Вимірювач LC. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Хочу запропонувати вимірювач LC із прямим відліком. Цей пробник, незважаючи на свою простоту, має великі можливості. Він дозволяє вимірювати:

• ємність конденсаторів (не випаюючи їх із схеми);
• індуктивність;
• частоту сигналів (TTL-рівня);
• тангенс кута та опір втрат конденсаторів;
• магнітну проникність сердечників;
• добротність котушок індуктивності;
• наявність короткозамкнених витків у котушках. Схема пробника показано на рис. 1.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

На елементах DD1 і DD2 зібраний генератор, часзадающим елементом якого є вимірювана ємність або індуктивність. На елементах DD3 і DD4 зібраний дільник частоти з максимальним коефіцієнтом розподілу 16777211. Вся шкала пробника включає 25 значень, що відрізняються один від одного в 2 рази. Працюючи пробника візуально визначається, частота миготіння якого світлодіода найближче до 1 Гц. Показання навпроти нього є результатом виміру. Діод VD2 захищає прилад від переполюсування живлення.

Вимір ємності. Перед виміром конденсатор необхідно розрядити. Перемикач S1 поставити в розімкнене положення (вимір ємності). Залежно від необхідної точності вимірювання можна провести трьома способами.

Технічні характеристики:

• Номінальна напруга живлення, В......4,3
• Струм споживання, ма, не більше......45
• Діапазон вимірюваної ємності, мкФ......80*10^-6...25*10³
• Діапазон вимірюваної індуктивності, Гн......2,5*10^-6... 40
• Діапазон вимірюваної частоти, Гц......1...16*10⁶
• Амплітуда напруги на щупах при вимірюванні ємностей,......0,35
• Амплітуда напруги на щупах при вимірюванні індуктивностей, В......10
• Мінімальна добротність індуктивностей......11

Спосіб 1. До щуп пробника підключається вимірюваний конденсатор (його можна не випоювати зі схеми) і визначається, який світлодіод блимає з частотою близько 1 Гц. На шкалі проти нього читається значення ємності.

Спосіб 2. Для більш точного вимірювання ємності потрібно зробити все як у способі 1, тільки дивитися на світлодіод, який блимає з частотою більше 1 Гц, підрахувати кількість миготінь за 10 с, і обчислити частоту миготінь, розділивши підраховану кількість на 10. Показання навпаки цього світлодіода розділити на отриману частоту. Результат буде значенням ємності конденсатора.

Спосіб 3. Для більш точного визначення ємності можна скористатися осцилографом або частотоміром. Причому при використанні осцилографа можна оцінити і якість конденсатора, що перевіряється (визначити тангенс кута втрат). Підключивши осцилограф або частотомір до щупів пробника, цими ж щупами потрібно торкнутися конденсатора, що перевіряється. Якщо конденсатор має малі втрати, вид осцилограми буде такий, як показано на рис. 2а. При великих втрат вид осцилограми буде такий, як на рис. 2б. Визначте величину періоду Т і за формулою (1) підрахуйте ємність конденсатора:

З=T/40-5*10^-9 (Ф). (1)

При ремонті радіоапаратури достатньо виміряти ємність конденсатора за способом 1. Якщо отримане значення ємності менше номіналу, вказаного на конденсаторі, в 2 і більше разів, такий конденсатор необхідно замінити.

Рис. 2

Вимірювання індуктивності. Індуктивність, як і ємність, можна виміряти трьома способами.

Спосіб 1. Він аналогічний способу 1 вимірювання ємностей. Тільки перемикач S1 необхідно замкнути.

Спосіб 2. Аналогічний спосіб 2 для вимірювання ємностей конденсаторів. Перемикач S1 поставити у положення для вимірювання індуктивності (замкнути).

Спосіб 3. Аналогічний спосіб 3 для вимірювання ємностей. Індуктивність розраховуємо за формулою

L = 40 * Т (Гн), (2)

а вид осцилограм для котушок з малими та великими втратами наведено на рис. За та 3б відповідно. Значення ємностей конденсаторів та індуктивностей котушок із втратами, визначені за допомогою пробника, матимуть похибку - тим більшу, чим більше ці втрати.

Рис. 3

Вимірювання частоти сигналу. Пробник дозволяє вимірювати частоту сигналу ТТЛ-рівня, за умови, що живлення пробника гальванічно розв'язане від живлення ланцюга, що перевіряється. Перемикач S1 необхідно поставити у положення для вимірювання індуктивності. Одним щупом торкніться загального дроту, а іншим джерела сигналу. Навпроти світлодіода, що блимає із частотою близько 1 Гц, прочитайте показання частоти сигналу. Для точного визначення частоти можна скористатися способом 2.

Визначення тангенсу кута втрат конденсаторів. Тангенс кута втрат (tg d) можна точно визначити з використанням осцилографа.

Спосіб 1. Для цього необхідно підключити до щупів пробника осцилограф і конденсатор, що перевіряється. Якщо осцилограма виглядає як рис. 2б конденсатор має втрати, величину яких можна обчислити. Конденсатор із втратами можна замінити еквівалентною схемою - послідовно з'єднаними конденсатором та опором втрат. Тоді тангенс кута втрат дорівнює:

tg d = Rп/Xc = Rп/(2*pi*f*C), (3)

де Rп - опір втрат (Ом); Хc – реактивний опір конденсатора (Ом); f - частота, де працює конденсатор (Гц); C – ємність конденсатора (Ф).

Для цього пробника:

Rп = Uп/0,03 (Ом). (4)

Uп - вимірюється по осцилографу, згідно з рис. 2,б. При підключенні до пробника конденсатора період Т, з урахуванням опору втрат Rп, дорівнює:

T = 3,33 * (12-Rп) * (C + 5 * 10-9) (c) (5)

Якщо цю формулу підставити Rп=0, то виходить формула (1).

Спосіб 2. Виміряйте ємність конденсатора за допомогою пробника. Якщо пробник показав ємність у 2 або більше разів меншу, ніж номінал конденсатора (позначений на ньому), даний конденсатор має великий опір втрат Rп, а відповідно, і великий tg d. Тоді, згідно з формулою (5), можна знайти опір втрат. Результати розрахунку зведені до таблиці:

У верхньому рядку таблиці - кратність показань пробника (у скільки разів ємність конденсатора менша від ємності, позначеної на корпусі конденсатора. У нижньому рядку - відповідний опір втрат.

Визначення добротності котушок індуктивності. Визначте індуктивність котушки L1. Омметром (бажано цифровим) виміряйте активний опір котушки R. Підрахуйте реактивний опір на заданій частоті.

XL = 2 * pi * f * L (Ом), (6)

де XL – реактивний опір котушки (Ом); f – робоча частота (Гц); L – індуктивність котушки (Гн).

Добротність котушки індуктивності розраховується за формулою;

Q = XL/R. (7)

На даному пробнику показання помітні при Q>11.

Рис. 4.

Визначення магнітної проникності сердечника з фериту. Розглянемо три види сердечників (рис. 4). Розрахуємо величини, необхідні визначення магнітної проникності сердечників.

lМ=(D + d)*pi/2 (9)

SМ = (D - d) * h / 2 (10)

lМ = 2 * (А + В-2 * С) (11)

SМ = h * c (12)

lМ=2*(h+а+с)+3/2*а (13)

SМ = a * b (14)

Формули (9) і (10) використовуються для кільця, (11) і (12) – для П-подібного, а (13) та (14) – для Ш-подібного сердечника. Усі розміри у формулах (9) ... (14) беруться в сантиметрах.

Намотайте не менше 15 витків дроту (навал) на сердечник і виміряйте пробником отриману індуктивність (для Ш-подібного сердечника витки потрібно мотати за розміром а). Ефективна магнітна проникність осердя розраховується за формулою

uе=(L*lМ)/(u0*n²*SМ) (15)

де L - індуктивність котушки, намотаної на даний сердечник (Гн);

lм – довжина середньої магнітної силової лінії (см);

SM - площа перерізу магнітопроводу (см²);

u0 - магнітна проникність вакууму (u0=4*pi*10^-9 Гн/см);

n – кількість витків.

Виявлення короткозамкнених витків. Для визначення наявності короткозамкнених витків у котушках, намотаних на кільцеподібних, П-подібних і Ш-подібних сердечниках, необхідно порівняти індуктивність, виміряну пробником, та розрахункову:

L=u0*uе*n2*Sм/lм, (16)

де uе – ефективна магнітна проникність для феритових матеріалів (вказується на них). Якщо вона невідома, її можна визначити так, як описано вище.

Якщо індуктивність, визначена пробником, менше 2 і більше разів, ніж розрахункова, то котушці є короткозамкнуті витки.

Деталі. Формули (1, 2, 4, 5) вірні лише пробника, зібраного на мікросхемах 74НС00. Якщо генератор пробника зібрати на мікросхемах інших серій, у тому числі вітчизняних, у формулах з'являться поправочні коефіцієнти. При виборі мікросхем слід пам'ятати, що:

• розмах напруги на щупах пробника не повинен перевищувати 0,3...0,4 В, щоб не відкривалися р-n переходи не тільки кремнієвих, а й германієвих транзисторів і діодів. Це дозволяє перевіряти конденсатори, не випаюючи їх із плат;
• ІМС повинні бути досить швидкодіючими (ширше діапазон вимірювання);
• під час використання деяких серій необхідно підключити конденсатор С6 1000 пФ...0,01 мкФ (рис. 1) для стійкого запуску генератора. Це різко звужує діапазон вимірів.

Автором були перевірені мікросхеми серій К155, К555, К531, К131, КР1533, 7400, 74LS00, 74НС00. Всім вимогам найбільше відповідала мікросхема КР1533ЛАЗ. У неї розмах напруги на щупах був близько 0,02 В. Але через це вона виявилася надто чутливою до перешкод та наведень від рук. Доводилося вживати спеціальних заходів, які різко знижували діапазон вимірювань. ІМС К155ЛАЗ мала великий розмах напруги, що відкривало р-n переходи навіть кремнієвих транзисторів та діодів. К555ЛАЗ відкривала р-п переходи лише германієвих транзисторів та діодів. Так що з цих серій краще використовувати мікросхему 74НСОО. Вона малочутлива до перешкод та наведень від рук, не відкриває р-п переходи навіть германієвих транзисторів та діодів. До того ж має мале споживання енергії.

Для лічильників краще використовувати мікросхеми серії CD74HCT4040, т.к. вони досить високочастотні, мають вихідний струм, достатній хорошого світіння світлодіодів, мало споживають енергії. Напруга живлення має бути стабілізованою. Воно вибрано 4,4 В. При виборі напруги живлення необхідно пам'ятати, що його зміна призводить до зміни коефіцієнтів у формулах (1, 2, 4, 5), отже, впливає показання пробника. Змінюючи Un, можна змінити діапазон вимірюваних величин у той чи інший бік. Зміна напруги живлення також впливає на чутливість пробника до конденсаторів із втратами. Якщо його зменшувати, чутливість падає, збільшувати – зростає.

Світлодіоди в пробнику – будь-які, червоного світіння. Їх можна не встановлювати, а встановити, наприклад, через один. Щоправда, крок шкали при цьому збільшиться.

Налаштування. Пробник розміщений на платі розміром 105 х 30 мм. Шкала пробника розрахована за формулами 1 і 2 і відповідає дійсності тільки при використанні мікросхеми 74НСОО та напруги живлення 4,3 Ст. Мікросхему DD2 бажано встановити в панельку, т.к. якщо випадково торкнутися пробником нерозрядженого конденсатора, що під великим напругою, мікросхема може згоріти. Тому потрібно обов'язково розряджати конденсатори перед виміром.

Щупи пробника повинен мати мінімальну довжину, т.к. на його працездатність впливає дуже маленька індуктивність щупів. В авторському варіанті довжина одного щупа (разом з кабелем) – 22 см, а іншого – 10 см.

Автор: С.Володько, м.Гомель.

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Смартфон Blackphone із захистом даних 14.01.2014 На тлі нової хвилі даних про те, що державні служби (в даному випадку АНБ) усіма правдами і неправдами шпигуть за людьми і позбавляють їх можливості мати хоч якусь конфіденційну інформацію, дуже вдало виглядає анонс нового смартфона, відмінною особливістю якого має стати повна безпека даних користувача. Смартфон створюється компаніями Silent Circle та GeeksPhone і носитиме ім'я Blackphone. Зважаючи на все, перша компанія займалася якраз усім, що стосується програмного забезпечення та захисту даних, бо це її основне поле діяльності, тоді як на GeeksPhone відповідальна безпосередньо за технічну реалізацію. Працюватиме новинка під управлінням спеціальної системи PrivatOS, яка заснована на Android. Розробники обіцяють повний захист ваших даних, починаючи з телефонних розмов та SMS та закінчуючи передачею даних та відеотелефонією. З технічного погляду апарат буде, знову ж таки, за обіцянками виробника, на рівні найкращих сучасних смартфонів.

Інші цікаві новини:

▪ Безпечне паливо не спалахує при контакті з вогнем

▪ Комп'ютер читає емоції

▪ Xbox One із захистом від перегріву

▪ Деякі гени прокидаються після смерті

▪ Закодована інформація на екрані телефону

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Домашня майстерня. Добірка статей

▪ стаття Ви, нинішні, ну-тка! Крилатий вислів

▪ статья Які подібні за звучанням слова зі слов'янських мов мають протилежні значення? Детальна відповідь

▪ стаття Фахівець із методів розширення ринку збуту. Посадова інструкція

▪ стаття Пристрій та принцип роботи світлодіодів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Олівець проходить крізь хустку. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024