Удосконалення вимірювача ємності та індуктивності. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Удосконалення вимірювача ємності та індуктивності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

Прості вимірювачі ємності та індуктивності, подібні до описаних в [1, 2], мають невисоку точність вимірювань. Щоб зрозуміти її причини, розглянемо принцип вимірювання, який пояснює рис. 1.

При вимірі ємності (рис. 1,а) конденсатор Сх від джерела напруги U отримує заряд q = U·СХ і після перемикання за допомогою перемикача S розрядний струм протікає через вимірювальний прилад. Вимірювання індуктивності (рис. 1,б) також засноване на реєстрації струму розрядки, що протікає через вимірювальний ланцюг струму. Якщо прийняти перемикання миттєвим, то заряд визначається тут ставленням магнітного потоку в індуктивності, рівного I Lх, до сумарного опору ланцюга на постійному струмі Rі + RL, тобто q = 1-Lх / (Rі + RL) Практично комутація здійснюється періодично з частотою f за допомогою електронних комутаторів, а вимірювальний прилад реєструє постійну складову струму Iі = q-f.

Удосконалення вимірювача ємності та індуктивності

Перша причина помилок вимірювань в описаних пристроях пов'язана з недостатньою чутливістю мікроамперметра, що вимірює струм Іі. Через це частоту перемикань f доводиться вибирати високою, і конденсатор Сх після його відключення від вимірювального ланцюга ще зберігає помітну частину початкового заряду q, що дещо зменшує реально вимірюваний струм Iі. Це зменшення залежить від ємності конденсатора: чим вона менша, тим повніше розрядка конденсатора. Тому шкала вимірювального приладу має бути нелінійною, а використання власної лінійної шкали мікроамперметра може призвести до помилки кілька відсотків.

У разі вимірювання індуктивності, крім помилки через високу частоту перемикань та пов'язану з цим нелінійність, додаткова похибка виникає для котушок з помітним опором обмотки RL. Якщо, наприклад, калібрувати прилад еталонної індуктивності з власним опором RL, набагато меншим Rі, а потім виміряти індуктивність котушки з опором RL, сумірним з Rі, то показання будуть занижені в (Rі+RL)/Rі раз. Враховувати активний опір іноді необхідно і при калібруванні еталонними дроселями, так як, наприклад, дросель ДМ-0,1 з індуктивністю 500 мкГн має RL= 10 Ом.

Для усунення зазначених джерел похибки вимірювальна частина пристрою [2] була змінена (рис. 2). Завдяки застосуванню ОУ DA1 чутливість вимірювача збільшена струмом в 10 разів, у стільки ж разів знижена частота комутації на відповідних межах. В результаті нелінійність шкали стала меншою за 1%.

(Натисніть для збільшення)

Верхні межі вимірювання ємності та індуктивності при частоті комутації 1 МГц з мікроамперметром М24 на 100 мкА становлять відповідно 10 пФ та 1 мкГн. Зменшення ємності монтажу досягнуто за рахунок введення додаткового третього затиску для вимірюваних котушок і конденсаторів та виключення перемикача L-С. Крім того, комутують діоди VD1-VD3 припаяні одним із висновків безпосередньо до затискачів. В результаті при вільних затискачах ємність монтажу, про яку можна судити з відхилення стрілки від нуля, становить менше 1 пФ.

Частота комутації на межах 10 мкФ та 1 Гн - дуже низька і становить 1 Гц. В цьому випадку інерція мікроамперметра недостатня для згладжування коливань стрілки, тому ємність конденсатора С2 обрана рівною 4700 мкФ. При вимірі цій частоті час встановлення стрілки збільшується до десятків секунд. На інших межах з вищою частотою перемикання достатньо ємності близько 470 мкФ, і тоді час вимірів становить секунди. На перемикачі меж вимірювань доцільно додати контактну групу, що включає повну ємність С2 тільки на цій останній межі.

і = R1 + R2. При значному опорі обмотки величину введеної (правої) частини R1 слід зменшити те щоб сумарна величина Rі= RL+ R1 + R2 збереглася незмінною. Якщо є прецизійний резистор, він може бути забезпечений шкалою. У конструкції використаний звичайний резистор СП2-3б, і тому додані гнізда XS4, XS5, щоб вимірювати частину R1, що виводиться, омметром, використовуваним для вимірювання опору обмотки.

Для перемикання елементів до джерела живлення застосований комплементарний емітерний повторювач на транзисторах VT1, VT2, на бази яких через паралельно з'єднані елементи R5, С5 подаються імпульси напруги, що мають форму меандра. Необхідна частота перемикання задається генератором на кварцовому резонаторі та послідовністю десяткових лічильників-дільників, виконаних на мікросхемах серії К176 або К561. Ця частина схеми нічим не відрізнялася від наведеної в [2] і тому опущена.

Щоб коливання напруги живлення не вносили додаткову похибку вимірювання, напруга +9 на цю частину схеми і на комутатор подано від стабілізатора. Живлення ОУ DA1 допускається від джерела живлення з нестабілізованою напругою ±12 В; для усунення перешкод з боку формувача імпульсів ланцюга живлення додані конденсатори C3, С4, поміщені поблизу цієї мікросхеми.

Налагодження вимірювача зводиться до встановлення нуля вимірювального приладу за допомогою резистора R4 на одній з найбільших меж ("1 мкФ" або "0,1 мкФ"), калібрування по еталонному конденсатору з підстроюванням резистором R3, а потім по еталонній індуктивності з під цьому двигуном резистора R2 встановлюють його опір між XS1 і XS4, що дорівнює опору обмотки котушки). Підстроювальні резистори R5, R2 бажано мати багатооборотними (СП3-5, СП2-5 тощо).

література

Степанов А. Простий LC-метр. – Радіо, 1982, № 3, с. 47, 48.
Терентьєв Є. Вимірник ємності та індуктивності. - Радіо, 1995 №4, с. 37.

Автор: В.Іванов, м.Ростов-на-Дону

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

Розумні рослини повідомлять про плісняву і радон у будинку 24.07.2018

Натхненні детекторами диму та розумною системою освітлення, вчені генетично модифікують кімнатні рослини, щоб ті могли відчувати шкідливі хімічні речовини з плісняви та інших видів грибів – і попереджати про них домовласників. Якщо вони зможуть з'ясувати, як кімнатні рослини реагують на інші загрози в повітрі – наприклад, небезпечний для здоров'я газ радон – у майбутньому на нас чекають "розумні рослини", здатні вирішити цілу низку проблем.

Ідея "розумних рослин" вже була перевірена у полі на одній фермі. З 2012 по 2013 рік вчені модифікували резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana) таким чином, що листя рослини виробляли велику кількість помаранчевого флуоресцентного білка, коли вони стикалися з хвороботворними бактеріями. Для цього дослідники спочатку ідентифікували в рослині гени, які повинні були реагувати на шкідливі хімічні речовини, що містяться в повітрі. Потім вони додавали синтетичні "підсилювачі" ДНК резуховидки, щоб збільшити "потужність" реакції. Щоб виявити сигнал, фермери просто мали надіти темні окуляри зі світлофільтром і подивитися, чи змінили листя свій колір - із зеленого на помаранчевий.

Ймовірно, цю технологію можна застосувати не лише на фермі, а й у будинку та в міській квартирі. "Зелені стіни" з генетично модифікованих рослин можуть бути встановлені біля вентиляційних отворів, де вони можуть одного разу відчути зростання плісняви та поширення вірусів, що передаються повітрям, - наприклад, вірус грипу. Щоб побачити сигнал тривоги на цих рослинах, потрібно посвітити на листі лампою з ультрафіолетовим світлом. Вчені сподіваються незабаром виявити білки в кімнатних рослинах, здатні викликати сигнал, який людина зможе виявити без будь-яких пристроїв.

Але перш ніж нова технологія стане реальністю, дослідникам необхідно буде проаналізувати ДНК кількох видів кімнатних рослин, щоб з'ясувати, якими реакціями можна маніпулювати, і як вони можуть повідомляти про небезпеку. На відміну від сільськогосподарських культур та багатьох популярних квіткових рослин, про гени кімнатних рослин поки що відомо не дуже багато.

Інші цікаві новини:

▪ 10-канальний генератор опорної напруги EL5225

▪ Автомобіль KIA на паливних елементах

▪ Унітаз із наномембраною

▪ Електромобілі із пластикових пляшок та льону

▪ Штучні кристали для охолодження електроніки

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Загадки для дорослих та дітей. Добірка статей

▪ стаття Загальна хірургія. Шпаргалка

▪ стаття Коли з'явилися перші пірати? Детальна відповідь

▪ стаття Експлуатація свердловин, обладнаних установками безштангових насосів. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Механічне демпфування дифузорів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Регулятор струму на тріністорі. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

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