=1, V1- КУ=2, V7- КУ=200.
I5 - Значение КУ PGA канала тока I5- КУ=50.
При разомкнутых щупах обычно отображается большое сопротивление и большая индуктивность, либо большое сопротивление и сверхмалая емкость. При замкнутых - низкое сопротивление и малая индуктивность/ большая емкость. При выходе за максимальные пределы, когда расчетное значение выходит за рациональные пределы в режиме OPEN значения номиналов могут не отображаться вовсе.
В программе МК рассчитываются добротность, тангенс диэлектрических потерь, фаза, но не отображаются для экономии места на экране.

Пункты меню (нажатие ОК):
-... - выход из меню.
- Схема замещения- последовательная - SER или паралельная PAR
- L/C R imag - отображение активного и реактивного значений или активного последовательно- параллельного.
- настройки экрана - яркость, инверсия экрана, тип экрана.
- калибровка - без калибровки имеются существенные погрешности на краях диапазонов, особенно на высоких частотах. Для каждой частоты необходимо провести калибровку. SHORT - замыкаем, калибруем.  OPEN - размыкаем щупы, калибруем. Имеются дополнительные калибровки по эталонным резисторам. Номинал перед калибровкой можно подстроить, т.е калибровать не эталонным резистором в 100,0 Ом, а обычным 98,4 Ом, главное - знать точное значение резистора, по которому калибруем и выбрать его перед калибровкой. Эта калибровка необязательна, обязательна только опен-шорт, однако она значительно повышает точность Сохраняем значения. Выходим. На откалиброванной частоте значение частоты отображается обычным шрифтом, а не инверсным.
- задать R - позволяет установить фиксированный шунт для отладки, без переключений на другой предел- 100 Ом- 1К-10К-100К.
- Ошибка измерения - пункт позволяет оценивать ошибку измерения для данного измеряемого элемента. Значение выводится в %. Максимальная ошибка получается при измерении очень маленьких или очень больших актиных/ реактивных сопротивлений (режим опен или шорт), на краях диапазонов, в середине диапазона 100мОм-10МОм она обычно 0,01-0,05%.
- Графики U, I - отображается рабочая частота, параметры КУ, шунта, рисуются графики сигналов напряжения и тока. Внизу отображаются значения АЦП (мин - макс) для напряжения и тока, рассчитанные значения.
- Фильтр - пункт позволяет включать- выключать коммутируемый ФНЧ для оценки качества его работы.


После прошивки должен заработать экран, прибор должен включаться-выключаться при удержании ОК. Если в настройках установлен другой данный тип экрана- картинка съедет в сторону/ вверх на несколько пикселей, либо будет отображаться неверно.
Если с отображением все ОК, следует проверить работоспособность аналоговой части. Подпаиваются готовые щупы либо короткие перемычки, соединяющие цепи тестового сигнала и измерения.
Для удобства настройки / диагностики/ проверки работоспособности в настройках есть сервисный пункт График U, I. При настройке и проверке работоспособности обязательно следует контролировать амплитуду и форму сигнала. По возможности также контролировать прохождение сигнала внешним осциллографом по дополнительным контрольным точкам.
1. 14н МК - синус до 2В.
2. 1н DA1 - син около 1В.
3. С23 син до 2В (опен), U_ADC то же.
4. С31 синус до 2В (шорт), I_ADC то же.
Если все функционирует правильно, то при разомкнутых щупах (OPEN) мы видим полноценную амплитуду синусоиды напряжения, второй канал тока- почти прямая линия. Значение напряжений указаны в мВ на АЦП соответствующего канала.

При замкнутых (SHORT) амплитуда канала тока становится максимальной, амплитуда канала напряжения- минимальной.

При измерении какого-то реального элемента амплитуды напряжения и тока находятся в определенных допустимых значениях, наблюдаются 2 синусоиды разной амплитуды и с разной фазой. При измерении резисторов фазы практически совпадают, чем выше частота теб больше будет разность фаз. В зависимости от величины реактивной составляющей фазы могут смещаться. Подключен конденсатор.

На экране отображается частота и амплитуда тест-сигнала, амлитуда АЦП напряжения и тока, комбинация шунта, КУ программируемых ОУ, измеренные значения тестируемого элемента.
Значительное искажение синусоиды, зашкаливание сигнала, отсутствие синусоиды (прямые линии) свидетельствуют о неправильной работе прибора по причине аппаратных либо программных проблем.

 

Для максимальной точности измерений должны соблюдаться следующие условия:

- измерение должно проводиться на оптимальных частотах. К примеру большие индуктивности, намотанные на трансформаторном железе следует измерять на частоте 100Гц, поскольку на более высоких частотах параметры будут измеряться некорректно из-за низкочастотных свойств ферромагнетика.
Электролиты желательно измерять на частотах от 100Гц до 10кГц, Конденсаторы большей емкости следует замерять на 100Гц. Малые емкости и индуктивности следует измерять на частотах 10кГц, в некоторых случаях 93 и 187 кГц. Резисторы желательно измерять на частотах 1 или 10кГц.
В общем случае наивысшая точность в приборах получается на частотах 1 и 10кГц. Это связано с тем, что на 100Гц падает количество выборок измерений, а на 93кГц и 187кГц значительно повышается нелинейность ОУ, скорость наростания сигнала становится недостаточной, особенно на больших КУ, растут их уровень собственного шума и КНИ. Уровень искажений становится сильно зависим от амплитуды сигнала и ступени КУ, такую нелинейность сложно компенсировать программными методами.
В то же время применение одновременно двух идентичных АЦП со схожими параметрами вместо старого метода поочередного измерения канала тока и напряжения одним АЦП позволило значительно повысить точность измерения фазы между каналами и соответственно емкости и индуктивности. На частоте в 10кГц достигается разрешающая способность в 1-2 нГн по индуктивности и 0,001пФ по емкости
- максимальная амплитуда входных сигналов U-I без искажений. В меню имеется выбор амплитуды тестового сигнала 1В и 0,3В. 1В предназначен для обычного измерения, 0,3 В для измерения внутрисхемного, когда параметры элемента можно измерить не выпаивая из схемы. Пониженная амплитуда не вызывает открывания P-N переходов активных компонентов, но вместе с тем снижение амплитуды тестового сигнала понижает точность измерения.
- калибровка прибора. На частотах 100Гц- 10кГц в большинстве случаев достаточо калибровки Open- Short при условии применения точных шунтов. Дополнительная калибровка по резисторам улучшает точность, но не является обязательной.
На частотах 93 и 183 без калибровки по резисторам не обойтись.

При разработке:

- наилучшее соотношение сигнал/шум. Для получения минимального шума были применены ряд особенностей схемотехники и разводки ПП,
- тождественность проходных характеристик канала напряжения и тока. На это влияют подбор вышеописанных компонентов в пары.
- на этапе проектирования ПП уделялось особое внимание отдалению аналоговых сигнальных цепей от цифровой части, насколько позволяло свободное пространство на ПП. На ПП имеются контактные площадки для пайки дополнительных экранов, опционально. А так же предусмотрена дополнительная плата экран- распорка, частично экранирующая входные цепи, а так же придающая жесткость и отсутствие скручивания пинцетным щупам, плата паяется уже после проверки работоспособности.


Корпус для измерителей был изготовлен из купленных за 2 уе в Китае USB- зажигалок. Кроме непосредственно корпуса внутри имеется Li-ion аккумулятор подходящих для конструкции габаритов и емкости.

Дополнительно вырезалась верхняя крышка и правая стенка. Правая стенка вклеена в корпус при помощи дихрорэтана. Верхняя крышка прикладывается и фиксируется с двух сторон 2-мя фрагментами термоусадки.

Собирается- разбирается конструкция быстро и без дополнительных инструментов.

Имелся так же вариант корпуса с 4-мя стойками М2, однако он оказался значительно более трудоемким и был отвергнут в пользу более простой конструкции.
 На данный момент ведутся работы по доработке схемотехники, возможны существенные изменения, прошивки МК и изготовления корпуса с использованием станка ЧПУ

 

 

Работы над проектом ведутся более полугода в соавторстве с Павлом GFX. Было изготовлено 2 промежуточных платы, на которых отрабатывались элементы схемотехники,  разводки и переделано и испытано множество прошивок.

Конструкция была успешно повторена тремя бета-кото-тестерами.

Файлы:
Схема+ПП+HEX

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?


Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Простой и недорогой измеритель индуктивности — Меандр — занимательная электроника

Эта схема плюс частотомер позволяет измерять индуктивность.

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

Рис. 1.

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

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

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

Рис. 2.

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

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

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

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

Приставка для измерения индуктивности и ее применение в практике радиолюбителя

Предлагаемая приставка к частотомеру для определения расчетным путем индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения для катушек на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить  с достаточной для практики точностью начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа.

Для многих начинающих радиолюбителей изготовление и оценка индуктивности катушек, дросселей, трансформаторов становится «камнем преткновения». Промышленные измерители малодоступны, самодельные законченные конструкции, как правило, сложны в повторении и при их настройке необходимы промышленные приборы. Поэтому особой популярностью пользуются простые приставки к частотомеру или осциллографу.

Описания и схемы подобных устройств были опубликованы в периодической литературе [1, 2]. Они просты в повторении, удобны в применении. Но сведения в статьях в части заявленных погрешностей и пределов измерения нередко приводят к ошибочным выводам и искаженным результатам. Так в [1] указано, что приставка позволяет измерить индуктивность более 0,1 мкГн, а погрешность измерения зависит от подбора конденсатора, который в авторской конструкции имеет допустимое отклонение номинальной емкости не более ±1 %. И это при том, что на указанных на схеме транзисторах устойчивая генерация начинается с индуктивностью колебательного контура 0,15…0,2 мкГн (желающие легко могут проверить), а собственная индуктивность выводов от платы до разъема 30 мм оказывается равной  0,1…0,14 мкГн. В другой статье [2] указывается погрешность до 1,5 % от верхнего предела (кстати, обратите внимание, нижний предел 0,5 мкГн с погрешностью 0,9 мкГн ― и это верно, иными словами измерение таких величин носит оценочный характер) как для маленьких, так и больших значений индуктивности, без учета собственной емкости катушек. А такая емкость может достигать соизмеримой с контурной величины и вносить дополнительную погрешность до 10…20 %.

В этой статье сделана попытка в какой-то мере восполнить отмеченный пробел и показать методы оценки погрешности измерений и способы применения действительно простой и полезной конструкции в лаборатории каждого радиолюбителя.

Предлагаемая приставка к частотомеру предназначена для оценки и измерения с достаточной для практики точностью индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн. Она отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения индуктивности на  малогабаритных  кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа. Такую возможность оценят те, кому часто приходится заниматься ремонтом и настройкой аппаратуры при отсутствии схем и описаний.

Для  работы  с  приставкой  подходят  любые  самодельные  или промышленные  частотомеры,  позволяющие  измерять  частоту  до  3 МГц   с точностью  не  менее  3х  знаков.  Если  нет  частотомера,   подойдет   и осциллограф.   Точность  измерения  временных параметров   у  последних,  как правило,   порядка  7…10%, что и определит  погрешность измерения индуктивности.

В интервале значений индуктивности 0,2…0,5 мкГн погрешность измерения не превышает 50 %,  в зависимости от точности учета “паразитной” индуктивности приставки. Погрешность измерения в интервале 0,5…5 мкГн уменьшается до 5…20 % в связи с тем же ограничением. Индуктивность более 5 мкГн ― вплоть до 20 мГн возможно измерить с наименьшей погрешностью, не превышающей 2 %. В интервале значений 20…200 мГн погрешность не более 5 %, если собственная емкость собственная емкость катушки менее 1000 пФ. Для индуктивности более 0,2 Гн из-за влияния активного сопротивления катушки погрешность измерения может возрасти до 5…20 %, а выше 1 Гн ― даже  до 20…50 %. Ток, потребляемый приставкой при напряжении питания в интервале значений 5…15 В, не более 22 мА. Для определения собственной “паразитной” емкости катушки следует использовать  эталонный  конденсатор  по  методу,  описанному  ниже.

Принцип измерения индуктивности [2] основан на известном соотношении, связующим параметры элементов колебательного контура с частотой его резонанса (формула Томсона)


Здесь и далее во всех формулах частота указана в мегагерцах, емкость ― в пикофарадах, индуктивность ― в микрогенри.

 

При емкости контура Ск = 25330 пФ, формула упрощается

, где Т ― период в микросекундах.

В приставке (ее схема показана на рис. 1) используется генератор с эмиттерной связью в

двухкаскадном усилителе, частота гармонических колебаний которого определяется емкостью конденсатора С1 и измеряемой индуктивностью Lx, подключаемой к пружинным зажимам Х1. Так как используется непосредственное соединение базы транзистора VT1 с коллектором VT2, то коэффициент петлевого усиления генератора высок, что обеспечивает устойчивую генерацию при изменении соотношения L/C в широком диапазоне. Коэффициент петлевого усиления пропорционален крутизне используемых транзисторов и может эффективно регулироваться  изменением тока эмиттеров, для чего используется  выпрямитель на диодах VD1, VD2 и управляющий транзистор VT3. Введение усилителя на транзисторе VT4 с КU= 8…9 позволило снизить амплитуду напряжения на контуре до уровня 80…90 мВ при выходной амплитуде 0,7 В. Эмиттерный повторитель обеспечивает работу на низкоомную нагрузку.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в интервале 5…15 В, при этом вариации уровня выходного напряжения не превышают 20 %, а уход частоты F= 168,5 кГц (с катушкой высокой добротности, намотанной на сердечнике 50ВЧ при индуктивности L= 35 мкГн) не более 40 Гц!

В конструкции можно использовать в позициях VT1, VT2 транзисторы КТ361Б, КТ361Г, КТ 3107 с любым буквенным индексом, хотя несколько лучшие результаты достигаются с КТ326Б, КТ363; в позиции VT3 ― кремниевые транзисторы структуры р-n-р, например, КТ209В, КТ361Б, КТ361Г, КТ3107 с любым буквенным индексом. Для буферного усилителя (VT4, VT5) пригодно большинство высокочастотных транзисторов. Параметр h31Э для транзистора VT4 ― более 150, для остальных не менее 50.

Диоды VD, VD2 ― любые высокочастотные кремниевые, например, серий КД503, КД509, КД521, КД522.

Резисторы ― МЛТ-0,125 или аналогичные. Конденсаторы, кроме С1, ― малогабаритные соответственно керамические и электролитические, допустим разброс 1,5…2 раза.

Конденсатор С1 емкостью 25330 пФ определяет точность измерения, поэтому ее значение желательно подобрать с отклонением не более ±1 % (можно составить из нескольких термостабильных конденсаторов, например 10000+10000+5100+ 220пФ из группы КСО, К31. Если нет возможности точно подобрать емкость, можно воспользоваться описанной ниже методикой.

В качестве разъема Х1 удобно использовать пружинящие зажимы для «акустических» кабелей. Разъем Х3 для соединения с частотомером ― СР–50-73Ф.

Детали монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Чертёж печатной платы в формате lay разработки П.Семина можно скачать здесь

Допустимо использовать навесной монтаж. В качестве корпуса для приставки можно применить любой подходящий по размерам коробок  из любого материала. Разместить разъем Х1 необходимо так, чтобы обеспечить минимальную длину  соединяющих его с платой проводников. На фото, для примера, показан аккуратно выполненная конструкция от Павла Семина.  

После проверки правильности монтажа следует подать питание напряжением 12 В, не подключая катушки к разъему Х1. Напряжение на эмиттере VT5 должно быть примерно равным половине питающего напряжения; если отклонение больше, потребуется подбор резистора R4. Ток потребления окажется близким к 20 мА. Присоедините  к  разъему  Х1  катушку  Lx  индуктивностью  в  пределах десятков―сотен микрогенри (точное значение некритично), а к разъему Х3 ― осциллограф или высокочастотный вольтметр. На выходе приставки должно быть переменное напряжение 0,45…0,5 В эфф (амплитудное значение 0,65…0,7 В). При необходимости его уровень можно установить в диапазоне 0,25…0,7 Вэфф подбором  резистора R8.

Теперь можно приступить к калибровке приставки, подключив ее к частотомеру.

Это можно сделать несколькими  методами.

Если  есть  возможность  измерить с точностью  не хуже 1 %  катушку  на незамкнутом магнитопроводе  с  индуктивностью  порядка   десятков-сотен  мкГ , то используя ее как образцовую, подберите емкость конденсаторов С1  так, чтобы показания  приставки совпали с требуемым значением.

Во втором случае понадобится один термостабильный эталонный конденсатор, емкость которого не менее 1000 пФ и известна с высокой точностью. В крайнем случае, если нет возможности точно измерить емкость, можно применить конденсаторы КСО, К31 с допуском ±2―5 %, смирившись с вероятным увеличением погрешности. Автор использовал конденсатор К31-17 с номинальной емкостью 5970 пФ ±0,5 %.   Сначала по частотомеру фиксируем частоту F1 для катушки Lx без дополнительного внешнего конденсатора. Затем присоединяем параллельно катушке эталонный конденсатор Cэт и фиксируем частоту F2. Теперь можем определить реальную входную емкость собранной приставки и индуктивность катушки Lx по формулам

Чтобы можно было пользоваться приведенными в начале статьи упрощенными формулами, нужно подбором группы конденсаторов С1 установить емкость Свх равной 25330±250 пФ. После окончательной корректировки емкости конденсаторов С1 сделайте контрольный замер по приведенной выше методике, чтобы убедиться, что емкость Свх соответствует требуемой.Вручную делать многократные пересчеты долго, поэтому автор пользуется удачной программой расчетов MIX10, разработанной А. Беспальчиком.

После этого приставка готова к работе. Попробуем оценить ее возможности; для этого проведем несколько опытов.

  1. При измерении малых значений индуктивности большую погрешность вносит собственная индуктивность приставки, состоящая из индуктивности проводников, соединяющих разъем Х1 с платой, и индуктивности монтажа. Попробуем ее измерить. Сначала замкнем контакты разъема Х1 прямым коротким проводником. Скрученные провода, идущие к разъему Х1 длиной 30 мм, и перемычка длиной 30 мм образуют один виток катушки. Если в генераторе транзисторы КТ326Б, колебания возникают только при ударном возбуждении контура путем периодичного включения питания; при этом частота F1 = 2,675…2,73 МГц, что соответствует индуктивности 0,14 мкГн (с транзисторами КТ3107Б генерация совсем не возникает). Теперь сделаем из провода диаметром 0,5 мм кольцо диаметром 3 с расчетной индуктивностью [3] около 0,08 мкГн и подключим к Х1. Для генератора на транзисторах КТ326Б частотомер показал значение 2,310 МГц, что соответствует индуктивности 0,19 мкГн. Вариант на транзисторах КТ3107Б генерировал только при ударном возбуждении контура. Таким образом, собственная индуктивность приставки оказалась в пределах 0,1…0,14 мкГн.

Выводы: высокая точность измерений обеспечивается для индуктивности более 5 мкГн. При значениях в интервале 0,5… 5 мкГн надо учитывать собственную индуктивность 0,1…0,14 мкГн. При  индуктивности менее 0,5 мкГн измерения носят оценочный характер. Уверенно регистрируемая минимальное значение индуктивности 0,2 мкГн.

  1. Измерение неизвестной индуктивности. Допустим, для нее частота F1= 0,16803 МГц, что по упрощенной формуле расчета индуктивности дает 35,42 мкГн.

При проверке с эталонным конденсатором частота F2 = 0.15129 МГц соответствует индуктивности 35,09 мкГн. Погрешность ― менее 1 %.

  1. Используя измеренную индуктивность в качестве образцовой, можно оценить входную емкость генератора. Емкость контура состоит из емкости группы конденсаторов С1 и емкости Сген, состоящей из суммы емкости монтажа и емкости, вносимой транзисторами VT1, VT2, т. е. Свх= С1+Сген.

Чтобы определить величину Сген, отключаем конденсаторы С1 и измеряем с используемой индуктивностью частоту F3. Теперь Сген можно рассчитать по формуле

В авторском варианте приставки с транзисторами КТ3107Б емкость Сген равна 85 пФ, а с транзисторами КТ326Б ― З9 пФ. По сравнению с требуемым значением 25330 пФ это меньше 0,4 %, что позволяет применять практически любые высокочастотные транзисторы без заметного влияния на точность измерения..

  1. Благодаря большой собственной емкости приставки, при измерении индуктивности до 0,1 Гн погрешность, вносимая собственной емкостью катушек, несущественна. Так при измерении индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора от транзисторных приемников получилось значение L = 105,6 мГн. При дополнении колебательного контура эталонным конденсатором 5970 пФ получилось другое значение ― L=102 мГн, а собственная емкость обмотки Стр= Сизм– С1 = 25822 – 25330 = 392 пФ.
  2. Амплитуда на измерительном колебательном контуре величиной 70…80 мВ оказывается меньше порога открывания кремниевых p-n переходов, что позволяет во многих случаях измерять индуктивность катушек и трансформаторов прямо в схеме (естественно, обесточенной). Благодаря большой собственной емкости приставки (25330 пФ), если емкость в измеряемой цепи не более 1200 пФ, погрешность измерения не превысит 5 %.

Так при измерении индуктивности катушки контура ПЧ (емкость контура не более 1000 пФ) непосредственно на плате транзисторного приемника получено значение 92,1 мкГн. При измерении индуктивности катушки, выпаянной из платы, расчетное значение оказалось меньше ― 88,7мкГн (погрешность менее 4 %).

Для подключения к катушкам индуктивности, размещенных на платах, автор использует щупы с соединительными проводами длиной 30 см, скрученных с шагом одна скрутка на сантиметр. Ими вносится дополнительная индуктивность 0,5…0,6 мкГн ― это важно знать при измерении малых величин,  для оценки ее достаточно замкнуть щупы  между  собой.

В заключение еще несколько полезных советов.

Определить магнитную проницаемость кольцевого магнитопровода без маркировки можно по следующей методике. Намотать 10 витков провода, равномерно распределив его по кольцу, и измерить индуктивность обмотки, а полученное значение индуктивности подставить в формулу:

В практических расчетах удобно пользоваться упрощенной формулой для расчета числа витков на кольцевых магнитопроводах [4]

Значения коэффициента k для ряда широкораспространенных кольцевых магнитопроводов по данным В. Т. Полякова приведены в табл. 1.

Таблица 1

ТипоразмерК18х8х4К18х8х4К18х8х4К18х8х4К18х8х4К18х8х4
Магнитная проницаемость30002000100020001000400
k212637314470

 

Для широко распространенных броневых магнитопроводов из карбонильного железа [5] индуктивность удобнее рассчитывать в микрогенри, поэтому введем коэффициент m, и формула соответственно изменится: 

Некоторые значения для распространенных броневых магнитопроводов приведены в табл. 2.

СердечникСБ-9аСБ-12аСБ-23-17аСБ23-11а
m7.16.74.54.0

Составить подобную таблицу для имеющихся у вас кольцевых и броневых магнитопроводов, воспользовавшись предлагаемой приставкой, не составит большого труда.

ЛИТЕРАТУРА

1.Гайдук П. Частотомер измеряет индуктивность. ― Радиолюбитель, 1996, № 6, с. 30.

  1. L-метр с линейной шкалой. ― Радио, 1984, № 5, с. 58, 61.
  2. Поляков В. Катушки индуктивности. ― Радио, 2003, № 1, с. 53.
  3. Поляков В. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. ― М.: Патриот, 1990, с. 137, 138.
  4. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. /Терещук Р. М. и др./ ― Киев: Наукова думка, 1987, с. 104.

 С.Беленецкий, US5MSQ                  Луганск   Украина                 Радио, 2005, №5, с.26-28

Обсудить статью, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

Измеритель индуктивности

Вот блок, измеряющий коммерческий ВЧ дроссель 33 мкГн.
Индуктивность в эксплуатации

Разрешение аналогового измерителя, очевидно, ограничивает его производительность, но я обычно использую его, чтобы просто убедиться, что я нахожусь в правильном положении, наматывая катушки или выбирая из ящика для мусора. Более точные измерения я делаю с помощью резонансного моста.

Мне нужен был способ измерения ВЧ-индукторов с ручным заводом во второй лаборатории, и, поскольку я буду делать это только изредка, мне не нужно было ничего особенного, и, поскольку, как только друг завершит разработку своей конструкции на базе AT90S1200, я планирую Чтобы сделать его сам, я подумал, что буду использовать его меньше года, поэтому я не хотел тратить много времени на его изготовление.Я встречал предшественника этой схемы, более сложную, с регулировкой нуля и переключателем диапазона, но она была ограничена более высокими индуктивностями. Я адаптировал ее к компонентам, которые у меня были под рукой, и изменил ее так, чтобы она работала в диапазоне от 500 наногенри до 50 микрогенри. По сообщениям, оригинальная схема была опубликована несколько лет назад Американской лигой радиорелейной связи, поэтому она с признательностью ARRL, что я делаю эту схему доступной (члены Wouff Hong: dit dit dit dit.... dit dit).

Схема

Принцип работы схемы заключается в том, что если вы сделаете ширину импульса пропорциональной индуктивности и сохраните частоту и амплитуду импульса постоянными, а затем пропустите импульс через фильтр нижних частот, чтобы выходило только среднее напряжение, результирующее напряжение постоянного тока пропорциональна индуктивности.

Другими словами:
Ширина импульса = индуктивность X некоторая константа
Выход постоянного тока = ширина импульса X амплитуда импульса X частота
Где выход постоянного тока и амплитуда импульса в вольтах, ширина импульса в секундах, а частота импульса в Гц (1 / секунда).

Частота импульсов задается генератором триггера Шмитта, состоящим из сопротивления обратной связи (потенциометр 2 кОм и постоянный резистор 3,9 кОм). конденсатор 1000 пФ на землю и триггер Шмитта. Гистерезис триггера Шмитта позволяет ему колебаться с помощью простой цепи обратной связи. Ширина импульса, пропорциональная индуктивности, создается путем пропускания неизвестной индуктивности через резистор и подключения результирующего сигнала пилообразной формы ко входу другого триггера Шмитта, который из-за резкого переключающего действия на его выходе, обусловленного его гистерезисом, обеспечивает хороший прямоугольный пульс. Ширина импульса пропорциональна индуктивности и обратно пропорциональна сопротивлению. Чтобы получить импульс с шириной, значительно превышающей время нарастания и спада триггера Шмитта, что является требованием для хорошей линейности, в то время как индуктивность была в диапазоне 500 нГн, мне пришлось использовать очень низкое сопротивление. , следовательно, три резистора 330 Ом и их драйверы включены параллельно. Последний инвертор просто делает импульс положительным по полярности, так что напряжение увеличивается с увеличением индуктивности.

Эта схема верна только для широкополосных катушек индуктивности. Катушки индуктивности с железными сердечниками, ферритами с высокой магнитной проницаемостью или с большим количеством шунтирующих емкостей не могут быть точно измерены.

Схема использует вольтметр с диапазоном милливольт и высоким входным сопротивлением в качестве считывающего устройства, поэтому у него нет буфера на выходе.

Мне посчастливилось иметь 74HC14 в корпусе SO, поэтому я припаял его к металлизированной стороне макетной платы. Если вы воспользуетесь DIP, ваша жизнь станет намного проще.Когда вы это построите, сделайте соединения, включая соединения gorund, короткими, потому что десятки наносекунд считаются. Обратите особое внимание на выводы и контакты для LX. Любая индуктивность на этом пути будет добавляться к измеренной индуктивности, поэтому делайте ее короткой и маленькой. В том, что я построил, я использовал пару зажимов типа «крокодил», припаянных к прочным проводам длиной пару сантиметров.

Калибровка:

Процедура проста: подключите батарею и цифровой вольтметр, установите известный индуктор в положение LX, затем отрегулируйте потенциометр, пока не получите ожидаемые показания на цифровом вольтметре.Например, используйте индуктивность 1 микрогенри и отрегулируйте потенциометр, чтобы получить 100 мВ на DVM.

У вас могут возникнуть проблемы с калибровкой устройства, если пороги переключения на вашем 74HC14 сильно отличаются от того, который я использовал, поэтому вам, возможно, придется изменить сопротивление в осикляторе или конденсаторе, чтобы навести порядок в цепи.

Вот некоторые вещи, которые следует проверить при калибровке:

- Когда LX закорочен, выходное напряжение должно быть очень близко к нулю вольт.Если нет, возможно, у вас слишком большая индуктивность в выводах к LX или вы подключили LX к точке заземления с шумом. Существует небольшая вероятность того, что вы используете поврежденный 74HC14, но проверьте это в последнюю очередь, так как это маловероятно.

-Когда LX открыт, выходное напряжение должно быть около 2,5 вольт (50% напряжения питания). Если это не так, то, вероятно, потому, что пороги на 74HC14 не расположены симметрично около 2,5 вольт. Неважно, просто отрегулируйте частоту генератора, пока не добьетесь его калибровки.Если вы обнаружите, что напряжение очень низкое, скажем, ниже вольта, это указывает на ошибку записи, проблему с регулятором 5 В или батареей, повреждение 74HC14 или вы используете вольтметр с очень низким сопротивлением. Цифровые вольтметры обычно имеют сопротивление 10 МОм, а ВОМ (вольт-омметры) могут иметь пониженное значение в диапазоне от 10 кОм до 20 кОм и не подходят для этого использования.

- Генератор в том, который я сделал, работает на 173 кГц. Если ваш работает на совершенно другой частоте, попробуйте заменить компоненты генератора или попробуйте использовать 74HC14 другого производителя.

Схема дает довольно постоянные значения от 10 мВ / мкГн до 50 мкГн.

Цепи счетчика

метров :: Next.gr

- Стр. 24

  • Показанная схема представляет собой простой цифровой частотомер, который показывает частоту в герцах нестабильного таймера 555. Возможно, его можно было бы адаптировать для других целей. NPN-транзистор TR2 подключается к транзистору 555 для измерения, как показано на рисунке....

  • В этой схеме аналогового частотомера с линейной шкалой 1 кГц используется 555 в качестве счетчика импульсов. Частота считывается на M1 (или 1 мА-измерителе), который может быть откалиброван для чтения от 0 до 1 кГц . ...

  • Схема может измерять частоту между 1.5 кГц ~ 500 кГц при подключении различных конденсаторов C1 ~ C6. Максимальная частота до 1 МГц. Транзистор T1 может использоваться в качестве интегратора, его нагрузочный резистор составляет 15 кОм, а R1 ~~ R6 регулируется ....

  • ..

  • Датчик приближения обнаруживает прохождение частей печатной платы при вращении колеса, обеспечивая выходной сигнал, который имеет четкий переход между высоким и низким уровнями напряжения и идеально подходит для запуска схем подсчета или обработки.Далее идет ....

  • Показана базовая схема цифрового вольтметра с использованием Harris Semiconductor ICL7107. Имеет диапазон 2 В. Калибровка состоит из подачи на вход известного напряжения 1,2 В и регулировки R3 для правильного показания на дисплее. Напряжение питания ± 5 В, а S1 ....

  • ..

  • ..

  • Схема основана на устройстве драйвера дисплея гистограммы LM3914N (IC1), которое может использоваться для управления до десяти светодиодов.Это связано так, что при OV12 на входе загорается только первый светодиодный индикатор. Эта простая схема измерителя пикового уровня использует шесть ....

  • На этом рисунке показана принципиальная схема простого измерителя индуктивности. U1, четырехвходовая логическая интегральная схема затвора NAND с четырьмя входами 74LS00, два резистора, конденсатор и дополнительный кристалл микропроцессора образуют стабильный кварцевый генератор рядом с маркировкой....

  • Переключение резисторов обратной связи для операционных усилителей на селеновых солнечных элементах Radio Shack 276-115 дает многодиапазонный линейный люксметр. С резистором 1000 МОм для максимальной чувствительности звезда Сириус будет производить фототок около 25 пА, когда полярная ячейка ...

  • Термистор RT и R1, R2, R3 и RP1 образуют мост для измерения температуры.Когда температура составляет 20 ° С, использование R1, R3 и регулировка RP1 может позволить мосту сохранять баланс. При повышении температуры сопротивление термистора RT уменьшается, мост в ....

  • Использование драйвера светодиодной гистограммы VU-метра LM3915? Включаются 10 светодиодов? Простой аудиоусилитель приводит в действие схему детектора? Которая обеспечивает питание постоянного тока для LM3915....

  • Входной каскад этой схемы вольтметра использует операционный усилитель и диодную обратную связь для формирования схемы выпрямителя пикового значения линейности. Через изоляцию парциального давления R2 / R2 он отправляется на двойной многоканальный BCD-выходной аналого-цифровой преобразователь CA3162E, он также может ....

  • На этой схеме показаны ICM7217 и ICM7555, которые соединены в качестве базового частотомера.Соединения между ICM7217 и светодиодным дисплеем с общим катодом показаны на рис. 12-18. Частотомер откалиброван (по известному стандарту) с помощью ....

  • Здесь представлен светодиодный автомобильный вольтметр, который состоит из операционного усилителя LM312 и светодиода, он может отображать 6 ступеней напряжений, 10-15 В, каждая шестерня - 1 В.Принцип работы схемы Светодиодный автомобильный вольтметр состоит из схемы регулятора, цепи Vref, ....

  • Светодиодный автомобильный вольтметр состоит из схемы фильтра, схемы фильтра распределения напряжения, схемы усилителя напряжения и схемы светодиодного дисплея, см. Рисунок 7-77. Схема фильтра регулятора состоит из 3-контактного IC1 и конденсатора фильтра C1.Напряжение ....

  • Это схема электрического термометра, состоящая из LM134. В схеме выходное напряжение или ток LM134 пропорционален термодинамической температуре, которая может быть считана на 100-амперном измерителе, диапазон испытательных температур измерителя составляет ....

  • Когда этот термометр используется в помещении, он может работать прерывисто, и это рабочее состояние может поддерживаться в цепи температурного тестирования, поскольку внутренняя температура не изменяется резко.Нестабильный мультирезонансный генератор состоит из VT1 ....

    .
  • ..

  • ..

  • Разрешение барометрического давления около 0. 00417 дюймов рт. Ст. (0,0139 кПа) для диапазона давления от 31,0 до 28,0 дюймов ртутного столба (от 105,0 до 95,0 кПа, или от 1050 до 950 мбар или гПа). Лучшее разрешение возможно при более ограниченном диапазоне давления. Схема ....

  • Измеритель емкости

    - это один из инструментов, который вы должны иметь в своем ящике для инструментов, если вы любитель электроники или профессиональный техник по электронике....

  • Измерение индуктивности важно при изготовлении катушек индуктивности своими руками, особенно когда вы делаете обмотку катушки своими руками. Адаптер для измерителя индуктивности ....

  • Что такое pH-метр? PH-метр - это точный вольтметр, который измеряет напряжение, генерируемое pH-электродами.Потребность в таком счетчике высока ....

  • Инвертирующий усилитель необходим для прецизионных акселерометров, потому что это обычно устройство вывода заряда. Этот усилитель используется для преобразования заряда в напряжение ....

  • Это простая схема датчика измерения температуры.Эта схема измеряет температуру либо на печатной плате, либо на наконечнике зонда, на котором находится ....

  • Это схема вольтметра FETVM-FET. Функция VTVM заменяется FTEVM, в то же время избавляясь от обычного линейного кабеля. Это ....

  • Датчик температуры

    LM135 / 235/335 разработан для облегчения считывания абсолютной температуры, выдает все положительные значения для любой частоты, поэтому мы читаем 2.7315В при 0 ....

  • Импульсы принимаются таймером от точек распределения. Когда на выходе таймера высокий уровень, измеритель M получает калиброванный ток через R6. Счетчик не ....

  • Ниже представлена ​​схема компаратора, которая может измерять с шагом в 1 вольт напряжение автомобильного аккумулятора.Индикация напряжения производится путем сравнения ....

  • Аналоговый измеритель

    обычно не имеет высокого импеданса, так как в нем нет буферной схемы. При активной буферизации входное сопротивление этой цепи ....

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, принадлежащими коммунальным предприятиям, и другими катушками, предназначенными для работы при 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, вызывают 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, сопротивление катушки индуктивности зависит от частоты. Импеданс - это векторная сумма сопротивления (когда и если в цепи есть резистор или 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 создания магнитного поля .(Во время нарастания постоянный ток по существу является переменным. )
Уравнение емкостного реактивного сопротивления:

Х С = 1 / 2πfC

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

Уравнение для индуктивного реактивного 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 исследуйте 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 пробит из-за сильного тока, не говоря уже о вспышке дуги в больших единицах. После разряда проверьте, проверив напряжение.

Конденсаторы, измеренные с помощью мультиметра в режиме измерения емкости, 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 динамическом испытании.Одна из стратегий прецизионных измерений - создать схему, которая преобразует емкость в частоту, которую затем можно определить с помощью счетчика.

Для измерения индуктивности устройства, собственной 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 могли бы возбудить его или создать 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 усовершенствованные 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.

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

Многие измерители LCR подают выходной сигнал источника сигнала через резистор истока 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 переключателя 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 двумя характеристиками, 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 заключается в том, что тестируемый индуктор или конденсатор будет реагировать более характерным образом в пределах дискретной полосы частот.

Настольные измерители LCR

также обычно имеют четырехпроводную схему (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.

Если 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 считайте 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 включается 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.

DIY Высокоточный цифровой измеритель индуктивности, измеритель емкости, измеритель частоты, комплект

Описание продукта

Описание:

Схема состоит из компаратора U1B, разрядного транзистора Q1, Q2 и др.Установите прямой вход компаратора на Uc, (Uc = 0.632E,

Rref регулируется, и измеряемый конденсатор CEx подключается к обратной входной клемме. Когда на выводе P15 низкий уровень, конденсатор разряжается.

Обратите внимание, что тяговый ток 51 одиночного вывода микросхемы очень мал, и Q1 не может управляться напрямую, иначе время разряда будет очень большим.

Когда на выводе P15 MCU высокий уровень, конденсатор заряжается, когда он заряжен до Uc, компаратор переключается и запускается вне MCU.

Емкость можно рассчитать, измерив время зарядки и сопротивление зарядки.

В пакет включено:

1 x DIY Набор для высокоточного цифрового измерителя индуктивности

Более подробные фотографии:










Дополнительная информация

При заказе от Alexnld.com, вы получите электронное письмо с подтверждением. Как только ваш заказ будет отправлен, вам будет отправлено электронное письмо с информацией для отслеживания доставки вашего заказа. Вы можете выбрать предпочтительный способ доставки на странице информации о заказе во время оформления заказа. Alexnld.com предлагает 3 различных метода международной доставки, авиапочту, зарегистрированную авиапочту и услугу ускоренной доставки, следующие сроки доставки:

Авиапочта и регистрация авиапочтой Площадь Время
США, Канада 10-25 рабочих дней
Австралия, Новая Зеландия, Сингапур 10-25 рабочих дней
Великобритания, Франция, Испания, Германия, Нидерланды, Япония, Бельгия, Дания, Финляндия, Ирландия, Норвегия, Португалия, Швеция, Швейцария 10-25 рабочих дней
Италия, Бразилия, Россия 10-45 рабочих дней
Другие страны 10-35 рабочих дней
Ускоренная доставка 7-15 рабочих дней по всему миру

Мы принимаем оплату через PayPal , и кредитную карту.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *