Site Loader
Posted on 19.09.1977

Содержание

Катушка измерения силы тока



Катушка индуктивности. Описание, характеристики, формула расчета

Катушка индуктивности является пассивным компонентом электронных схем, основное предназначение которой является сохранение энергии в виде магнитного поля. Свойство катушки индуктивности чем-то схоже с конденсатором, который хранит энергию в виде электрического поля.

Индуктивность (измеряется в Генри) — это эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с током. Ток, протекающий через катушку индуктивности, создает магнитное поле, которое имеет связь с электродвижущей силой (ЭДС) оказывающее противодействие приложенному напряжению.

Возникающая противодействующая сила (ЭДС) противостоит изменению переменного напряжения и силе тока в катушке индуктивности. Это свойство индуктивной катушки называется индуктивным сопротивлением. Следует отметить, что индуктивное сопротивление находится в противофазе к емкостному реактивному сопротивлению конденсатора в цепи переменного тока. Путем увеличения числа витков можно повысить индуктивность самой катушки.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Самоиндукция и измерение индуктивности

Расчет катушки индуктивности

При изменении тока, который протекает в замкнутом электрическом контуре, меняется создаваемый им магнитный поток. Вследствие этого наводится ЭДС, которая называется ЭДС самоиндукции.

Напряжение ЭДС определяется формулой расчета индукции:

То есть ЭДС прямо пропорциональна величине скорости изменения тока с некоторым коэффициентом L, который и называется «индуктивность».

Гидравлическая модель

Работу катушки индуктивности можно сравнить с работой гидротурбины в потоке воды. Поток воды, направленный сквозь еще не раскрученную турбину, будет ощущать сопротивление до того момента, пока турбина полностью не раскрутится.

Далее турбина, имеющая определенную степень инерции, вращаясь в равномерном потоке, практически не оказывая влияния на скорость течения воды. В случае же если данный поток резко остановить, то турбина по инерции все еще будет вращаться, создавая движение воды. И чем выше инерция данной турбины, тем больше она будет оказывать сопротивление изменению потока.

Также и индуктивная катушка сопротивляется изменению электрического тока протекающего через неё.



Обозначение и единицы измерения

Сопротивление тока: формула

В честь Ленца, единица измерения индуктивности получила обозначение символом «L». Выражается в Генри, сокращенно Гн (в англоязычной литературе Н), в честь известного американского физика.


Джозеф Генри

Если при изменении тока в один ампер за каждую секунду ЭДС самоиндукции составляет 1 вольт, то индуктивность цепи будет измеряться в 1 генри.

Как может обозначаться индуктивность в других системах:

  • В системе СГС, СГСМ – в сантиметрах. Для отличия от единицы длины обозначается абгенри;
  • В системе СГСЭ – в статгенри.


Индуктивность в электрических цепях

В то время как конденсатор оказывает сопротивление изменению переменного напряжения, индуктивность же сопротивляется переменному тока. Идеальная индуктивность не будет оказывать сопротивление постоянному току, однако, в реальности все индуктивные катушки сами по себе обладают определенным сопротивлением.

В целом, отношение между изменяющимися во времени напряжением V(t) проходящим через катушку с индуктивностью L и изменяющимся во времени током I(t), проходящим через нее можно представить в виде дифференциального уравнения следующего вида:

Когда переменный синусоидальной ток (АС) протекает через катушку индуктивности, возникает синусоидальное переменное напряжение (ЭДС). Амплитуда ЭДС зависит от амплитуды тока и частоте синусоиды, которую можно выразить следующим уравнением:

где ω является угловой частотой резонансной частоты F:

Причем, фаза тока отстает от напряжения на 90 градусов. В конденсаторе же все наоборот, там ток опережает напряжение на 90 градусов. Когда индуктивная катушка соединена с конденсатором (последовательно либо параллельно), то образуется LC цепь, работающая на определенной резонансной частоте.

Индуктивное сопротивление ХL определяется по формуле:

где ХL — индуктивное сопротивление, ω — угловая частота, F — частота в герцах, и L индуктивность в генри.

Индуктивное сопротивление — это положительная составляющая импеданса. Оно измеряется в омах. Импеданс катушки индуктивности (индуктивное сопротивление) вычисляется по формуле:

Свойства

Имеет следующие свойства:

  • Зависит от количества витков контура, его геометрических размеров и магнитных свойств сердечника;
  • Не может быть отрицательной;
  • Исходя из определения, скорость изменения тока в контуре, ограничена значением его индуктивности;
  • При увеличении частоты тока реактивное сопротивление катушки увеличивается;
  • Обладает свойством запасать энергию – при отключении тока запасенная энергия стремится компенсировать падение тока.


Работа конденсатора

Устройство представляет собой двухполюсник малой проводимости и с переменным или постоянным значением емкости. Когда конденсатор не заряжен, сопротивление его близко к нулю, в противном случае оно равно бесконечности. Если источник тока отсоединить от данного элемента, то он становится этим источником до своей разрядки. Использование конденсатора в электронике заключается в роли фильтров, которые удаляют помехи. Данное устройство в блоках питания на силовых цепях применяются для подпитки системы при больших нагрузках. Это основано на способности элемента пропускать переменную составляющую, но непостоянный ток. Чем выше частота составляющей, тем меньше у конденсатора сопротивление. В результате через конденсатор глушатся все помехи, которые идут поверх постоянного напряжения.

Сопротивление элемента зависит от емкости. Исходя из этого, правильнее будет ставить конденсаторы с различным объемом, чтобы улавливать разного рода помехи. Благодаря способности устройства пропускать постоянный ток только в период заряда его используют как времязадающий элемент в генераторах или как формирующее звено импульса.

Конденсаторы бывают многих типов. В основном используется классификация по типу диэлектрика, так как этот параметр определяет стабильность емкости, сопротивление изоляции и так далее. Систематизация по данной величине следующая:

  1. Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
  2. Вакуумные.
  3. С жидким диэлектриком.
  4. С твердым неорганическим диэлектриком.
  5. С твердым органическим диэлектриком.
  6. Твердотельные.
  7. Электролитические.

Существует классификация конденсаторов по назначению (общий или специальный), по характеру защиты от внешних факторов (защищенные и незащищенные, изолированные и неизолированные, уплотненные и герметизированные), по технике монтажа (для навесного, печатного, поверхностного, с выводами под винт, с защелкивающимися выводами). Также устройства можно различить по способности к изменению емкости:

  1. Постоянные конденсаторы, то есть у которых емкость остается всегда постоянной.
  2. Подстроечные. У них емкость не меняется при работе аппаратуры, но можно ее регулировать разово или периодически.
  3. Переменные. Это конденсаторы, которые допускают в процессе функционирования аппаратуры изменение ее емкости.

Схемы соединения катушек

Как радиотехнический элемент, катушки индуктивностей обладают свойствами соединений, полностью идентичными соединениям резисторов.

Источник

Прибор для измерения силы тока. Как измерить силу тока мультиметром

28 Ноя 2016г | Раздел: Радио для дома

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Ток или силу тока определяют количеством электронов, проходящих через точку или элемент схемы в течение одной секунды. Так, например, через нить накала горящей лампы накаливания карманного фонаря ежесекундно проходит около 2 000 000 000 000 000 000 (два триллиона) электронов. Однако на практике измеряется не количество электронов, а их движение, выраженное в амперах (А).

Ампер – это единица электрического тока, которую так назвали в честь французского физика и математика А. Ампера изучавшего взаимодействие проводников с током. Экспериментально установлено, что при токе в 1А через точку или элемент схемы проходит около 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

Помимо ампера применяют и более мелкие единицы силы тока: миллиампер (мA), равный 0,001 А, и микроампер (мкA), равный 0,000001 А или 0,001 мА. Следовательно: 1 А = 1000 мА = 1 000 000 мкА.

1. Прибор для измерения силы тока.

Как и напряжение, ток бывает постоянный и переменный. Приборы, служащие для измерения тока, называют амперметрами, миллиамперметрами и микроамперметрами. Так же, как и вольтметры, амперметры бывают стрелочными и цифровыми.

На электрических схемах приборы обозначаются кружком и буквой внутри: А (амперметр), мА (миллиамперметр) и мкА (микроамперметр). Рядом с условным обозначением амперметра указывается его буквенное обозначение «PА» и порядковый номер в схеме. Например. Если амперметров в схеме будет два, то около первого пишут «PА1», а около второго «PА2».

Для измерения тока амперметр включается непосредственно в цепь последовательно с нагрузкой, то есть в разрыв цепи питания нагрузки. Таким образом, на время измерения амперметр становится как бы еще одним элементом электрической цепи, через который протекает ток, но при этом в схему амперметр никаких изменений не вносит. На рисунке ниже изображена схема включения миллиамперметра в цепь питания лампы накаливания.

Также надо помнить, что амперметры выпускаются на разные диапазоны (шкалы), и если при измерении использовать прибор с меньшим диапазоном по отношению к измеряемой величине, то прибор можно повредить. Например. Диапазон измерения миллиамперметра составляет 0…300 мА, значит, силу тока измеряют только в этих пределах, так как при измерении тока свыше 300 мА прибор выйдет из строя.

2. Измерение силы тока мультиметром.

Измерение силы тока мультиметром практически ни чем не отличается от измерения обыкновенным амперметром или миллиамперметром. Разница состоит лишь в том, что у обычного прибора всего один диапазон измерения, рассчитанный на определенную максимальную величину тока, тогда как у мультиметра диапазонов несколько, и перед измерением приходится определять каким из диапазон пользоваться в данный момент.

Обычные мультиметры, не профессиональные, рассчитаны на измерение постоянного тока и имеют четыре поддиапазона, что на бытовом уровне вполне достаточно. У каждого поддиапазона есть свой максимальный предел измерения, который обозначен цифровым значением: 2m, 20m, 200m, 10А. Например. На пределе «20m» можно измерять постоянный ток в диапазоне 0…20 мА.

Для примера измерим ток, потребляемый обычным светодиодом. Для этого соберем схему, состоящую из источника напряжения (пальчиковой батарейки) GB1 и светодиода VD1, а в разрыв цепи включим мультиметр РА1. Но перед включением мультиметра в схему подготовим его к проведению измерений.

Измерительные щупы вставляем в гнезда мультиметра, как показано на рисунке:

красный щуп называют плюсовым, и вставляется он в гнездо, напротив которого изображены значки измеряемых параметров: «VΩmA»;
черный щуп является минусовым или общим и вставляется он в гнездо, напротив которого написано «СОМ». Относительно этого щупа производятся все измерения.

В секторе измерения постоянного тока выбираем предел «2m», диапазон измерения которого составляет 0…2 мА. Подключаем щупы мультиметра согласно схеме и затем подаем питание. Светодиод загорелся, и его потребление тока составило 1,74 мА. Вот, в принципе, и весь процесс измерения.

Однако этот вариант измерения подходит тогда, когда величина потребления тока известна. На практике же часто возникает ситуация, когда необходимо измерить ток на каком-либо участке цепи, величина которого неизвестна или известна приблизительно. В таком случае измерение начинают с самого высокого предела.

Предположим, что потребление тока светодиодом неизвестно. Тогда переключатель переводим на предел «200m», который соответствует диапазону 0…200 мА, и после этого щупы мультиметра включаем в цепь.

Затем подаем напряжение и смотрим на показания мультиметра. В данном случае показания тока составили «01,8», что означает 1,8 мА. Однако нолик впереди указывает на то, что можно снизиться на предел «20m».

Отключаем питание. Переводим переключатель на предел «20m». Включаем питание и опять производим измерение. Показания составили 1,89 мА.

Часто бывает ситуация, когда при измерении тока или напряжения на индикаторе появляется единица. Единица говорит о том, что выбран низкий предел измерения и он меньше величины измеряемого параметра. В этом случае необходимо перейти на предел выше.

Также может возникнуть момент, когда измеряемый ток выше 200 мА и необходимо перейти на предел измерения «10А». Однако здесь есть нюанс, который надо запомнить. Помимо того, что переключатель переводится на предел «10А», еще также необходимо переставить плюсовой (красный) щуп в крайнее левое гнездо, напротив которого стоит цифро-буквенное значение «10А», указывающее, что это гнездо предназначено для измерения больших токов.

И еще совет. Возьмите за правило: когда закончите все измерения на пределе «10А» сразу же переставляйте плюсовой (красный) щуп на свое штатное место. Этим Вы сбережете себе нервы, щупы и мультиметр.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать об измерении тока мультиметром. Главное понимать, что при измерении напряжения вольтметр подключается параллельно нагрузке или источнику напряжения, тогда как при измерении силы тока амперметр включается непосредственно в цепь и через него протекает ток, которым питаются элементы схемы.

Ну и в качестве закрепления прочитанного предлагаю посмотреть видеоролик, в котором на примере схем рассказывается об измерениях напряжения и силы тока мультиметром.

Источник

Как измерить силу тока мультиметром

На приборах сила тока, которую они могут выдержать, указывается редко. Основными считаются напряжение и потребляемая мощность. Но в некоторых случаях без определения этой характеристики не обойтись. Мы расскажем, как измерить силу тока мультиметром и как можно использовать полученные данные.

Для чего измерять силу тока

Измерение силы тока в электротехнике проводится реже, чем напряжения или сопротивления. Но она необходима:

  • Для определения фактической мощности электроприбора P. Зная напряжение источника U и применив формулу Р=UxI, можно получить значение работы в ваттах.
  • Для проверки цепей или отдельных устройств на соответствие данной нагрузке. Если она слишком большая, возможен перегрев проводников и выход приборов из строя.
  • Для поиска утечки тока в аккумуляторе. Зачастую автовладельцы обнаруживают, что он разрядился при отсутствии нагрузки в гараже или на стоянке. Простая проверка помогает найти активных потребителей и отключить их, тем самым решить проблему.
  • Для расчета необходимой емкости источника. Например, при измерении светодиодной лампы установлено, что сила тока потребления равна 20 мА, а батарейка при данном сопротивлении нагрузки может обеспечить 900 мА. Тогда тока источника хватит на 45 часов работы светодиода.
  • Для поиска неисправностей при ремонте бытовой техники. Какие-либо отклонения в потреблении тока в меньшую сторону будут свидетельствовать о наличии неработающих участков.

В электротехнике или радиотехнике сила тока не менее важна, чем напряжение. Для ее определения в профессиональной работе раньше использовались амперметры. С появлением универсальных мультиметров эти исследования стали значительно проще и доступнее.

Особенности измерений

Если представить, что электрический ток — это текущая по трубе вода, а напряжение — действующий напор, то многие понятия и формулы становятся понятными. Когда труба перекрыта, то напор есть, а воды нет. Пока не появится потребитель, то есть нагрузка, он не потечет. А сопротивление — это подводные камни в русле, мешающие свободному прохождению потока, но заставляющие его работать.

Сила тока в физическом понимании — это количество заряженных частиц, протекающих в единицу времени через определенную точку системы. Измеряется она в амперах А или миллиамперах мА.

Измерения проводятся с помощью амперметров, а также бытовых или профессиональных мультиметров. Цифровые измерители просты и удобны в работе. Они позволяют установить не только силу тока и напряжение, но и другие характеристики — сопротивление, емкость конденсаторов, частоту переменного тока и т.д. Опасной для человека считается сила тока, превышающая 15 мА, при которой происходит спазм мышц. А удар в 100 мА — это практически всегда смертельный исход. Поэтому все работы, связанные с сетями под напряжением, должны производиться строго с соблюдением техники безопасности.

Алгоритм измерения силы тока мультиметром

Универсальные тестеры с питанием от батареек помогут быстро и точно определить нужные параметры цепи. Порядок стандартных действий:

  • выставляется нужный режим;
  • щупы подключаются к разъемам на измерительном приборе;
  • мультиметр встраивается в цепь;
  • после подключения источника питания снимаются показания.

Главное условие — обязательно должна присутствовать нагрузка, которая собственно и определяет значение силы тока. Это могут быть любые электроприборы с сопротивлением больше 0.

Выбор режима

На корпусе мультиметра расположен переключатель, который нужно перевести в сектор для измерения силы тока. Постоянный ток можно исследовать практически на всех мультиметрах. На шкале для него есть обозначения — А с прямой чертой и 3 пунктирами под ней, DCA и/или значок 10А. Профессиональными приборами можно измерять силу тока до 20 А.

Если параметры тока неизвестны, рекомендуется устанавливать переключатель на максимальный диапазон. Так вы убережете прибор от короткого замыкания и порчи. Затем, когда порядок величины будет установлен, ручку можно повернуть в другую позицию для получения более точных данных.

В некоторых моделях не предусмотрено измерение переменного тока. Но покупать другой мультиметр совсем необязательно. В этом случае можно использовать различные приспособления, например, готовые или самодельные резисторы. Их сопротивлением должно соответствовать 1 Ом. Тогда согласно закону Ома I=U/R снимаемое напряжение численно будет равно силе тока на данном участке цепи.

Также используется метод с выпрямлением диодным мостом. На вход подается переменный ток, а на выходе он постоянный. Затем можно проводить измерения своим мультиметром.

Подключение щупов

Щупы, прилагаемые к мультиметру, изготовлены в разных цветах — черный «минусовый» и красный для нагрузки. Они вставляются в гнезда на корпусе:

  • черный в СОМ;
  • красный в VΩmA или 10А.

Рекомендуется устанавливать проводники в разъемы с заведомо большим диапазоном, то есть сразу в 10 А. Особенно это важно, если верхний предел величины точно не известен. Измеряемый ток будет сначала определяться грубо, а при необходимости переключатель можно перевести в более тонкий регистр.

Измерение

Мультиметр для определения силы тока всегда подключается в цепь последовательно с нагрузкой или в разрыв. В качестве источника питания можно использовать бытовую электросеть или блок питания. По правилам электробезопасности сначала необходимо собрать всю систему, а затем подключить электричество.

Если на дисплее мультиметра высветились нули, значит, произошел обрыв и проводимость отсутствует. Иногда это показывает, что предел измерений установлен высоковато. В последнем случае нужно отключить питание и перенастроить мультиметр в соответствии с ожидаемой величиной, то есть переставить в другой разъем красный щуп и выставить более низкий предел измерений.

Переменный ток

В большинстве сетей — бытовых или промышленного назначения — протекает переменный ток. Он гораздо легче трансформируется и меньше теряет при передаче на дальние расстояния, чем постоянный.

При измерении напряжения или сопротивления мультиметр подключается параллельно нагрузке, но для определения силы тестер нужно встроить в разрыв цепи. В этом заключается определенная сложность. Но не обязательно резать провода. Можно использовать разборные разъемы. Например, специальную пару проводников со штырьками на одном конце и с «крокодилами» на другом. Штырьки вставляются в розетку, а «крокодилами» замыкают цепь на клеммах или вилке.

Самодельные приспособления также удобны. Если приходится проводить много измерений, то без них не обойтись. На рисунке вы видите устройство, которое поможет в работе без всякой опасности получить удар током.

Важно распределить правильно все проводники: фаза подключается к контакту одной розетки, ноль — к другой, между остальными устанавливается перемычка. Чтобы измерить силу тока, нагрузка подключается к первой розетке, а мультиметр ко второй. При подаче питания в замкнутой цепи легко определить силу тока.

Не разрывая проводника можно провести измерения с помощью токовых клещей. Они предназначены для работы как с переменным, так и постоянным током. Прибор внешне похожи на мультиметр с двумя круглыми зажимами. Между ними помещается исследуемый провод. Принцип установки режимов и диапазона аналогичен мультитестеру.

Постоянный ток

Источники такого тока — это аккумуляторы, блоки питания, генераторы и батареи. Поскольку отсутствует пульсация, «плюс» и «минус» всегда постоянны.

Постоянный ток при низком напряжении менее опасный, чем переменный. Он не вызывает патологических изменений в организме при разряде до 500 В, но свыше уже становится гораздо разрушительнее постоянного. В любом случае при работе с электричеством необходимо быть очень осторожным. Даже банальная батарейка в 9 В при определенных условиях может выдать достаточно травмирующий ток.

Измерение силы постоянного тока производится также в разрыве цепи. Допускается напрямую без нагрузки подключать к мультиметру батарейки с малой емкостью, но снимать показания нужно очень быстро, чтобы не вывести тестер из строя. При этом переключатель выставляется на максимум, а красный щуп помещается в разъем на 10 А.

Определение утечек

Иногда даже после небольшого простоя автомобильная аккумуляторная батарея отказывается давать необходимый заряд для запуска двигателя. В связи с этим владельцев авто интересует, как измерить силу тока аккумулятора мультиметром и откуда появилась утечка.

Аккумулятор — это источник постоянного тока с достаточно большой емкостью. Электроэнергия производится в нем в результате химических реакций, а после разрядки батарея вновь может восполнить нехватку тока от зарядного устройства.

Существует норма утечки тока в системе автомобиля, которая не превышает 30-50 мА. Но даже зимой это не должно стать причиной разрядки аккумулятора. Во время стоянки электроэнергия тратится на работу автомобильных гаджетов — сигнализации, часах, аудиосистемы, навигации и т.д. Энергопотребление их мало — не более нескольких десятков миллиампер.

Критические утечки, которые приводят к разрядке батареи, возникают из-за дополнительных потребителей или короткого замыкания в цепи. Определить их можно с помощью мультиметра:

  1. Отключить все устройства, потребляющие энергию. Выключить зажигание и вынуть из замка ключ.
  2. Установить режим измерения постоянной силы тока на 10 А.
  3. Устроить в цепи разрыв — «минус» аккумулятора подключить к разъему СОМ мультиметра, красный щуп соединить с помощью крокодила с бортовой сетью автомобиля.

В таком состоянии утечек, свыше допустимых 30-50 мА, быть не должно. Но если они присутствуют, придется искать причину. Нештатные потребители могут быть среди установленных самостоятельно устройств — магнитолы, противотуманных фар, подогрева сиденья, сигнализации и т.д.

Чтобы точно определить, что именно из этого является «виновником» энергопотерь, каждый вид оборудования нужно отсоединить от цепи и повторить испытания.

Часто расположенные вблизи движущихся частей автомобиля провода перетираются, что может стать причиной короткого замыкания. Поэтому все электрические коммуникации обследуются на наличие повреждений и изолируются.

Если же и после этих мероприятий добиться устранения утечки не удалось, проверка проводится при отключенных предохранителях и реле. Причины также могут крыться в неисправном генераторе или стартере.

Как измерить силу тока мультиметром в розетке

На такой вопрос есть единственно правильный ответ — это невозможно. В розетке присутствует только напряжение на контактах. Ток появится лишь после подключения нагрузки — лампочки или электроприбора.

Если напрямую подключить мультиметр к розетке, при соединении фазы и 0 в цепи произойдет короткое замыкание, поскольку сопротивление ничтожно мало. В лучшем случае сгорит предохранитель и выйдет из строя сам мультитестер, но последствия могут быть гораздо хуже.

Автоматическая защита домовой сети отреагирует отключением электропитания. Свет погаснет везде, а розетки не будут работать. Кроме того, искры от перегоревшего тестера могут вызвать пожар, ожог и другие неприятности, поэтому не стоит измерять ток в розетке даже ради эксперимента.

Как мультиметром измерить силу тока зарядного устройства

Устройство для зарядки аккумуляторов преобразует переменный ток из сети в постоянный с помощью трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Для автовладельцев производятся пуско-зарядные устройства — ПЗУ, — которые сочетают функции зарядки аккумулятора и запуска двигателя при севшей батарее. При этом заряда может вовсе не быть или в течение нескольких минут создается частичный заряд, необходимый для начала работы мотора.

В некоторых моделях ЗУ отсутствует индикация заряда, поэтому есть проблема с определением ампеража. Легко проверить силу тока можно обычным мультимером:

  1. Аккумулятор необходимо снять с автомобиля и подключить к зарядке.
  2. На мультиметре выставить шкалу на 10 А, а красный щуп вставить в разъем тоже на 10 А.
  3. «Плюс» зарядного устройства присоединить к положительному полюсу батареи.
  4. «Минус» зарядника соединить черным щупом с базой мультиметра (гнездо СОМ).
  5. Красный щуп подключить ко второй клемме аккумулятора.

При включении зарядного устройства в сеть мультитестер покажет силу тока в цепи. Задача будет решена даже без амперметра-индикатора.

Источник

Катушка индуктивности

Что такое катушка индуктивности

Что вы себе представляете под словом “катушка” ? Ну… это, наверное, какая-нибудь “фиговинка”, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.

Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

В – магнитное поле, Вб

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:

I – сила тока в катушке , А

U – напряжение в катушке, В

R – сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссель

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Что влияет на индуктивность?


От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.

Имеется ферритовый сердечник

Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край

LC-метр показывает 21 микрогенри.

Ввожу катушку на середину феррита

35 микрогенри. Уже лучше.

Продолжаю вводить катушку на правый край феррита

20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:

1 – это каркас катушки

2 – это витки катушки

3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.

Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки

Индуктивность стала почти 50 микрогенри!

А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту

13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.

Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.

Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Отдалим витки катушки друг от друга

Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности


При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

А при параллельном соединении получаем вот так:

При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

Резюме

Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:

Источник

Вопрос: Как измерить индуктивность? — Дом и сад

Содержание статьи:

 

LCR Tester замер индуктивности

Видео взято с канала: User _

 

Как измерить индуктивность с помощью мультиметра / Приставка к мультиметру

Видео взято с канала: Einvention

 

Измеритель индуктивности на смартфоне / RFinder

Видео взято с канала: N.E.C.O RU

 

Как измерить индуктивность катушки. Multi Meter 0.03

Видео взято с канала: Stas Lu

 

Индуктивность катушки

Видео взято с канала: Делай Всё Сам * Do It Yourself *

 

Как измерить индуктивность катушки, дросселя, трансформатора мультиметром

Показать описание

Приветствую, Вас!
Для начала рекомендую хорошие интернет магазины товары и услуги по доступной цене:
.
Полезные товары интернет магазин ” Gearbest “: https://goo.gl/riFbzo.
Нужное и полезное интернет магазин ” Алиэкспресс “: https://goo.gl/242qIr.
Множество нужных товаров интернет магазин ” Banggood “: https://goo.gl/U7l3Kp.
Магазин ножей “Ножиков”: http://goo.gl/pPjgRj.
Заработок на своем видео с партнерскими программами:
Заработай на своем видео с ” AIR “: http://goo.gl/R7C0pK.
Заработай на рекламе в видео с ” Аdmitad “: http://goo.gl/1qvZqN.

И теперь по теме видео:.
Приветствую Вас!.
В этом видео я расскажу, как замерить индуктивность разного вида катушек и дросселей с помощью мультиметра. Оговорюсь, что мультимерт должен обладать функцией замера индуктивности. ( L в Генри ).
Сложного тут не чего нет, но будет полезно узнать где и как Вам может пригодится данная функция и замеры..
К примеру: в радиолюбительстве, в быту, проверка двигателей, трансформаторов.. импульсных и низкочастотных и многое другое..
Так же к видео я приложу ссылку статью, где описаны основы работы катушки индуктивности и формулы ее вычисления…
Ну в целом все я рассказал в самом видео…
И как обычно: ставьте лайки если понравилось видео, комментируйте, спрашивайте если что-то было не понятно…
И не забывайте подписаться на мой канал, если Вы этого еще не сделали…
Приятного просмотра!.
Ссылка на это видео: https://youtu.be/BhnJnkggaXY.
Ссылка на статью формулы, обозначения на схеме, пояснение: https://plus.google.com/+%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%A9%D0%A7/posts/TUKjEJ4sc3r.
Так же смотрите другие видео по теме электрики: https://www.youtube.com/playlist?list=PLyMPdoHRLCG3u62p83CMTRQyse2SX9n8Y.
И еще электрика полезные схемы и другое: https://www.youtube.com/playlist?list=PLyMPdoHRLCG1Y09DRBi3Dvhk0IoKPC21N.
Другие темы на моем канале: https://www.youtube.com/channel/UCNcS8Cqsaw7HIqIYRbr33lg/playlists.
Ссылка на мой канал: https://www.youtube.com/channel/UCNcS8Cqsaw7HIqIYRbr33lg

Видео взято с канала: Влад ЩЧ

 

Мультиметр измеряет индуктивность

Видео взято с канала: Sergey Dorosh

Как измерить емкость и индуктивность с помощью осциллографа. » Хабстаб

Сегодня на рынке продается множество приборов, измеряющих емкость и индуктивность, только стоят они в несколько раз дороже китайского мультиметра. Тот кому каждый день необходимо производить замеры емкости или индуктивности непременно купит себе такой, а что делать если такая необходимость возникает крайне редко? В таком случае можно применить описанный ниже метод.
Известно, что если на интегрирующую RC цепочку подать прямоугольный импульс, то форма импульса изменится и будет такой как на картинке.

Время, за которое напряжение на конденсаторе достигнет 63% от подаваемого, называется тау. Формула по которой считается тау изображена на рисунке.

В таком случае говорят, что интегрирующая цепочка сгладила фронты прямоугольного импульса.
Так же известно, что если на параллельный LC контур подать прямоугольный импульс, в контуре возникнут затухающие колебания, частота, которых равна резонансной частоте контура. Резонансная частота контура находится по формуле Томсона, из которой можно выразить индуктивность.

Подключается контур через конденсатор малой емкости, чем меньше тем лучше, который ограничивает ток, поступающий в контур. Давайте рассмотрим, как конденсатор малой емкости ограничивает ток.
Для того, чтобы конденсатор зарядился до номинального напряжения ему надо передать определенный заряд. Чем меньше емкость конденсатора, тем меньший заряд ему необходим, чтобы напряжение на обкладках достигло напряжения импульса. Когда мы подаем импульс, конденсатор, малой емкости, очень быстро заряжается и напряжение на обкладках конденсатора становится равно напряжению импульса. Так как напряжение конденсатора и импульса равны, нет разности потенциалов, следовательно ток не течет. При чем ток может перестать течь через конденсатор спустя некоторое время от начала импульса, а оставшуюся часть времени импульса энергия к контуру подводится не будет.
Для проведения эксперимента нам потребуется генератор импульсов прямоугольной формы с частотой 5-6KHz.
Можно собрать его по схеме на рисунке ниже или воспользоваться генератором сигналов, я делал обоими способами.

Теперь, вспомнив, как ведет себя при подаче прямоугольного импульса интегрирующая RC цепочка и параллельный LC контур, соберем простую схему изображенную на картинке.

Сначала измерим емкость конденсатора, место его подключения на схеме обозначено С?. Резистора 1K под рукой не нашлось, поэтому я использовал 100 Ohm и вместо конденсатора 10pF использовал конденсатор 22pF. В принципе номинал резистора можно выбрать любой, но не ниже 50 Ohm, иначе сильно просядет напряжение генератора.
В данном эксперименте я буду использовать генератор сигналов, выходное сопротивление которого равно 50 Ohm. Включим генератор и установим амплитуду 4V, если собирать генератор по схеме то регулировать амплитуду можно, изменяя напряжение питания.

Подключим щупы осциллографа параллельно конденсатору. На осциллографе должна появиться следующая картинка.

Немного увеличим её.

Измерим время, за которое напряжение на конденсаторе достигает 63% от напряжения импульса или 2,52V.

Оно равно 14,8uS. Так как сопротивление генератора включено последовательно с нашей цепочкой его необходимо учесть, в итоге активное сопротивление равно 150 Ohm. Разделим значение тау(14,8 uS) на сопротивления(150 Om) и найдем емкость, она равна 98,7 nF . На конденсаторе написано, что емкость равна 100nF.

Теперь измерим индуктивность. На схеме место подключения катушки индуктивности обозначено L?. Подключаем катушку, включаем генератор и подключаем щуп осциллографа параллельно контуру. На осциллографе увидим такую картинку.


Увеличиваем развертку.

Видим, что период колебаний равен 260KHz.
Ёмкость щупа равна 100pF и в данном случае её необходимо учесть потому, что она составляет 10% от емкости контура. Суммарная емкость контура равна 1,1nF. Теперь подставим в форму для нахождения индуктивности, емкость конденсатора(1,1nF) и частоту колебаний(260KHz). Для таких вычислений я пользуюсь программой Coil32.

Получилось 340,6uH, судя по маркировке индуктивность равна 347uH и это отличный результат. Этот способ позволяет измерять индуктивность с погрешность до 10% .
Теперь мы знаем как измерить емкость конденсатора и индуктивность катушки, используя осциллограф.

Приставка для измерения индуктивности катушки. Простой измеритель индуктивности

Инструкция

Приобретите LC-метр. В большинстве случаев, они на обычные мультиметры. Существуют также мультиметры с функцией измерения — такой прибор вам тоже подойдет. Любой из этих приборов можно приобрести в специализированных магазинах, торгующих электронными компонентами.

Обесточьте плату, на которой находится катушка. При необходимости, разрядите конденсаторы на плате. Выпаяйте катушку, которой требуется измерить, из платы (если этого не сделать, в измерение будет внесена заметная погрешность), а затем подключите к входным гнездам прибора (к каким именно, указано в его инструкции). Переключите прибор на точный предел, обычно обозначенный как «2 mH». Если индуктивность меньше двух миллигенри, то она будет определена и показана на индикаторе, после чего измерение можно считать законченным. Если же она больше этой величины, прибор покажет перегрузку — в старшем разряде появится единица, а в остальных — пробелы.

В случае если измеритель показал перегрузку, переключите прибор на следующий, более грубый предел — «20 mH». Обратите внимание на то, что десятичная точка на индикаторе переместилась — изменился масштаб. Если измерение и в этот раз не увенчалось успехом, продолжайте переключать пределы в сторону более грубых до тех пор, пока перегрузка не исчезнет. После этого прочитайте результат. Посмотрев затем на переключатель, вы узнаете, в каких единицах этот результат выражен: в генри или в миллигенри.

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

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

Видео по теме

Обратите внимание

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

Полезный совет

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

Катушка индуктивности представляет собой свернутый в спираль проводник, запасающий магнитную энергию в виде магнитного поля. Без этого элемента невозможно построить ни радиопередатчик, ни радиоприемник, на аппаратуру проводной связи. И телевизор, к которому многие из нас так привыкли, без катушки индуктивности немыслим.

Вам понадобится

  • Провода различного сечения, бумага, клей, пластмассовый цилиндр, нож, ножницы

Инструкция

По этим данным рассчитайте значение . Для этого значение напряжения поделите последовательно на 2, число 3.14, значения частоты тока и силы тока. Результатом будет значение индуктивности для данной катушки в Генри (Гн). Важное замечание: катушку присоединяйте только к источнику переменного тока. Активное сопротивление проводника, используемого в катушке должно быть пренебрежимо мало.

Измерение индуктивности соленоида.
Для измерения индуктивности соленоида возьмите линейку или другой инструмент для определения длин и расстояний, и определите длину и диаметр соленоида в метрах. После этого посчитайте количество его витков.

Затем найдите индуктивность соленоида.2)/l. В этой формуле μ0 — магнитная постоянная, μr — относительная магнитная проницаемость материала сердечника, зависящая от частоты), s —

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

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

Аналоговый мультиметр

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

Цифровой мультиметр

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

Измеритель индуктивности для мультиметра

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

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

Сборка платы приставки.

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

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

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

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

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

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

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

Корпус приставки к мультиметру

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

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

Настройка измерителя индуктивности

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

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

Проведение замеров индуктивности

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

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

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

Одним из компонентов схем различных электронных и электротехнических приборов является дроссель. Дросселем называют катушку индуктивности, которая при работе в электрических схемах ограничивает проводимость для переменного тока и беспрепятственно пропускает ток постоянный. Это свойство дросселя используется для сглаживания переменной составляющей токов. Проверка дросселя осуществляется мультиметром или специальным тестером.

Назначение и устройство

В некоторых приборах дроссели устанавливаются для того, что бы пропускать импульсные токи определенного диапазона частот. Диапазон этот зависит от конструктивного решения дросселя, то есть от применяемого в катушке провода, его сечения, количества витков, наличия сердечника и материала, из которого он изготовлен.

Конструктивно дроссель представляет собой намотанный на сердечник изолированный провод. Сердечник может быть металлическим, набранным из изолированных пластин или ферритовым. Иногда дроссель может выполняться без сердечника. В этом случае используется керамический или пластмассовый каркас для провода.

Дроссельная заслонка присутствует в карбюраторе. Она регулирует подачу горючей смеси, представляя собой потенциометр. Чтобы проверить датчик дроссельной заслонки в автомобиле, определяют соответствие входного напряжения устройства положению заслонки . В мультиметре выставляют режим прозвонки. Контакты разъема датчика соединяют со щупами мультиметра и создают видимость движения заслонки (пальцами). При этом проверяют, как реагирует датчик в крайних положениях заслонки. Должен идти чистый сигнал без хрипов.

В светильниках

В светильниках, предусмотренных для использования ламп дневного света, помимо самих ламп, применяются такие компоненты, как стартер и дроссель.
Стартер, как следует из названия, запускает процесс свечения в лампе, и далее в процессе не участвует. Дроссель выполняет функции стабилизатора тока и напряжения в течение всего периода свечения лампы.

Если дроссель неисправен, лампа не горит, или горит не устойчиво, свечение ее неоднородно по всей длине, внутри могут появляться области с более ярким свечением, движущиеся от одного электрода лампы к другому. Иногда можно заметить эффект мерцания света. Лампа при неисправном дросселе может не загореться с первого раза, и стартер будет многократно включаться, пока, наконец, процесс свечения не запустится. В результате, в местах установки спиралей, на колбе лампы появятся потемнения. Это связано с тем, что спирали работают более продолжительное время, чем установлено для нормального запуска.

Проверка в лампах

Проверку дросселя необходимо произвести, если наблюдается одно из вышеописанных явлений при работе лампы дневного света, а также, если замечено появление характерного запаха подгорающей изоляции, появление звуков, нехарактерных для работы прибора, а также в том случае, если лампа не включается.

До того, как проверить дроссель лампы, проверяются сама лампа и стартер.

Неисправность дросселя может заключаться в обрыве или перегорании провода катушки или межвитковом замыкании, вызванном пробоем или подгоранием изоляции. Обе неисправности могут произойти либо вследствие длительного времени использования прибора, либо в результате какого-либо механического воздействия. Возможно перегорание провода катушки в результате подачи на нее тока большего, чем максимальный, на который рассчитан дроссель.

В случае обрыва или перегорания провода, можно выявить неисправность обычным тестером или мультиметром. В силу того, что дроссель пропускает постоянный ток, замкнув цепь тестера через катушку, по свечению контрольной лампы или его отсутствию можно понять, есть обрыв или нет.

Если при измерении мультиметром, сопротивление бесконечно, имеет место обрыв провода катушки.

Проверка межвиткового замыкания

В случае межвиткового замыкания, проверка тестером результата не даст. В этом случае необходимо знать, как проверять дроссель при помощи мультиметра.

Межвитковое замыкание имеет место при непосредственном гальваническом контакте двух витков или при контакте витков с металлическим сердечником. Очевидно, что в этом случае сопротивление катушки уменьшается.

Возможен редкий случай, когда измерение сопротивления катушки не даст достоверной картины ее состояния. Такое может случиться при обрыве и межвитковом замыкании одновременно. В этом случае межвитковое замыкание может оказаться параллельным обрыву, и несколько витков просто не будут участвовать в измерении. Исправный, казалось бы, дроссель будет работать некорректно.

Для проверки катушки на наличие межвиткового замыкания, аналоговый мультиметр в режиме миллиамперметра необходимо использовать в составе прибора, собранного на двух транзисторах.

Схема прибора приведена на рисунке.

Сам прибор представляет собой генератор низкой частоты. При сборке схемы используются любые транзисторы из линейки МП39-МП42 (коэффициент усиления 40-50). Диоды можно использовать типа Д1 или Д2 с любым индексом. Резисторы применяются любого типа, рассчитанные на мощность не менее 0,12 Вт. Питание прибора осуществляется от источника постоянного тока, напряжением 7-9 В.

Последовательность действия

Порядок проверки следующий:

  1. включается тумблер Вк. При этом стрелка мультиметра должна отклониться до середины шкалы;
  2. в зависимости от индуктивности катушки, устанавливается положение движка переменного резистора R5. Левое положение соответствует меньшей, а правое – большей индуктивности. При проверке катушек с индуктивностью менее 15 мГн, необходимо дополнительно нажать кнопку Кн2;
  3. к клеммам Lx подключаются выводы дросселя и замыкается кнопкой контакт Кн1. При этом, если в обмотке нет витков, короткозамкнутых между собой, стрелка мультиметра должна отклониться в сторону больших значений или же незначительно отклониться в сторону меньших. Если в обмотке есть хоть одно замыкание между витками, стрелка возвращается на нуль.

Иногда причиной неисправности катушки может стать разрушившийся или поврежденный сердечник. Материал, из которого выполнен сердечник, его размер и положение относительно катушки, влияют на индуктивность.

Проверка индуктивности

Наличие в арсенале мультиметра такой полезной функции, как измерение индуктивности катушек, будет полезным для проверки соответствия дросселя характеристикам, заявленным в справочной литературе. Функция присутствует только в некоторых моделях цифровых мультиметров.

Чтобы воспользоваться этой функцией, необходимо настроить мультиметр на . Контакты щупов присоединяются к выводам катушки. При первом измерении мультиметр устанавливается в наибольший диапазон измерений, и потом диапазон уменьшается для получения измерения достаточной точности.

При проведении всех измерений важно не допускать касания руками контактов, на которых измеряются те или иные параметры, иначе проводимость человеческого тела может изменить показания прибора.


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).

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.

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. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

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

Калибровка измерителя индуктивности

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 . 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.

Плата и сборка

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

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 67×40×20.

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».

Примеры измерений

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.

Результаты измерений индуктивности 100 мкГ


Первый диапазон


Второй диапазон


Третий диапазон


С помощью программы LIMP

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.

Источники

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

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 . 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 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 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.

Принцип измерения индуктивности 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

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 С вх 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 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+С ген.

Чтобы определить величину С ген, 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

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 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

293. Индуктивность катушки громкоговорителя – величина переменная | Минус фунт

Что меня удивляет, встречается утверждение, что индуктивность звуковой катушки громкоговорителя — его паспортная характеристика, приводимая в технических данных наряду с номинальной мощностью, сопротивлением катушки и полосой воспроизводимых частот. Может, в каких-нибудь заводских ТУ и встречается этот параметр, но в справочниках не встречал.

Радиолюбители, конструкторы акустических систем и УНЧ под них, интересуются этим параметром с целью подбора цепочки Цобеля-Буше, долженствующей выровнять полное электрическое сопротивление (импеданс) громкоговорителя во всей полосе частот и исключить сдвиг фаз на верхних частотах, что может привести к самовозбуждению усилителя даже за пределами диапазона звуковых частот.

Цепочки Цобеля мы коснемся еще раз, сабж же данной статьи — как измерить индуктивность катушки, которая входит в формулу вычисления емкости конденсатора цепи Цобеля.

Индуктивность пытаются измерить мультиметром; на одном форуме встретилось обсуждение результата измерения в несколько мГн. Поскольку такого не бывает, обсуждение вышло очень бурным, в итоге пришли к выводу, что мультиметр измерял индуктивность на низкой частоте, ближе к правому склону резонансной кривой. Автора поста побудили перемерить иным способом, вышли доли мГн, что более похоже на правду.

Собственно, что касается Цобеля, то ввиду простоты измерения импеданса громкоговорителя (акустической системы) практики советуют измерить импеданс без Цобеля, а затем подобрать емкость конденсатора, выравнивая импеданс, по мере возможности, в рабочей полосе частот (сопротивление резистора цепи просто берется равным сопротивлению громкоговорителя).

Метод хорош, но вопрос об индуктивности остается открытым. Сам собой напрашивается метод определение индуктивности путем сравнивания импеданса и сопротивления постоянному току на какой-либо частоте (обычно 1000 Гц), вычитания активного сопротивления из импеданса (по теореме Пифагора, поскольку напряжение на сопротивлении и индуктивности разнятся на 90° по фазе), и вычисления индуктивности по известному реактивному сопротивлению и частоте.

В основе метода лежит представление об эквивалентной схеме громкоговорителя (схеме замещения).

Здесь Re — сопротивление катушки постоянному току, Le — индуктивность катушки, а LmCm — колебательный контур, имитирующий механический резонанс подвижной системы, Rm отражает потери в подвесе (трение, демпфирование).

На частотах в несколько раз выше частоты механического резонанса влиянием колебательного контура можно пренебречь, поскольку цепь замыкается через конденсатор Cm, и схема замещения сводится до последовательного соединения Re и Le.

Проверим метод, на примере акустической системы от электрофона «Аккорд» с громкоговорителем 4ГД-35-65.

Сигнал низкой частоты брался от генератора сигналов ГЗ-111, напряжение на громкоговорителе и включенном последовательно с ним резисторе сопротивлением 600 Ом (что позволяло вычислить ток через катушку) измерялось милливольтметром В3-38.

Ниже характеристика импеданса акустической системы.

При сопротивлении постоянному току 3,85 Ом максимальное сопротивление на частоте резонанса 72,7 Гц составило 14,5 Ом. Что интересно, практически таково же сопротивление на верхней границе диапазона воспроизводимых 12500 Гц (15,9 Ом).

Считать индуктивность во всем диапазоне по реальной характеристике импеданса ниже частоты 150 Гц не имеет смысла, поскольку резонанс исказит результат вычисления.2)

где Z — импеданс громкоговорителя, а индуктивность по формуле

Le = Ze/(2*п*F).

Ниже график рассчитанной индуктивности.

Нет никакого сомнения, что все, что левее частоты 1000 Гц, не соответствует никакой реальности, это артефакты метода и не полной эквивалентности схемы замещения громкоговорителя. Но на частоте 1000 Гц расчетная индуктивность составила 0,55 мГн, с плавным уменьшением до 0,19 мГн на частоте 12,5 кГц.

Если мы полагаем, что помимо Re в схеме неявно присутствуют еще какие-то активные сопротивления потерь (например, потери на токи Фуко, скин-эффект), то метод измерения индуктивности по резонансу кажется более подходящим.

Мы подобрали конденсаторы МБГЧ емкостью 0,5; 4 и 10 мкф, и спаяли несколько батарей конденсаторов емкостью от 0,5 до 50 мкФ. Конденсаторы емкостью 125 и 250 мкФ составлены из встречно-последовательно включенных электролитических конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФ.

Конденсаторы, один за другим, начиная с 0,5 мкФ и завершая 250 мкФ, подключались последовательно с акустической системой, и по падению напряжения на колонке с конденсатором определялась частота резонанса последовательного колебательного контура, составленного индуктивностью катушки Le и конденсатора.2*C).

Ниже график с результатами расчета.

Но и так все ясно — по импедансу определять индуктивность громкоговорителя смысла мало, показания окажутся завышенными вследствие невозможности учесть все потери, кроме потерь в активном сопротивлении громкоговорителя постоянному току.

Метод резонанса же эту неопределенность снимает, на частоте 1 кГц индуктивность равна 0,20 мГн, на верхней частоте 12,5 кГц — 0,13 мГн.

Хотя наилучшим методом измерения индуктивности, а заодно и потерь (добротности), должно явиться измерение посредством моста Вина, где мот балансируется и по индуктивности, и по потерям.

Есть ли у читателей опыт измерения индуктивностей, и каким методом пользовались? Было бы интересно обменяться мнениями.

Проверка Катушки Зажигания — 3 Основных Способа

Катушка зажигания предназначена для создания высокого напряжения, которое в дальнейшем используется свечой для образования искры. Поэтому ее исправная работа необходима для нормального функционирования системы зажигания. По сути катушка является небольшим трансформатором, на первичную обмотку которой приходит стандартные 12 В от аккумулятора, а выходит напряжение в несколько кВ. Она используется во всех системах зажигания — контактной, бесконтактной и электронной. Причины выхода из строя катушки типичны. Как правило, это обрыв провода, повреждение изоляции, механические деформации. Далее мы с вами рассмотрим признаки неисправности и методы диагностики катушки зажигания.

Содержание:

Принцип работы катушки зажигания

Как упоминалось выше, катушка зажигания — это повышающий трансформатор напряжения, который преобразует полученное напряжение 12 В в напряжение со значением несколько киловольт. Конструктивно катушка состоит из двух обмоток — первичной и вторичной (соответственно, низкого и высокого напряжения). Однако в зависимости от типа катушки обмотки и их расположение отличаются.

Начнем описание с самой простой общей катушки. Здесь на первичной обмотке имеется 100…150 витков. Обмотка намотана изолированным медным проводом. Ее концы выведены на корпус катушки. Количество витков обмотки высокого напряжения составляет 30…50 тысяч (зависит от модели). Естественно, что используемый здесь провод гораздо меньшего диаметра. «Минус» вторичной обмотки подсоединен к «минусу» первичной. А «плюс» подключается к выводу на крышке. Таким образом обеспечивается отвод полученного высокого напряжения.

Чтобы увеличить магнитное поле, обмотки наматывают вокруг металлического сердечника. В некоторых случаях для избежания перегрева обмотки и сердечник заливают трансформаторным маслом (оно не только охлаждает систему, но и является изолятором).

Теперь перейдем к рассмотрению индивидуальной катушки зажигания. Здесь также имеются две обмотки, однако отличие состоит в их расположении. В частности, они намотаны в обратном порядке. Первичная обмотка имеет сердечник внутреннего типа, а вторичная — внешнего типа.

Индивидуальные катушки зажигания устанавливают в системах с электронным зажиганием. Поэтому их конструкция усложнена. Так, для отсечения значительного тока во вторичной обмотке предусмотрен диод. Также особенностью индивидуальной катушки является тот факт, что полученное высокое напряжение идет не на распределитель (как в классических системах), а непосредственно на свечи зажигания. Это стало возможным благодаря конструкции, в которую были включены изолированный корпус, стержень и пружина.

Еще один тип катушки — двухвыводная. Она подает напряжение сразу на два цилиндра. Существует несколько их разновидностей. Как правило, такие катушки объединяются в один общий блок, который по сути является четырехвыводной катушкой зажигания.

Независимо от типа катушки зажигания, основным их техническим параметром, на который стоит ориентироваться при диагностике — это сопротивление обмоток. В частности, сопротивление первичной обмотки обычно находится в пределах 0,5…3,5 Ом, а вторичной — 6…15 кОм (эти значения могут отличаться у разных катушек, поэтому лучше найти справочную информацию именно по той модели, которая используется в вашем автомобиле). Замеры производятся с помощью традиционных приборов — мультиметров или омметров. Если полученное значение сильно отличается от указанного, то велика вероятность того, что катушка вышла из строя.

Также нужно быть в курсе того, что каждая катушка имеет различные показатели:

  • сопротивление обмоток;
  • длительность искры;
  • энергия искры;
  • ток искры;
  • индуктивность первичной обмотки.

Поэтому для того, чтобы понять насколько показания катушки соответствуют норме, необходимо уточнить технические характеристики вашей отдельно взятой катушки. Это вам особенно пригодится если пропала искра, поскольку катушка зажигания является одним из первых элементов системы, которые подлежат проверке.

Признаки неисправностей

Существует несколько характерных признаков неисправности катушки зажигания. Среди них:

  • мотор начинает «троить», причем эта проблема усугубляется со временем;
  • на морозе мотор «троит», пока не нагреется;
  • перебои в работе двигателя во влажную погоду;
  • при резком нажатии на педаль акселератора наблюдается провал в работе мотора.

При неисправной катушке на машинах с ЭБУ на приборной панели активизируется значок Check Engine. Однако перечисленные признаки также могут свидетельствовать и о других неисправностях, в частности, со свечами зажигания. Но при появлении хотя бы одной из них нужно выполнить диагностику катушки (катушек) зажигания. При подключении диагностического сканера может показать ошибку P0363.

Причины неисправностей

Существует несколько причин, из-за которых катушка зажигания полностью или частично выходит из строя. Среди них:

  • Механические повреждения. Это может быть банальное старение, из-за которого происходит разрушение изоляции. Также существует вероятность протекания масла через уплотнители, которое попадает на изоляцию или корпус катушки и разрушает их. Ремонт в данном случае вряд ли возможен, поэтому лучшим вариантом будет полная замена узла.
  • Повреждения контактного соединения. В теплую погоду причиной этого может быть попадание влаги в подкапотное пространство. Например, во время сильного дождя, езде по глубоким лужам, мойке автомобиля. Зимой вероятно попадание на катушку состава, которым посыпают поверхность дороги для борьбы с гололедицей.
  • Перегрев. Ему зачастую подвержены индивидуальные катушки. Из-за перегрева может значительно уменьшиться срок службы катушек зажигания. Процесс перегрева сложно контролировать, однако старайтесь использовать качественную охлаждающую жидкость и следить, чтобы нормально работала система охлаждения двигателя.
  • Вибрации. Они особенно вредны для индивидуальных катушек зажигания. Вибрации, как правило, идет от головки блока цилиндров (ГБЦ). Чтобы уменьшить количество и амплитуду вибраций, следите за тем, чтобы двигатель работал в нормальном режиме (без детонации и с исправными подушками).

Катушки зажигания — достаточно надежные и долговечные узлы, и их выход из строя чаще всего связан со старением и/или пробоем изоляции. Далее рассмотрим методы диагностики катушек.

Как проверить катушку зажигания

Существует два основных способа, с помощью которых можно самостоятельно проверить работоспособность катушки зажигания. Перечислим их по порядку.

Проверка катушки зажигания ВАЗ

Проверка катушки зажигания Черри Тигго

Метод проверки «на искру»

Первый из них называется «на искру». Его преимущество — возможность выполнения в «походных условиях». Из недостатков же стоит отметить трудоемкость и неточность, поскольку причинами обнаруженных неисправностей может быть вовсе не катушка зажигания. Для выполнения диагностики вам понадобится свечной ключ, заведомо исправная свеча и плоскогубцы.

Для начала визуально проверьте целостность изоляции высоковольтной проводки. Начиная свечами зажигания и заканчивая катушкой. При этом зажигание должно быть отключено (ключ находиться в положении 0). В случае, если с изоляцией все в порядке, алгоритм дальнейших действий будет следующим:

  1. Снимите наконечник со свечи первого цилиндра и подсоедините его к заранее подготовленной рабочей свече.
  2. Самостоятельно или с помощью помощника поверните ключ зажигания в положение II (заводите машину).
  3. Если катушка исправна, то между электродами свечи появится искра. При этом нужно обращать внимание на ее цвет. Нормальная рабочая искра имеет ярко-фиолетовый оттенок. Если же искра желтоватая и слабая, значит, есть проблемы с проводкой или катушкой. Если же искры нет вовсе, значит, катушка зажигания неисправна.
  4. Повторите описанные действия для всех катушек в случае, если в машине они индивидуальные.

При работе с системой зажигания соблюдайте осторожность. Не прикасайтесь к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Если у вас нет заведомо рабочей запасной свечи, вы можете выкрутить любую свечку из двигателя. Для этого отсоедините ее и воспользуйтесь свечным ключом. В этом случае можно проверить катушку на всех имеющихся свечах. Тем самым вы заодно проверите состояние свечей зажигания.

В случае, если в двигателе установлены индивидуальные катушки, то проверить их можно, переставляя на другие свечи. При этом проводку лучше не трогать, чтобы не повредить ее целостность.

Модуль катушек зажигания

Метод «искры в шприце»

Процесс проверки катушки с помощью такого самодельного устройства достаточно прост. Для этого нужно подсоединить поочередно катушки к свече получившегося «прибора». Крепеж-крокодил присоединить к «массе» корпуса машины. На время смены тестируемых катушек двигатель необходимо глушить и запускать потом заново.

Изначально с помощью поршня нужно выставить минимальный зазор между проволокой на поршне и электродом (1…2 мм). И путем регулирования расстояния от проволоки на поршне до электрода на свече визуально смотреть на процесс появления между ними искры. Максимальное расстояние в данном случае у разных машин будет разным, и зависит оно от качества и состояния свечи зажигания, состояния электросистемы машины, качества «массы» и других факторов. Обычно искра при таких испытаниях должна появляться при расстоянии между электродами от 1…2 мм до 5…7 мм.

Перед каждым тестированием работы получившегося аппарата нужно обязательно отсоединять разъем с каждой форсунки с тем, чтобы топливо не заливало цилиндр во время проверки.

Главное, о чем можно точно судить при таких испытаниях — сравнение состояния разных катушек по цилиндрам. Если имеет место неисправность или пробой — это будет видно по длине искры по сравнению с более-менее исправными катушками.

Проверка сопротивления изоляции

Еще один популярный метод проверки заключается в измерении значения сопротивления изоляции проводов в обмотках катушки. Для этого вам понадобится мультиметр, способный измерять сопротивление. Катушку зажигания лучше демонтировать с автомобиля, чтобы работать было удобнее. Процедура замера несложна. Главное знать, где расположены выводы первичной и вторичной катушек, так как измерять сопротивление необходимо проверить на них обеих.

Перед началом работы убедитесь в исправности мультиметра. Для этого включите режим измерения сопротивления и замкните щупы между собой. На экране должен быть 0.

Два щупа мультиметра попарно подсоединяют (касаются) к выводам первичной обмотки. Значение сопротивления должно находиться в пределах 0,5…3,5 Ом (у некоторых катушек может быть больше, точную информацию вы найдете в справочной литературе). Аналогичную процедуру необходимо провести и со вторичной катушкой. Однако тут диапазон значений будет другим — от 6 до 15 кОм (аналогично информацию уточняйте в справочной литературе).

Процедура замера сопротивления изоляции катушки зажигания

Если значение будет мало, значит, в обмотке повредилась изоляция, и вы имеете дело с коротким, скорее всего межвитковым, замыканием. Если же сопротивление слишком велико, то это означает, что провод обмотки оборвался и нет нормального контакта. В любом случае необходимо выполнять ремонт, то есть перематывать обмотку. Однако в большинстве случаев лучше попросту заменить катушку зажигания, так как этот способ избавит вас от лишних хлопот и затрат. Это касается практически любого автомобиля, ведь стоимость ремонта будет превышать цену самой катушки.

Если вы имеете дело с индивидуальными или двухвыводными катушками, то здесь дело обстоит несколько иначе. Значение на первичной обмотке должны быть аналогичными. А что касается «вторички», то значение сопротивления будут идентичными на обоих выводах. Если на машине установлена катушка с четырьмя выводами, то проверку нужно делать на всех выводах.

Также учтите, что при измерении сопротивления на вторичной обмотке важно учитывать полярность. В частности, черным щупом мультиметра коснитесь центрального вывода («массы»), а красным — стержня наконечника.

Осциллограф покажет все

Самый профессиональный метод проверки катушки — воспользоваться осциллографом. Только он способен дать полную информацию о состоянии системы зажигания, и в частности, катушек зажигания. Поэтому в сложных случаях имеет смысл воспользоваться электронным осциллографом и дополнительным программным обеспечением. Особенно это актуально когда имеет место так называемое межвитковое замыкание на катушках вторичного напряжения (с высоким напряжением).

Проверка зажигания осциллографом

Проверка системы зажигания осциллографом позволяет выявить неисправность конкретного узла или просто прдиагностировать состояние по импульсах осциллограммы.
Подробнее

 

Если с помощью осциллографа снять график значений рабочих напряжений в динамике (видно на рисунке), то по нему можно понять, что причиной возможных описанных выше неисправностей будет именно катушка зажигания. Дело в том, что при возникновении межвиткового замыкания во вторичной катушке уменьшается энергия, которая могла бы потенциально запастись в этой самой катушке, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению времени горения искры, то есть, пропускам воспламенения. Особенно это заметно при резком нажатии на педаль акселератора.

Катушка целая

Катушка пробитая

Итоги

Проверить катушку зажигания совсем несложно. Это может сделать любой, даже начинающий, автолюбитель. Самый простой и эффективный метод — измерение сопротивления изоляции на первичной и вторичной обмотках. Для этого лучше снять катушку для удобства проведения работы.

Помните, что при выявлении неисправности редко имеет смысл проводить ремонт, в частности, перематывать одну или вторую обмотки. Гораздо проще купить и заменить новую катушку зажигания целиком.

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Цифровой мультиметр VC9808

 Цифровой мультиметр VC9808

Цифровой мультиметр VC9808

Цифровой мультиметр VC9808 предназначен для использования в цехах и лабораториях, для радиолюбительства и для работы в домашних условиях. Является самой совершенной моделью серии VC. Мультиметр имеет большой информативный ЖК-дисплей, разрядностью 31/2 (максимальное индицируемое число 1999) и широкий диапазон измерений. Особенностью мультиметра является измерение индуктивностей катушек и индикация пикового значения измеряемой величины.
Мультиметр VC9808 предназначен для измерения:
— постоянного и переменного напряжения,
— постоянного и переменного тока,
— сопротивления,
— емкости конденсаторов и индуктивности катушек,
— температуры и частоты
— коэффициента усиления транзисторов,
— проверки диодов и прозвонки соединений.
Имеется режим индикации пикового значения » PEAK HOLD».
Обеспечивается индикация разряда батарей «» и перегрузки по входу «OL».

Габариты мультиметра составляют 190 х 88,5 х 27,5 мм. Вес — 320 гр.
Прибор разработан в соответствии со стандартом безопасности IEC-1010 категории II.
Основные параметры приведены в таблицах.

Постоянное напряжение

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

200мВ

0,1мВ

± 0,5% ± 4D

2В

1мВ

20В

10мВ

200В

100мВ

1000В

1В

± 0,8% ± 5D

Входное сопротивление: 10МОм
Защита от перегрузки: 1000В постоянного или 700В переменного напряжения

Переменное напряжение

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

200мВ

0,1мВ

± 1,2% ± 4D

2В

1мВ

± 1,0% ± 4D

20В

10мВ

200В

100мВ

700В

1В

± 1,5% ± 5D

Входное сопротивление: 10МОм
Защита от перегрузки: 1000В постоянного или 700В переменного напряжения
Диапазон рабочих частот: 40Гц — 400Гц
Индикация: среднее значение (синусоидальный сигнал)

Постоянный ток

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2мА

1мкА

± 0,8% ± 4D

20мА

10мкА

200мА

100мкА

±1,2% ± 4D

20А

10мА

± 2,0% ± 4D

Максимальный входной ток: 20А, не более 15 сек.
Защита от перегрузки: вход mA — предохранитель 0,2А/250В, вход 20А не защищен

Переменный ток

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2мА

1мкА

± 1,2% ± 4D

20мА

10мкА

200мА

100мкА

± 2,0% ± 5D

20А

10мА

± 3,0% ± 10D

Максимальный входной ток: 20А, не более 15 сек.
Защита от перегрузки: вход mA — предохранитель 0,2А/250В, вход 20А не защищен
Диапазон рабочих частот: 40Гц — 400Гц
Индикация: среднее значение (синусоидальный сигнал)

Сопротивление

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

200W

0,1W

± 1,0% ± 4D

2KW

1W

± 0,8% ± 4D

20KW

10W

200KW

100W

2MW

1KW

20MW

10KW

± 2,0% ± 4D

2000MW

1МW

± 5,0% ± 10D

Защита от перегрузки: 250В эффективного значения на всех диапазонах

Емкость конденсаторов

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

20нФ

10пФ

± 2,5% ± 5D

200нФ

100пФ

2мкФ

1нФ

20мкФ

10нФ

200мкФ

100нФ

± 5,0% ± 4D

Защита от перегрузки: вход не защищен

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

-40°С — 400°С

1°С

±(0,8%+4D)

400°С — 1000°С

1°С

±(1,5%+15D)

Используется термопара К-типа

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2КГц

0,1Гц

± 0,5% ± 4D

20КГц

1Гц

200КГц

10Гц

2МГц

100Гц

20МГц

10КГц

Защита от перегрузки: 250В эффективного значения (10 сек. максимум)

Индуктивность

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2мГ

1мкГ

± 2,5% ± 5D

20мГ

10мкГ

200мГ

100мкГ

2Г

1мГ

20Г

10мГ

± 5,0% ± 4D

Защита от перегрузки: вход не защищен

Прозвонка соединений

Диапазон

Описание

При сопротивлении цепи менее 30Ом звучит сигнал зуммера

Защита от перегрузки: 250В
 

Теория

Измерение индуктивности Техника

Можно измерить собственную индуктивность цепи с использованием переходной техники. Эта техника использует экспоненциальный переходный процесс тока для определения постоянной времени и, следовательно, индуктивность катушки. Хотя этот метод может легко предоставить информацию об индуктивности о схеме это требует использования цифрового запоминающего осциллографа или графического мультиметр. Некоторые из более совершенных мультиметров имеют функцию измерения индуктивности. объект, но если вы серьезно относитесь к исследованию и разработке койлганов, тогда DSO хорошего качества должно быть приоритетом в вашем списке покупок.эта статья описывает, как определить индуктивность катушки по трассе переходного процесса.

Для того, чтобы точно для определения индуктивности необходимо знать сопротивление цепи с разумной точностью, скажем, +/- 5%. Это не обязательно легко, так как общее сопротивление цепи обычно составляет около 1 или менее. Большинство мультиметров имеют разрешение всего 0,1 а специальный омметр — дорогой комплект.Возможно чтобы обойти эту проблему, введя гораздо большее последовательное сопротивление в цепь. Для цепи с расчетным сопротивлением 1 дополнительное сопротивление можно сказать 100. Затем это сопротивление становится доминирующим сопротивлением, и мы можем игнорируйте сопротивление остальной цепи. Поскольку катушка безусловно, самая большая индуктивная составляющая, которую мы можем решить для этого индуктивность, используя следующий метод.

На рис. основные параметры этой индуктивной цепи. Переходный отклик на скачок напряжения определяется постоянной времени цепи и следует экспоненциальному росту по назначению:

уравнение 1

г. постоянная времени определяется как

уравнение 2

где L и R — индуктивность и сопротивление цепи соответственно.

An важной особенностью этого типа экспоненциального роста является то, что почти ровно 5 периодов постоянной времени от приложения ступенчатого напряжения до текущие стабилизации. Нас интересует период постоянной времени. Это лучше всего определить по начальной части экспоненциальной кривой, поскольку она дает более точный результат. На самом деле мы собираемся рассматривать только самые первый период постоянной времени. Если мы решим уравнение экспоненциального тока выше для первого периода постоянной времени ( т / = 1), то находим i = 63.2% от максимума. Поэтому найти все нам нужно найти значение времени, соответствующее току на 63,2% от максимум. График ниже взят из тестовой катушки A с использованием 100 последовательный резистор и ступенчатое напряжение 10В.

Рис 1

Уведомление что маркеры напряжения (горизонтальные пунктирные линии) установлены на dV составляет 6,38 В, что составляет 63,8% от приложенного 10 В. Это самый близкий значение, которое может быть установлено.Маркеры временной развертки (вертикальные пунктирные линии) установлены так, чтобы пересекать переходный процесс в точках, где маркеры напряжения срезают кривую. Полученное dt дает нам время константа для схемы, в данном случае 19,38 мкс. Я обычно работать с 3 значащими цифрами, если только расчеты или эксперименты требовать большего. Итак, теперь мы имеем R = 100 и = 19,38 мкс следовательно, индуктивность цепи равна 1.94 мГн. Поскольку катушка индуктивность является доминирующей индуктивностью, тогда мы можем сказать, что катушка имеет индуктивность 1,94 мГн. Следует помнить, что катушка индуктивность зависит от частоты, поэтому резистор другой серии значения дадут разные результаты. Альтернативный метод расчета здесь представлена ​​индуктивность катушки с использованием FEMM.

Индуктивность — определение — глоссарий

Основной характеристикой катушки является индуктивность, которая возникает из-за последовательного соединения множества отдельных проводников.Провод намотан на несущий сердечник. Если сердечник выполнен из ферромагнитного материала, то катушки — из железного сердечника. Катушка с воздушным сердечником не имеет намагничивающегося сердечника. Можно выделить два основных типа катушек: цилиндрическая катушка, открытая с обеих сторон, и замкнутая кольцевая катушка.

Катушка обладает омическим сопротивлением, которое зависит от материала лидера, длины лидера и его поперечного сечения. Когда электрический ток течет через катушку, она создает магнитное поле.Катушка цилиндра, подключенная к постоянному напряжению, в конечном итоге работает как стержневой магнит. Магнитное поле зависит от ядерного материала катушки, количества витков и геометрии катушки. Все размеры вместе образуют индуктивность катушки.

Переменный ток уменьшает магнитное поле в катушке. Катушка забирает энергию, накапливает ее в магнитном поле и снова доставляет, толкая энергию вперед и назад, без какого-либо эффекта. Эта энергия называется реактивной энергией и реактивным сопротивлением.Если сердечник сделан из железа, то в результате продолжающегося перемагничивания возникают вихревые токи. Это нагревает ядро, что приводит к дальнейшей потере энергии. Катушка с потерями в стали потребляет больше тока, чем рассчитывается по реактивному сопротивлению. Сопротивление потерь в стали соответствует действующему сопротивлению в эквивалентной электрической цепи, которая включается параллельно реактивному сопротивлению.

На индуктивное реактивное сопротивление влияет частота переменного напряжения и его индуктивность. Индуктивное реактивное сопротивление тем больше, чем больше индуктивность катушки и чем выше частота приложенного переменного напряжения.Символ индуктивности — «L», а единица измерения обозначена как «H» в честь физика Джозефа Генри. Катушка имеет индуктивность 1 Генри, если сила тока изменяется равномерно за 1 секунду на 1 ампер, а напряжение индуцируется 1 В.

Можно легко измерить индуктивность с помощью точного измерителя LCR.

«Назад

Катушки индуктивности | HIOKI E.E. CORPORATION

Что такое индукторы или катушки?
Катушки могут быть без сердечника (с воздушным сердечником или сердечником из немагнитного металла) или они могут иметь сердечник из магнитного металла (т.е.е., металл с высокой магнитной проницаемостью), например феррит. Индукторы с сердечниками обладают токовой зависимостью.

Пример установки условий измерения

* В противном случае используются настройки по умолчанию.
* Вышеуказанные настройки относятся к пример измерения. Поскольку оптимальные условия меняются в зависимости от цель измерения, конкретные настройки должны определяться оператор инструмента.

Установка частоты измерения
Явление LC-резонанса с индуктивностью и паразитной емкостью катушки (индуктора) известно как саморезонанс.Частота, при которой возникает саморезонанс, известна как собственная резонансная частота. При оценке катушек обязательно измеряйте L и Q на частоте, которая значительно ниже собственной резонансной частоты.

Индуктивность катушки, которая увеличивается с частотой, можно рассчитать по следующему уравнению: Z = j2πfL. Чтобы эффективно измерять индуктивность при изменении частоты, установите диапазон измерения АВТО. Для измерения с более высокой степенью точности установите частоту, чтобы получить импеданс, который можно измерить с высокой точностью.

Установка уровня сигнала измерения
Измерительный ток может быть рассчитан на основе напряжения открытого контакта, выходного сопротивления прибора и полного сопротивления объекта измерения. Установите измерительное напряжение так, чтобы номинальный ток не превышался.

При измерении катушки, которая показывает зависимость от тока (т. Е. Катушки с магнитным сердечником), установите прибор на такой уровень сигнала, чтобы магнитный сердечник не был насыщен. При измерении катушки, не имеющей зависимости от тока, рекомендуется настроить прибор на уровень сигнала с максимальной точностью.В серии IM35xx наилучшая точность достигается при настройке режима V на 1 В. В серии IM758x уровень измерительного сигнала определяется для мощности при использовании нагрузки 50 Ом порта DUT, а настройка с наилучшей точностью составляет +1 дБм.

При измерении катушки с сердечником или катушки с низким номинальным током удобен режим CC (постоянный ток) серии IM35xx. Ток измерения контролируется программно, поэтому он остается постоянным.

Используемая продукция
Приложения для массового производства

Приложения для исследований и разработок

* Для получения дополнительной информации см. Каталог продукции.

Выбор параметра, Ls или Lp

Вообще говоря, режим последовательной эквивалентной схемы используется при измерении элементов с низким импедансом (примерно 100 Ом или меньше), а режим параллельной эквивалентной схемы используется при измерении элементов с высоким импедансом (примерно 10 кОм или больше). Если соответствующий режим эквивалентной схемы неясен, например, при измерении образца с импедансом приблизительно от 100 Ом до 10 кОм, проконсультируйтесь с производителем компонента.
Катушка индуктивности будет вести себя так, как если бы потери в медной обмотке Rs и потери в сердечнике Rp были подключены к идеальной катушке индуктивности L. Индуктивность идеальной катушки может быть рассчитана следующим образом: XL ＝ j2πfL. Хотя общая формулировка невозможна, поскольку она изменяется в зависимости от величины Rs и Rp, катушки с низкой индуктивностью характеризуются небольшим XL, что позволяет рассматривать импеданс при параллельном размещении Rp и L как примерно эквивалентный XL. Rs можно игнорировать, так как Ls мала, поэтому используется последовательная эквивалентная схема.Напротив, при высоком импедансе Rp нельзя игнорировать, а Rs можно, поэтому схему можно рассматривать как параллельную эквивалентную схему.

Ток, текущий в катушку


Ток, текущий в катушку, можно рассчитать на основе напряжения открытого контакта, выходного сопротивления прибора и импеданса объекта измерения.

* 1 Выходное сопротивление зависит от модели и от того, включен ли высокоточный режим с низким импедансом.См. Технические характеристики продукта в руководстве по эксплуатации.

Измерение Rdc
При оценке катушки измеряются L, Q и Rdc. Такие инструменты, как IM3533 и IM3536, могут измерять L, Q и Rdc без необходимости использования каких-либо других устройств. После измерения L и Q с помощью сигнала переменного тока измерьте Rdc с помощью сигнала постоянного тока.
* Rs и Rp не равны Rdc. Rs и Rp — значения сопротивления, которые измеряются с помощью сигнала переменного тока. Они включают в себя такие компоненты, как потери в катушке и сопротивление обмотки, которое увеличивается из-за поверхностных эффектов проводника и эффектов близости.
Когда материал обмотки имеет большой температурный коэффициент, Rdc будет изменяться в зависимости от температуры. IM3533 имеет функцию температурной коррекции Rdc.

Характеристики наложения постоянного тока
Характеристики катушек включают в себя характеристики наложения постоянного тока, которые показывают степень уменьшения индуктивности относительно постоянного тока, важный элемент оценки для катушек, которые будут использоваться в таких схемах, как цепи питания, которые работают с большими токами .
Функция приложения напряжения смещения постоянного тока, встроенная в счетчики Hioki LCR, предназначена для использования при измерении конденсаторов и не может использоваться для подачи постоянного тока. Чтобы наложить сигнал постоянного тока, либо используйте блок постоянного тока смещения 9269 (или 9269-10) и внешний источник питания, либо создайте для этой цели свою собственную схему.

Установка времени задержки
Чтобы уменьшить ошибку измерения во время измерения Rdc, измерители Hioki LCR периодически включают и выключают генерируемое напряжение, чтобы отменить внутреннее смещение (функция регулировки постоянного тока).
Когда напряжение, подаваемое на индуктор, изменяется, выходное сопротивление, эквивалентное последовательное сопротивление и индуктивность индуктора вызывают переходные процессы. Установите достаточно длительное время задержки во время измерения Rdc, чтобы эти явления не повлияли на результаты измерения. Название, данное настройке времени задержки, зависит от модели, как и время измерения. Для получения дополнительной информации см. Руководство по эксплуатации модели, которую вы собираетесь использовать.
Если вы не уверены в подходящем времени задержки, сначала установите как можно большее время задержки.Затем постепенно сокращайте время задержки, проверяя, что измеренные значения не изменяются.

Измеритель с подвижной катушкой — обзор

Шунты и умножители

10

Нет разницы между основным прибором, используемым для измерения тока и напряжения, поскольку оба используют миллиамперметр в качестве основной части. Это чувствительный прибор, который дает FSD для токов всего в несколько миллиампер. Когда амперметр требуется для измерения токов большей величины, часть тока отводится через сопротивление низкого значения, подключенное параллельно с измерителем.Такое отклоняющее сопротивление называется шунтом .

Из Рисунок 23.5 (a) , V PQ = V RS .

Рисунок 23.5.

Следовательно, I a r a = I S R S

Таким образом, значение шунта RS = IaraISΩ

Миллиамперметр преобразуется в вольтметр путем подключения высокого Сопротивление (называемое умножителем ) последовательно с ним, как показано на Рисунок 23.5 (а) . Из Рисунок 23.5 (b) , V = V a + V M = Ir a + IR M

Таким образом, значение множителя, R M = V — Ir / I Ом .

Например, пусть m.c. прибор имеет FSD 20 мА и сопротивление 25 Ом. Чтобы прибор можно было использовать в качестве амперметра 0–10 А, необходимо параллельно с прибором подключить шунтирующее сопротивление R S . Из Рисунок 23.5 (а) ,

I = 10 А, Is = I-Ia = 10-0,020 = 9,98 А.

Следовательно, значение R S определяется по формуле:

Rs = IaraIs = (0,020) (25) 9,98 = 50,10 мОм.

Чтобы прибор можно было использовать в качестве вольтметра от 0 до 100 В, необходимо последовательно подключить к прибору умножитель R M , значение R M задается как:

RM = V − IraI = 100− (0,020) (25) 0,020 = 4,975 кОм.

11

Омметр — это прибор для измерения электрического сопротивления.Простая схема омметра показана на Рис. 23.6 (а) . В отличие от амперметра или вольтметра, схема омметра не получает от тестируемой цепи необходимую для своей работы энергию. В омметре эта энергия подается от автономного источника напряжения, такого как аккумулятор. Изначально клеммы XX закорочены, и R настроен так, чтобы показывать FSD на миллиамперметре. Если ток I имеет максимальное значение, а напряжение E является постоянным, тогда сопротивление R = E / I имеет минимальное значение.Таким образом, FSD на миллиамперметре обнуляется по шкале сопротивления. Когда клеммы XX разомкнуты, ток не течет, а R (= E / O) — бесконечность, ∞. Таким образом, миллиамперметр можно откалибровать непосредственно в омах. В результате получается тесная (нелинейная) шкала, расположенная «задом наперед» (как показано на рис. 23.6 (b) ). При калибровке между клеммами XX помещается неизвестное сопротивление, а его значение определяется по положению указателя на шкале. Омметр, предназначенный для измерения низких значений сопротивления, называется тестером целостности цепи . Омметр, предназначенный для измерения высоких значений сопротивления (например, мегомов), называется измерителем сопротивления изоляции (или « мегомметр »).

Рисунок 23.6.

12

Производятся приборы, которые объединяют измеритель с подвижной катушкой с рядом шунтов и последовательных умножителей, чтобы обеспечить диапазон показаний на единой шкале, градуированной для считывания тока и напряжения. Если в прибор встроена батарея, можно также измерить сопротивление.

Такие приборы называются мультиметрами или универсальными приборами или многодиапазонными приборами. Типичный пример — Avometer . Конкретный диапазон можно выбрать либо с помощью отдельных клемм, либо с помощью селекторного переключателя. Одновременно может быть выполнено только одно измерение. Часто такие инструменты можно использовать в сетях переменного тока. а также d.c. цепей, когда в прибор встроен выпрямитель.

13

Ваттметр — это прибор для измерения электрической мощности в цепи. Рисунок 23.7 показывает типичные подключения ваттметра, используемого для измерения мощности, подаваемой на нагрузку. В приборе есть две катушки:

(i)

токовая катушка , которая подключена последовательно с нагрузкой (как амперметр), и

(ii)

катушка напряжения , который подключается параллельно нагрузке (как вольтметр).

Рисунок 23.7.

14

Электронно-лучевой осциллограф (CRO) может использоваться для наблюдения форм сигналов и для измерения напряжения, тока, частоты, фазы и периодического времени.

(i)

При прямом измерении напряжения используется только переключатель «вольт / см» усилителя Y на CRO. При отсутствии напряжения на Y-пластинах отмечается положение следа пятна на экране. Когда на пластины Y подается постоянное напряжение, новое положение следа пятна указывает на величину напряжения. Например, на рис. 23.8 (a) , когда на пластины Y не подается напряжение, след пятна находится в центре экрана (исходное положение), а затем след пятна перемещается на 2.5 см до конечного показанного положения, после применения постоянного тока. Напряжение. Когда переключатель «В / см» установлен на 10 В / см, величина постоянного напряжения составляет 2,5 см × 10 В / см, то есть 25 В.

Рисунок 23.8.

(ii)

При измерениях переменного напряжения , позвольте синусоидальной форме волны отображаться на экране CRO, как показано на Рисунок 23.8 (b) . Если «переменный» переключатель включен, скажем, 5 мс / см, то периодическое время T синусоидальной волны составляет 5 мс / см × 4 см, т.е.е. 20 мс или 0,02 с.

Так как частота f = 1T,

Если переключатель «вольт / см» находится в положении, скажем, 20 В / см, то амплитуда или пиковое значение синусоидальной волны показано 20 В / см × 2 см, то есть 40 В.

Так как действующее напряжение = пиковое напряжение2

действующее напряжение = 402 = 28,28 В.

Двухлучевые осциллографы полезны, когда два сигнала должны сравниваться одновременно. CRO требует разумных навыков в настройке и использовании.Однако его самым большим преимуществом является наблюдение за формой сигнала, чего нет у других измерительных приборов.

15

Электронный вольтметр можно использовать для точного измерения ЭДС или ПД. от милливольт до киловольт за счет включения в его конструкцию усилителей и аттенюаторов.

16

Метод измерения нуля — это простой, точный и широко используемый метод, который зависит от показаний прибора, настроенных на считывание только нулевого тока.Метод предполагает:

(i)

, если есть какое-либо отклонение, значит, течет некоторый ток, и

(ii)

, если отклонения нет, то ток не течет (т. Е. нулевое условие).

Следовательно, нет необходимости калибровать расходомер, измеряющий ток, когда он используется таким образом. Чувствительный миллиамперметр или микроамперметр с центральным нулевым положением называется гальванометром . Два примера использования этого метода — мост Уитстона и d.c. потенциометр.

17

Мост Уитстона , показанный на рис. 23.9 , используется в постоянном токе. схемы для сравнения неизвестного сопротивления R x с другими известными значениями. R 3 изменяется до тех пор, пока на гальванометре не будет получено нулевое отклонение G. При балансе (т. Е. Нулевое отклонение на гальванометре) продукты диагонально противоположных сопротивлений равны друг другу,

Рисунок 23.9.

то есть R 1 R x = R 2 R 3

откуда, Rx = R2R3R1ohms.

18

постоянного тока потенциометр — это прибор с нулевым балансом, используемый для определения значений ЭДС и ЭДС путем сравнения с известной ЭДС. или p.d. На рис. 23.10 (a) с использованием стандартной ячейки известной э.д.с. E 1 , ползунок S перемещается вдоль направляющей проволоки до тех пор, пока не будет достигнут баланс (т.е.е. отклонение гальванометра равно нулю), обозначенная как длина l 1 . Стандартная ячейка теперь заменяется ячейкой с неизвестной ЭДС, E 2 (см. Рисунок 21.10 (b) ), и снова получается баланс (показан как l 2 ). Начиная с E 1 ∝ l 1 и E 2 ∝ l 2 ,

Рисунок 23.10.

, тогда E1E2 = l1l2 и E2 = E1 (l2l1) вольт.

Цифровой мультиметр Глоссарий | Fluke

Точность

Точность — это наибольшая допустимая погрешность, возникающая при определенных условиях эксплуатации.

Переменный ток (AC, ac)

Электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению тока.

Чередование

Либо половина цикла переменного тока. Это период времени, в течение которого ток увеличивается от нуля до максимального значения (в любом направлении) и уменьшается до нуля.

Генератор переменного тока (или генератор переменного тока)

Электромеханическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую энергию — переменный ток. Очень ранние пользователи назвали это динамо-машиной.

Амперметр

Прибор для измерения переменного или постоянного электрического тока в цепи. Если он не имеет магнитной связи, он должен быть размещен на пути тока, чтобы поток проходил через счетчик.

Шунт амперметра

Провод с низким сопротивлением, который используется для увеличения диапазона амперметра.Он шунтируется (помещается параллельно) поперек механизма амперметра и пропускает большую часть тока.

Ампер (А)

Единица измерения электрического тока в кулонах (6,25 x 1018 электронов) в секунду. Один ампер приводит к тому, что цепь имеет сопротивление 1 Ом, когда на нее подается один вольт. См. Current.

Усилитель

Электрическая цепь, предназначенная для увеличения тока, напряжения или мощности подаваемого сигнала.

Аналоговый мультиметр

Тестовое оборудование, которое может измерять напряжение, сопротивление, ток и другие электрические характеристики и отображает показания, перемещая стрелку по фиксированной шкале на лицевой панели.

Аналого-цифровое преобразование или преобразователь (ADC или A / D)

Процесс преобразования дискретизированного аналогового сигнала в цифровой код, представляющий амплитуду исходной выборки сигнала.

Аудио и звуковая частота (AF)

Диапазон частот, обычно слышимых человеческим ухом. Обычно от 20 до 20 000 Гц.

Мультиметр с автоматическим выбором диапазона

Цифровой индикатор, который после ручного выбора функции автоматически выбирает правильный диапазон для отображения входного сигнала.

Beta (ß)

Коэффициент усиления по току транзистора при подключении к схеме с общим эмиттером, теперь более часто называемой hfe.

Биполярный:

Полупроводниковый прибор, имеющий как основные, так и неосновные носители.

Пробой

Состояние полупроводникового перехода с обратным смещением, когда его высокое сопротивление под действием обратного смещения внезапно уменьшается, вызывая чрезмерный ток. Не обязательно разрушительно.

Мостовой выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель, в котором выпрямительные диоды соединены по мостовой схеме, чтобы пропускать ток в нагрузку во время как положительного, так и отрицательного чередования напряжения питания.

Емкость (C)

Емкость — это способность накапливать энергию в электростатическом поле. Он может быть выражен как равный накопленному заряду Q в кулонах, деленному на напряжение E в вольтах, которое обеспечило заряд. Емкость имеет тенденцию противодействовать любому изменению напряжения. Единица измерения — фарады.

Емкостное реактивное сопротивление (XC)

Противодействие, которое конденсатор оказывает изменяющемуся во времени сигналу или подаваемому напряжению. Его значение составляет XC = 1 / 2pfC

Конденсатор (C)

Устройство, состоящее из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком или изоляционным материалом.Используется для хранения электрической энергии в электростатическом поле между пластинами.

Катод (K)

Отрицательный электрод полупроводникового диода.

CE Mark

Знак европейского соответствия, который указывает, что продукт был разработан и изготовлен в соответствии с обязательными европейскими требованиями безопасности и EMC / EMI. Требования безопасности охватывают как электрические, так и механические критерии. ЭМС — это способность правильно работать при наличии электромагнитных сигналов.EMI следит за тем, чтобы любое электромагнитное излучение было ниже уровня, который будет мешать работе другого электронного оборудования.

Каждая категория установки имеет разные уровни напряжения. 300, 600 и 1000 Вольт — наиболее распространенные уровни каждой категории. Чем выше рейтинг, тем более требовательны критерии тестирования. Частью проектирования / тестирования является то, насколько хорошо продукт будет выдерживать переходные процессы и другие внешние по отношению к нему неисправности. Он также проверяет, насколько хорошо чехол защитит пользователя в случае возникновения неисправности внутри продукта.Рейтинг продукта CE означает, что продукт можно безопасно использовать для проверки напряжения и тока, не причиняя вреда пользователю в случае, если произойдет сбой в пределах, описанных ниже. Это краткое описание каждого уровня, но не исчерпывающее, поскольку приложения могут быть разными.

Категория установки I

Приложения уровня сигнала; специальное оборудование, части оборудования, телекоммуникации или другое электронное оборудование с мерами, принятыми для ограничения переходных перенапряжений до приемлемого низкого уровня.

Категория установки II

Местный уровень, бытовая техника, переносное оборудование и другие предметы домашнего обихода или товары с ограниченной нагрузкой. Обычно все, что может быть подключено к розеткам электросети.

Категория установки III

Уровень распределения или стационарные установки постоянного подключения. Это будет охватывать от служебного входа в здание до настенных розеток распределения электроэнергии.

Категория установки IV

Уровни первичного электроснабжения, внешние воздушные линии, системы силовых кабелей, ведущие к служебному входу в здание.

Заряд (Q)

Измеряемая величина электрической энергии, представляющая электростатические силы между атомными частицами. Электроны имеют отрицательный заряд.

Дроссель

Индуктивность, предназначенная для пропускания большого количества постоянного тока. Обычно он используется в фильтрах источника питания, чтобы уменьшить пульсации; хотя есть индуктивности, называемые дросселями RF (RFC), которые предотвращают подачу RF в цепь.

Схема

Полный путь, по которому пропускается электрический ток от одной клеммы источника напряжения к другой клемме.

Автоматический выключатель

Электромагнитный выключатель, используемый в качестве защитного устройства. Он разрывает цепь, если ток превышает указанное значение.

Тактовая частота

Частота генерации тактовых импульсов или генератора в системе.

Катушка

Компонент, который образуется при намотке нескольких витков проволоки на цилиндрическую форму или на металлический сердечник.

Счетчики и цифры

Счетчики и цифры — это термины, используемые для описания разрешения.

Коллектор (C)

Элемент транзистора, который собирает движущиеся электроны или дырки и из которого обычно получается выходной сигнал.Аналогичен пластине триодной вакуумной лампы.

Цветовой код

Система, в которой цвета используются для обозначения стоимости электронных компонентов или других переменных, таких как допуск компонентов.

Комплементарный металлооксидный полупроводник (CMOS)

Логический сигнал, который работает от отрицательного напряжения до положительного или в точках между максимальным положительным и отрицательным напряжениями. Максимальные уровни напряжения определяются производителем.

Компонент

Отдельные части, составляющие схему, функцию, подсистему или все оборудование.

Проводник

Вещество, через которое относительно легко проходят электроны.

Контактор

Специальное реле для коммутации больших токов при напряжении в сети.

Непрерывность

Непрерывность — это наличие полного электрического пути для прохождения тока.

Управляемый выпрямитель

Четырехслойный полупроводниковый прибор, в котором проводимость активируется током затвора и выключается путем снижения анодного напряжения ниже критического значения.

Кулон (C)

Единица электрического заряда, состоящая из 6,25 x 1018 электронов.

Пик-фактор

Отношение пикового значения к среднеквадратичному значению сигнала.

Ток (I)

Ток — это скорость, с которой поток электронов проходит через точку в полной электрической цепи. Ампер или ампер — это международная единица измерения силы тока. Один ампер получается, когда на цепь с сопротивлением 1 Ом подается один вольт.

Удержание данных

Удерживает отображаемое значение при нажатии кнопки. Показания дисплея будут сброшены при повторном нажатии кнопки HOLD.

Децибел (дБ)

Стандартная единица измерения отношения между мощностями P1 и P2. дБ = 10 log10 P1 / P2, одна десятая часть бел.

Диэлектрик

Непроводящий материал, используемый для разделения пластин конденсатора или для изоляции электрических контактов.

Цифровой мультиметр

Мультиметры — это испытательное оборудование, которое может измерять напряжение, сопротивление, ток и другие электрические характеристики и отображать показания на ЖК-дисплее или на светодиодах.

Цифровой сигнал

Сигнал, уровень которого имеет только дискретные значения, например, вкл. Или выкл., 1 или 0, + 5В или + 0,2В.

Цифро-аналоговое преобразование (или преобразователь) (ЦАП или ЦАП)

Схема, которая принимает цифровые входные сигналы и преобразует их в аналоговый выходной сигнал.

Диод

Диоды — это устройство с двумя выводами, которое имеет высокое сопротивление току в одном направлении и низкое сопротивление току в другом направлении.

Постоянный ток (DC, dc)

Ток в цепи только в одном направлении.

Сток

Элемент в полевом транзисторе, который примерно аналогичен коллектору биполярного транзистора.

Цифровые мультиметры с двойным импедансом

Цифровые мультиметры, которые позволяют техническим специалистам безопасно устранять неисправности чувствительных электронных или управляющих цепей, а также цепей, которые могут содержать ложные напряжения, и могут более надежно определять наличие напряжения в цепи.

Рабочий цикл

Рабочий цикл — это отношение времени, в течение которого нагрузка или цепь находится в состоянии ВКЛ, и времени, в течение которого нагрузка или цепь отключены.

Эффективное значение

Значение переменного тока, которое вызывает такой же эффект нагрева в нагрузочном резисторе, что и соответствующее значение постоянного тока.

Электроэнергия

Форма энергии, вырабатываемая потоком электронов через материалы и устройства под действием электродвижущей силы, возникающей электростатически, механически, химически или термически.

Электролитический конденсатор

Конденсатор, электроды которого погружены в влажный электролит или сухую пасту.

Электродвижущая сила (E)

Сила, которая вызывает электрический ток в цепи при разнице потенциалов. Синоним напряжения.

Электрон

Основная атомная частица, имеющая отрицательный заряд, которая вращается вокруг положительно заряженного ядра атома.

Электростатическое поле

Электрическое поле или сила, окружающая предметы, имеющие электрический заряд.

Эмиттер (E)

Полупроводниковый материал в транзисторе, излучающий носители в область базы, когда переход эмиттер-база смещен в прямом направлении.

Ошибка

Любое отклонение вычисленного, измеренного или наблюдаемого значения от правильного значения.

Фарад (Ф)

Основная единица измерения емкости. Конденсатор имеет значение в один фарад, когда он накопил один кулон заряда с одним вольт на нем. См. Емкость.

Катушка возбуждения

Электромагнит, образованный катушкой из изолированного провода, намотанной на сердечник из мягкого железа. Обычно используется в двигателях и генераторах.

Полевой транзистор (FET)

Трехконтактный полупроводниковый прибор, в котором ток идет от истока к стоку за счет проводящего канала, образованного полем напряжения между затвором и истоком.

Нить накала

Нагреваемый элемент в лампе накаливания вакуумной лампы.

Фильтр

Элемент схемы или группа компонентов, которые пропускают сигналы определенных частот, блокируя сигналы других частот.

Флуоресцентный

Способность испускать свет при ударе электронов или другого излучения.

Прямое сопротивление

Сопротивление смещенного в прямом направлении перехода при прохождении тока через полупроводниковый p-n переход.

Прямое напряжение (или смещение)

Напряжение, приложенное к полупроводниковому переходу, чтобы пропустить прямой ток через переход и устройство.

Частота (F или f)

Частота — это количество полных циклов в секунду в периодической форме сигнала.

Усиление (G)

  1. Любое увеличение тока, напряжения или мощности сигнала.
  2. Отношение уровня выходного сигнала к входному для усилителя.

Призрачные напряжения

Призрачные напряжения — это напряжения, которые присутствуют, когда цепи под напряжением и проводка без напряжения расположены в непосредственной близости друг от друга

Заземление (или заземление)

Общий обратный путь для электрического тока в электронном оборудовании называется электрическим заземлением.Также упоминается как контрольная точка, подключенная или предположительно находящаяся под нулевым потенциалом по отношению к заземлению.

Генри (Г)

Единица индуктивности. Индуктивность катушки с проволокой по шкале Генри является функцией размера катушки, количества витков проволоки и материала сердечника.

Герц (Гц)

Один цикл в секунду.

Импеданс (Z)

В цепи — противодействие тому, что элементы схемы представляют переменный ток. Импеданс включает в себя как сопротивление, так и реактивное сопротивление.

Индуктивность (L)

Способность катушки накапливать энергию в окружающем ее магнитном поле, что приводит к свойству, которое имеет тенденцию противодействовать любому изменению существующего тока в катушке.

Индуктивное реактивное сопротивление (XL)

Противодействие индуктивности при наличии переменного или пульсирующего постоянного тока в цепи. XL = 2pfL

Входной импеданс

Входной импеданс — это импеданс, видимый источником, когда устройство или цепь подключены к источнику.

Соединение

Область, разделяющая два слоя в полупроводниковом материале, например p-n переход.

Соединительный транзистор

Транзистор PNP или NPN, сформированный из трех чередующихся областей материала p- и n-типа. Альтернативные материалы формируются путем диффузии или ионной имплантации.

Утечка (или ток утечки)

Ток утечки — это ток, протекающий вокруг или через устройство или цепь.

Нагрузка

Любой компонент, схема, подсистема или система, которые потребляют мощность, подаваемую на нее от источника питания.

Logic High / Low

Проверяет логический уровень сигналов TTL или CMOS LOGIC. Подключите черный измерительный провод / вход COM к общей шине логической схемы. Подключите красный измерительный провод / вход V-W к проверяемой точке. Уровень логической «1» (высокий импульс) обозначается символом (стрелка вверх) на дисплее, а уровень логического «0» (низкий импульс) — символом (стрелка вниз) и звуковым сигналом 40 мс.

Контур

Замкнутый контур, вокруг которого есть ток или сигнал.

Мультиметр с ручным регулированием дальности

Цифровой индикатор, для которого после выбора функции вручную необходимо выбрать правильный диапазон для отображения входного сигнала.

МОм (МОм)

Миллион Ом. Иногда сокращенно мег.

Микроампер (мА)

Одна миллионная ампера.

Микрофарад (mfd, MFD или mfd)

Одна миллионная фарада.

Миллиампер (мА)

Одна тысячная ампера.

Миллигенри (mH)

Одна тысячная генри.

Милливатт (мВт)

Одна тысячная ватта.

Мин. / Макс.

Записывает минимальное и максимальное значения входных сигналов при отображении текущего значения.Измеритель издает звуковой сигнал каждый раз, когда записывается новое значение MIN или MAX. См. Кнопки цифрового мультиметра.

NPN-транзистор

Биполярный транзистор с базой p-типа, зажатой между эмиттером n-типа и коллектором n-типа.

Полупроводниковый материал N-типа (N)

Полупроводниковый материал, в котором основными носителями заряда являются электроны, а электронов больше, чем дырок.

Ом (Ом)

Единица электрического сопротивления. Компонент схемы имеет сопротивление в один Ом, когда один вольт, приложенный к компоненту, производит ток в один ампер.

Ом на вольт

Рейтинг чувствительности аналогового вольтметра. Также выражает импеданс (сопротивление), подаваемый измерителем цепи при измерении напряжения.

Закон Ома

Закон Ома — это формула, используемая для расчета корреляции между напряжением, током и сопротивлением.

Обрыв цепи

Неполный путь для тока.

Колебание

Устойчивое состояние непрерывной работы, при котором схема выдает постоянный сигнал с частотой, определяемой константами схемы, и в результате положительной или регенеративной обратной связи.

Пик

Максимальное положительное или отрицательное значение синусоиды.

Peak Hold

Удерживает «пиковое» значение сигнала, присутствующего в регистре дисплея. Отображение может быть обновлено (только выше) при значении «Пиковое», пока выводы подключены, но будет удерживать «Пиковое» значение, когда выводы удалены.

Пик мин. / Макс.

Пик мин. / Макс. Фиксирует прерывистые или переходные события, которые происходят в отслеживаемом сигнале. Захватывает максимальное значение за очень короткое время (микросекунды).

От пика до пика

Значение сигнала от максимальной положительной точки до максимальной отрицательной точки.

Pi (p)

Математическая константа, равная отношению длины окружности к ее диаметру. Примерно

3.14.

Пикофарад (пф)

Единица емкости, равная 1 x 10–12 фарад или одна миллионная миллионная фарада.

Пьезоэлектрический

Свойство кристалла, которое вызывает развитие напряжения на кристалле при приложении механического напряжения или наоборот.

PNP-транзистор

Биполярный транзистор с базой n-типа, зажатой между эмиттером p-типа и коллектором p-типа.

Полярность

Описание того, является ли напряжение положительным или отрицательным по отношению к некоторой контрольной точке.

Разница потенциалов

Разница напряжений между двумя точками, вычисленная алгебраически.

Мощность (P)

Норма времени выполнения работы.

Мощность (реактивная)

Произведение напряжения и тока в реактивной цепи, измеренное в вольт-амперах (полная мощность).

Мощность (реальная)

Мощность, рассеиваемая в чисто резистивных компонентах цепи, измеряется в ваттах.

Источник питания

Определенный блок, который является источником электроэнергии для устройства, схемы, подсистемы или системы.

Precision

Precision — это способность мультиметра многократно обеспечивать одно и то же измерение

Probe Hold

Удерживает и обновляет отображаемое значение (как выше, так и ниже), пока подключены измерительные провода, но будет удерживать показания дисплея при тестировании выводы удалены.Перед измерением выберите Удержание датчика. Измеритель издает звуковой сигнал, указывая на то, что было записано стабильное измерение.

Полупроводниковый материал P-типа (P)

Полупроводниковый материал, в котором дырки являются основными носителями, и имеется недостаток электронов.

Блокировка диапазона

Блокирует отображение в текущем отображаемом диапазоне. Каждое последующее нажатие кнопки перемещает в более высокий диапазон. Из самого высокого диапазона счетчик возвращается в самый низкий диапазон. Если результат измерения больше, чем может отображаться в выбранном диапазоне, отобразится индикация «Перегрузка».

Реактивное сопротивление (X)

Противодействие, которое чистая индуктивность или чистая емкость обеспечивает току в цепи переменного тока.

Выпрямление

Процесс преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток.

Относительный режим

Измерение сохраняется как опорное значение, и дисплей сбрасывается на ноль. Опорное значение теперь вычитается из последующих измерений, и отображается только разница. Сначала выполните измерение, а затем активируйте относительный режим, пока отображается результат измерения.См. Кнопки цифрового мультиметра.

Реле

Устройство, в котором набор контактов размыкается или замыкается механической силой, возникающей при включении тока в электромагните. Контакты изолированы от электромагнита.

Сопротивление (R)

Сопротивление — это мера противодействия текущему потоку электронов в электрической цепи. Это приводит к потере энергии в цепи, рассеиваемой в виде тепла.

как тепло.

Резистор

Компонент схемы, обеспечивающий сопротивление току в цепи.

Разрешение

Разрешение — это наименьшее приращение, которое мультиметр может обнаружить и отобразить.

Обратный ток

Ток при обратном смещении полупроводникового перехода.

Среднеквадратичное значение (RMS)

См. Эффективное значение. Среднеквадратичное значение синусоидального сигнала переменного тока составляет 0,707 пиковой амплитуды синусоидальной волны.

Полупроводник

Один из материалов, попадающих между металлами как хорошие проводники и изоляторы как плохие проводники в периодической таблице элементов.

Шунт

Ветвь параллельной цепи, см. Шунт амперметра.

Сигнал

В электронике — информация, содержащаяся в электрических величинах напряжения или тока, которая формирует вход, синхронизацию или выход устройства, схемы или системы.

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

Полупроводниковый диод, в котором ток через третий элемент, называемый затвором, управляет включением, а напряжение между анодом и катодом контролирует выключение.

Синус (синусоидальный) Волна

Форма волны, амплитуда которой в любое время при повороте на угол от 0 ° до 360 ° является функцией синуса угла.

Понижающий трансформатор

Трансформатор, в котором вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная.

Повышающий трансформатор

Трансформатор, в котором вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная.

Тепловизионный мультиметр

Тепловизионный мультиметр — это профессиональный цифровой мультиметр со встроенной инфракрасной камерой (также называемый тепловизором). Тепловой мультиметр идеально подходит для электрических приложений, где вам нужно быстро найти проблему, а затем проверить стандартные электрические параметры.

Трансформатор

Набор катушек, намотанных на железный сердечник, в котором магнитное поле передает энергию между двумя или более катушками или обмотками.

Транзистор

Трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое в схемах для усиления электрических сигналов или в качестве переключателя для обеспечения цифровых функций.

Transistor Transistor Logic (TTL)

Логический сигнал, работающий в пределах от 0 до +5 вольт.

True RMS

Устройство True RMS — это инструмент, который может измерять переменный ток или напряжение переменного тока.Истинное среднеквадратическое значение формы сигнала = квадратный корень из квадрата среднеквадратичной составляющей переменного тока плюс возведенной в квадрат составляющей постоянного тока. Этот метод измерения следует использовать для сигналов, которые не являются синусоидальными и имеют нулевой центр. Большинство измерителей TRMS имеют предел пик-фактора около 5: 1 для точных измерений.

Коэффициент витков

Отношение витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки трансформатора.

Вектор

Линия, представляющая величину и временную фазу некоторой величины, нанесенная в прямоугольных или полярных координатах.

Вольтметр и мультиметр

Вольтметр измеряет разницу между точками a и b в электрической цепи. Мультиметр сочетает в себе возможности тестирования нескольких однозадачных измерителей, таких как вольтметр (для измерения вольт), амперметр (для измерения силы тока) и омметр (для измерения сопротивления). Мультиметры могут снимать электрические показания напряжения, тока и сопротивления в дополнение к другим специальным функциям.

Напряжение или вольт

Напряжение — это единица электродвижущей силы, которая вызывает ток при включении в замкнутую цепь.Один вольт вызывает ток в один ампер через сопротивление в один ом.

Падение напряжения

Разница потенциалов между двумя точками, вызванная током через импеданс или сопротивление.

Ватт (Вт)

Единица электрической мощности в джоулях в секунду, равная падению напряжения (в вольтах), умноженному на ток (в амперах) в резистивной цепи.

Считывание индуктивности с помощью вольтметра постоянного тока или частотомера

Проект 121
Elliott Sound Products пр.112

Авторские права 2007 Питер Х.Леманн. Все права защищены.
Изображения перерисованы, отредактировано и © Род Эллиотт (ESP) 2008

Введение

Коммерческие дроссельные катушки для кроссоверных сетей громкоговорителей могут быть дорогостоящими. Намотка собственных катушек позволяет быстро получить катушку любого размера, при этом затратив очень мало на эмалированный провод и формирователь. Поиск недорогого способа измерения индуктивности может сделать вашу собственную обмотку еще более привлекательной. Обе из двух отдельных схем измерения индуктивности, описанных здесь, можно быстро собрать из легкодоступных и недорогих деталей.

Следует иметь в виду наличие измерителей индуктивности по умеренной цене. Весной 2007 года я нашел в Интернете три измерителя индуктивности по объявленной цене около 50 долларов США каждый. Диапазон и точность коммерческих счетчиков будут лучше, чем у двух описанных здесь схем.


Рисунок 1 — Адаптер индуктивности (версия в комплекте, с конструктивными дефектами)

На рис. 1 показана принципиальная схема «адаптера», который я купил в комплекте. Эта схема имеет конструктивные недостатки, существенно снижающие точность.Таким образом, схема, показанная на рисунке 1, не должна быть построена … но ее можно изменить, как описано здесь, для работы в соответствии с первоначальным предназначением.

Схема предназначена для создания постоянного выходного напряжения V OUT , прямо пропорционального индуктивности L1. При настройке адаптера для измерения индуктивности в низком диапазоне, V OUT в милливольтах напрямую читается как microHenries. Переключенный для измерения индуктивности в высоком диапазоне, V OUT в милливольтах читается как миллигенри после перемещения десятичной запятой на две позиции влево.

Включен линейный стабилизатор положительного напряжения U2 для обеспечения постоянного + 5В для микросхемы U1. Регулятор U2 необходим, поскольку V OUT напрямую зависит от напряжения источника питания, а IC U1 не выдерживает напряжения питания выше 7 В.

IC U1 — это четырехвходовой логический элемент И-НЕ Шмитта с двумя входами. Все четыре затвора U1 настроены как инверторы. То есть один из двух входных выводов каждого затвора (выводы 2, 5, 10 и 13) подключен к Vcc.

Затвор U1A сконфигурирован как генератор мультивибратора путем подключения сопротивления обратной связи от выходного контакта 3 к входному контакту 1 и конденсатора от входного контакта 1 к земле.С переключателем DPDT S2, установленным, как показано для измерения индуктивности в высоком диапазоне, период колебаний генератора равен примерно 66% постоянной времени (R1 + R3) × C2. Емкость C1 составляет 0,1 от C2 и (R2 + R4) = (R1 + R3). Таким образом, переключатель S2, расположенный поочередно для измерения индуктивности в нижнем диапазоне, уменьшает период колебаний примерно на 1/10.

Выход (контакт 3) генератора соединен с входным контактом 4 U1B, буферизуя генератор от следующей операции счетверенных вентилей.Резистор R6 подключен от выходного контакта 6 U1B к входному контакту 9 U1C. Тестируемая катушка подключается от контакта 9 к земле.

Особую озабоченность вызывает защита входа, которая обеспечивается на всех входных контактах U1. Типичный эквивалент типа встроенной защиты входа, включенной в большинство КМОП-микросхем, показан на рисунке 1a. Диоды предотвращают повреждение хрупкой структуры входного затвора полевого МОП-транзистора в ИС напряжением, превышающим Vcc или отрицательным по отношению к земле.Как защита входа на выводе 9 влияет на работу адаптера, будет объяснено в следующем разделе.

При включении силового переключателя S1 напряжение на выводе 9 U1C чередуется между высоким и низким состояниями. Выходной контакт 8 U1C подключен к выводу 12 U1D. Таким образом, выход на выводе 11 переключается на высокий и низкий уровень после сигнала на выводе 9.

Резистор R9 последовательно с конденсатором C3 подключен от выходного контакта 11 U1D к земле. Отношение времени, в течение которого вывод 11 остается высоким по отношению к временному интервалу, установленному генератором, представляет собой рабочий цикл.Падение напряжения на C3 (V OUT ) прямо пропорционально рабочему циклу, при условии, что напряжение остается ниже 1 В.

Резисторы R5 и R7, подстроечный резистор R8 и диод D1 обеспечивают обнуление V OUT , когда вывод 9 U1C замкнут на массу. Резистор R5, подключенный последовательно с D1 от вывода 1 регулятора к земле, ограничивает ток через диод. R7 и потенциометр R8, подключенные к выводам диода D1, образуют делитель напряжения. Считывание V OUT адаптера осуществляется путем подключения положительного и общего выводов цифрового вольтметра между соединением R9 и C3 и грязесъемником потенциометра R8.

Калибровка адаптера Figure 1

Следуя инструкциям, прилагаемым к моему комплекту, первый шаг — обнулить V OUT путем заземления входного контакта 9 U1C и регулировки настройки R8. Когда входной контакт 9 находится на земле, падение напряжения на конденсаторе C3 незначительно. Таким образом, я пришел к выводу, что схема обнуления адаптера на Рисунке 1 не служит полезной цели. Это не обязательно так, поскольку выходы CMOS могут иметь небольшое остаточное напряжение при логическом нуле.Однако использование диода не рекомендуется.

При заземленном контакте 9 на выходе 11 U1D остается низкий уровень … практически на землю. Выходной каскад U1D в состоянии низкого уровня на выходе может быть смоделирован как контакт 11, подключенный непроводящим полевым МОП-транзистором с p-каналом к ​​+ V и проводящим полевым МОП-транзистором с n-каналом к ​​земле. Соединительный штырь 11 p-канала с + V, по существу, является разомкнутой цепью, и только незначительный ток разряда конденсатора C3 протекает через резистор R9 последовательно с низким сопротивлением соединительного контакта 11 n-канала к земле.При очень небольшом падении напряжения на n-канале нет выходного напряжения смещения, которое необходимо компенсировать. Таким образом, моя модифицированная версия адаптера, показанного на Рисунке 1, показанном на Рисунке 3, не содержит никаких схем обнуления.

Второй этап калибровки адаптера — установка периода колебаний релаксационного генератора, чтобы V OUT правильно соответствовал индуктивности калибровочной катушки. Для измерения в высоком диапазоне от 100 мкГн до 5 мГн с переключателем S2, установленным, как показано, в инструкциях, прилагаемых к моему набору, говорилось, что нужно использовать 5 мГн и регулировать подстроечный резистор R3 до тех пор, пока V OUT не покажет 500 мВ.

Если переключатель S2 установлен в нижнее положение, адаптер может измерять индуктивность в диапазоне от 3 мкГн до 500 мкГн. Для калибровки используется испытательная катушка индуктивности 400 мкГн, а подстроечный резистор R4 регулируется до тех пор, пока V OUT не станет равным 400 мВ.

Индуктивность и рабочий цикл

U1 — это логический элемент И-НЕ с четырехъядерным триггером Шмитта. Каждая входная клемма ворот U1 имеет верхнее и нижнее пороговое напряжение. При Vcc, равном 5 В, пороговые напряжения составляют около 3 В (VH) и 2 В (VL).Напряжение, приложенное к выводу 9 U1C, определяется индуктивностью тестовой катушки индуктивности. Катушка индуктивности имеет постоянную времени, пропорциональную индуктивности. При подаче напряжения катушка индуктивности сопротивляется изменению тока, и напряжение возрастает до Vcc. В это время выходной сигнал U1C низкий. Когда ток начинает течь, напряжение на катушке индуктивности падает до тех пор, пока не будет достигнут нижний порог, и выход U1C переключается на высокий уровень. Сигнал см. На рис. 2а ниже.

Вывод 6 U1B представляет собой прямоугольную волну с размахом напряжения, очень близким к Vcc и заземлению.Он подается на тестируемую катушку через резистор 220 Ом (R6). Частота мультивибратора на основе U1A регулируется с помощью R3 или R4 (в зависимости от диапазона) так, чтобы показание на выходе соответствовало значению испытательной индуктивности. Продолжительность высокого уровня на выводе 11 U1D прямо пропорциональна индуктивности катушки.

Дифференциал прямоугольного напряжения на выводе 11 прямо пропорционален скважности сигнала, генерируемого на испытательной индуктивности, и, следовательно, прямо пропорционален значению индуктивности.После калибровки адаптера частота колебаний для каждого диапазона измерения фиксируется.

Проблемы с адаптером комплекта

Одной из трудностей, с которыми я столкнулся при использовании комплекта переходника, были колебания выходного постоянного тока. Я проследил эту проблему до схемы комплекта, в которой отсутствуют конденсаторы C4 и C5, показанные на рисунке 3. Эти конденсаторы рекомендуются в технических паспортах регуляторов для линейных регуляторов, когда регулятор расположен на некотором расстоянии от конденсаторов фильтра источника питания. Фактически, в технических паспортах обычно рекомендуется всегда использовать байпасные колпачки , и я не рекомендую их когда-либо опускать.

Я обнаружил, что очень небольшое расстояние между регулятором 78L05 от источника питания или батареи без подключенных стабилизирующих конденсаторов вызывает нестабильность и обычно снижает выходное напряжение регулятора. При подключении регулятора 78L05 к стандартной батарее 9 В с помощью зажима с выводами 150 мм и нагрузке на регулятор резистивной нагрузкой на ток 10 мА выходное напряжение упало до 4 В.

Даже после устранения проблемы с выходом регулятора ниже, чем должен быть, я не смог откалибровать адаптер для измерения в высоком диапазоне с индуктором 5 мГн. Даже уменьшив сопротивление подстроечного резистора R3 до нуля, V OUT увеличился только до максимального значения около 400 мВ. Затем я попробовал уменьшить R1 до 12k. С измененным R1 на месте уменьшение сопротивления подстроечного резистора R3 от максимального значения сопротивления привело к уменьшению V OUT с максимального значения примерно 400 мВ.Согласно инструкциям, прилагаемым к комплекту, я должен был отрегулировать триммер R3 для получения V OUT 500 мВ.

С помощью осциллографа я в конце концов обнаружил, что уменьшение периода колебаний приводит к низкому выходному периоду (на выводе 6) недостаточной продолжительности для того, чтобы вся энергия, запасенная в поле катушки, рассеивалась через R6. Энергия, накопленная в поле испытательной катушки, рассеивается, когда контакт 6 U1B переключается на землю. Когда выход снова становится высоким, напряжение на катушке все еще существует.

Стоит отметить, что D1 — очень плохая идея. Поскольку диоды имеют значительный температурный коэффициент, напряжение на R8 будет изменяться в зависимости от температуры. Хотя такое изменение можно было бы предположительно использовать для компенсации изменения температуры в выходном каскаде КМОП, маловероятно, что это было первоначальным намерением. Поскольку первоначальный разработчик не знал, что линейные регуляторы нуждаются в байпасных конденсаторах, вероятно, он / она также не знал о -2 мВ / ° C кремниевых диодов.Если идея заключалась в том, чтобы сформировать стабильное опорное напряжение низкого напряжения (что почти наверняка так), она тоже не работает, потому что прямой ток слишком мал.

Форма волны катушки

Когда на выводе 6 U1B становится низкий уровень, это начинает коллапс магнитного поля индуктора. Резистор R6 рассеивает энергию, запасенную в поле. Обратная ЭДС катушки индуктивности отрицательна по отношению к земле.


Рисунок 2 — Эквивалентная схема входного каскада CMOS

Когда напряжение катушки отрицательное по отношению к земле, нижний диод во входной схеме защиты, показанной выше, проводит ток.Это изменяет заряд / разряд катушки и предотвращает полное схлопывание поля.

Отсутствие внешнего сопротивления также вызывает излишнюю нагрузку на входной каскад CMOS.

Если магнитному полю катушки не дается достаточно времени, чтобы разрушиться (или защитный диод вызывает дополнительную нагрузку), на катушке существует отрицательное напряжение, которое добавляется к положительному напряжению, подаваемому от испытательной цепи. Когда добавляются положительное и отрицательное значение, результатом является более низкое положительное напряжение, чем ожидалось.Поэтому любое напряжение, остающееся на катушке, создает настоящую проблему. Этого легко может быть достаточно, чтобы помешать U1C надежно обнаружить переход от положительного к отрицательному (см. Рисунок 2a) … если вообще.


Рисунок 2a — Форма сигнала с диодом (красный) и без диода (зеленый)

Как видите, диод в цепи не дает пиковому напряжению когда-либо достигать верхнего порога триггера Шмитта. Для ясности, сопротивление не использовалось последовательно с диодом, но эффект с сопротивлением очень похож (хотя и не так ярко выражен).Поскольку поле катушки не разрушается полностью, полное импульсное напряжение 5 В никогда не появляется на катушке, триггер Шмитта не может обнаружить переход, и это ограничивает диапазон измерения и снижает линейность и точность.

Для того, чтобы триггер Шмитта мог что-либо сделать, входное напряжение должно сначала превысить верхний порог (затем выходной сигнал переключится на низкий уровень). Когда напряжение падает ниже нижнего порога, схема триггера снова переключает выходной сигнал на высокий уровень.Если верхний порог никогда не будет достигнут, выход никогда не переключится на низкий уровень. Остаточное напряжение катушки будет влиять на рабочий цикл выходного сигнала и, следовательно, на точность прибора.

Посмотрите на синий след. Это цифровой выход (без масштабирования), ожидаемый от выхода U1D (вывод 11), и он основан на зеленой кривой, которая проходит через оба порога Шмитта, как и должно. Красная дорожка навсегда оставит контакт 11 на земле. Очевидно, что где-то между крайними точками красной и зеленой кривых ширина импульса будет намного меньше, чем должна быть.

Обратите внимание, однако, что даже зеленая кривая показывает, что напряжение не вернулось к нулю до прихода следующего импульса. Это как раз та проблема, о которой Петр упоминал выше. Хотя ошибка, вызванная небольшим смещением, видимым на зеленой кривой, не будет большим, это все же ошибка.

Как показано, зеленая кривая останавливается и начинается примерно на 40 мВ ниже и выше линии нулевого напряжения соответственно. Для получения точных показаний это остаточное напряжение должно быть как можно меньше.Как показано на рисунке 2a, зеленая кривая представляет собой абсолютный верхний предел индуктивности для данной частоты. Более высокая индуктивность или частота не приведут к соответствующему или точному измерению за пределами этого предела. Хотя можно было ожидать, что большее значение индуктивности даст более высокое значение, выходное напряжение на измерительных клеммах фактически упадет с увеличением индуктивности.

Измеритель индуктивности улучшенный

По сравнению с адаптером на Рисунке 1, мой измененный адаптер имеет упрощенную конструкцию и уменьшенное количество деталей, поскольку он сконфигурирован для измерения индуктивности в одном диапазоне от 200 мкГн до 5 мГн.Этот диапазон — тот, который будет использоваться для измерения дроссельных катушек для кроссоверных сетей, что было моей основной заботой.


Рисунок 3 — Улучшенный адаптер индуктивности

Мои изменения в адаптере на Рисунке 1 включают новый резистор R10, который позволяет откалибровать его для чтения V OUT = 500 мВ, что соответствует известному L1 = 5 мГн. С выходным контактом 6 инвертора U1B, находящимся на земле, VL1 является отрицательным по отношению к земле, заставляя входной защитный диод D3, показанный на рисунке 2, проводить.Таким образом, у обратной ЭДС катушки есть два параллельных пути тока к земле через резисторы R6 и R10. Поскольку резистор R10 в десять раз больше, чем R6, постоянная времени для рассеивания энергии накопленного заряда катушки индуктивности составляет L1 / R6. Без смещения, создаваемого защитным диодом, период генератора может быть сокращен в достаточной степени для получения правильных показаний. Период, как правило, будет иметь несколько постоянных времени, чтобы дать напряжению на катушке достаточно времени, чтобы вернуться к нулю.

Кроме того, мой адаптер включает увеличивающее сопротивление R9 с 10 кОм до 470 кОм.Установка R9 = 470 кОм снижает «спад» или стабильно низкие показания на V OUT по отношению к L1 известной индуктивности <3 мГн. Эта повышенная точность, вероятно, может быть связана с увеличением постоянной времени R9 * C3 и снижением низкого выходного напряжения, принимаемого на выходном выводе 11 инвертора U1D, равного нескольким мВ при V OUT , равном нескольким сотням милливольт. Я обнаружил, что с R9, равным исходному значению 10 кОм, увеличение конденсатора C3 до 10 мкФ не уменьшило нелинейность адаптера.

Альтернативная версия

Альтернативная версия «Улучшенного адаптера индуктивности» показана ниже. Основная причина, по которой я добавил это, заключалась в том, чтобы гарантировать, что несколько ограниченный выходной ток из логики CMOS сможет управлять тестовой катушкой с достаточным током, чтобы гарантировать, что ограничение тока налагается резистором (R3), а не самой логической ИС. . Оба триггера Шмитта CMOS 4584 или 74HC14 обычно довольно легко получить, а при параллельном подключении 3 инверторов обеспечивается приемлемый выходной ток.Важно, чтобы R4 был установлен как можно ближе к выводу 11 U1E, чтобы уменьшить паразитную емкость до минимально возможного значения. Моделирование показывает хорошую линейность и точность лучше 4% во всем рабочем диапазоне.


Рисунок 3a — Версия улучшенного адаптера индуктивности ESP

Частота колебаний при центрированном горшке такая же, как на оригиналах, показанных выше. Как видите, основные элементы идентичны показанным в версии Питера.Работа также идентична, но эта схема должна работать до более высокой частоты, прежде чем нелинейность станет проблемой. Это должно улучшить производительность с маломощными катушками индуктивности, но схема еще не построена и не испытана. Может показаться, что улучшения невелики, но поскольку логика CMOS ограничена примерно 5 мА на выход (в лучшем случае при питании 5 В), а резистор 220 Ом требует до 22 мА при 5 В, параллельные вентили обеспечат больший ток. доступно, чем из одинарных ворот.

Для справки: КМОП-генераторы триггера Шмитта этой конфигурации имеют частоту, которая зависит от типа устройства. Типы 4584, 74HC14 и 74HCT14 все разные, и разные производители дают разные формулы для частоты колебаний. Все формулы в лучшем случае приблизительны, а некоторые из найденных мною показаны ниже. Они демонстрируют значительные вариации — что наиболее приближено к реальности, довольно сомнительно, особенно для 4584. Символ ≅ означает «приблизительно равный»…

  • 4584 … f 1 / (0,3 × R × C), поэтому средняя частота (с R3 в центре) составляет 1 / (0,3 × 17k × 10 нФ) ≅ 19,6 кГц
  • 74HC14 … f 1 / (0,8 × R × C) медианная частота составляет 1 / (0,8 × 17k × 10 нФ) ≅ 7,35 кГц
  • 74HCT14 … f ≅ 1 / (0,67 × R × C) средняя частота составляет 1 / (0,67 × 17k × 10 нФ) ≅ 8,78 кГц

Обратите внимание, что компоненты перенумерованы по сравнению с версиями Питера.Я должен подчеркнуть, что версия, показанная здесь, имеет , а не (у меня уже есть два измерителя индуктивности), но моделирование действительно показывает большие перспективы. Согласно моделированию, линейность и точность остаются в пределах от 4% до значительно ниже 200 мкГн, с единственным ограничением — напряжение логического нуля на выходе CMOS (на контакте 12). Калибровка нуля (замкнутая тестовая катушка) даст вам показание в несколько милливольт, и это определит нижний предел — любое показание, которое меньше чем в 10 раз больше нуля, будет неточным.

Может потребоваться отрегулировать значение R1 и / или R3 для получения калибровки — это переменная, которую нельзя оценить, потому что все ИС триггера Шмитта CMOS немного отличаются, даже те из одной производственной партии. Как показано выше, формулы различны для разных семейств КМОП и в лучшем случае являются приблизительными.

Компоненты R6, R7 и R8 не являются обязательными. Если вы обнаружите, что на выходе присутствует более пары милливольт, это обеспечит регулируемое смещение, чтобы измеритель показывал ноль при замыкании клемм испытательной катушки.Если не требуется, подключите C2 (и клемму -OUT) к массе (клемма входа питания -VE). Удалив все смещения , схема будет обеспечивать хорошую линейность с индукторами всего лишь 50 мкГн (выходное напряжение составляет 5 мВ для 50 мкГн) — при условии, что ваш измеритель будет давать полезные показания для такого низкого напряжения.

Альтернативный измеритель индуктивности

ИС таймера 555, сконфигурированная как нестабильный мультивибратор, (почти) повсеместно показана с использованием скорости емкостного накопления и отвода энергии, обеспечивающей временные интервалы.Здесь накопление энергии и высвобождение катушки обеспечивает временные интервалы. Частота прямоугольной волны таймера, измеренная на выходном выводе 3 микросхемы U2, обратно пропорциональна индуктивности L1. Таким образом, считывание этой частоты указывает на индуктивность L1.


Рисунок 4 — Адаптер индуктивности частотомера

По сравнению с адаптером на Рисунке 3, таймер имеет преимущества, заключающиеся в возможности точного измерения индуктивности до 10 мГн, меньшем количестве деталей и калибровке с дроссельной катушкой на 500 мкГн, что значительно меньше, чем 5 мГн, необходимые для калибровки адаптера Рисунок 3.

Цифровые мультиметры

, включая частотомер, становятся все более распространенными, поэтому велика вероятность, что в настоящее время у вас есть подходящий счетчик. Выходные частоты таймера, соответствующие значениям индуктивности L1 500 мкГн и 10 мГн, составляют соответственно 200 кГц и 10 кГц.

Поскольку таймер откалиброван для считывания выходной частоты 200 кГц с испытательной катушкой 500 мкГн, знание того, какая выходная частота указывает на желаемую индуктивность L1, требует предварительного расчета либо мысленно, либо с помощью калькулятора.Это неудобство, которое не требуется при измерении с помощью адаптера, показанного на Рисунке 3.

Я обнаружил, что точность ухудшалась, когда выходная частота таймера превышала 200 кГц, поэтому нижний предел измерения индуктивности с ним составляет 500 мкГн. Этот нижний предел исключает некоторые значения индуктивности, которые обычно необходимы в кроссоверной сети для динамиков. В конце этой статьи я объясню методику измерения 250 мкГн с помощью таймера и 100 мкГн с помощью адаптера, показанного на Рисунке 3.

555 Таймер нестабильная работа

Таймер 555 имеет верхнее (T U ) и нижнее (T L ) пороговые напряжения, соответственно равные 0,67 × Vcc и 0,33 × Vcc. Для того, чтобы таймер 555 работал в качестве нестабильного мультивибратора, критически важно установить подстроечный потенциометр R2, позволяющий пиковому падению напряжения на последовательно соединенных резисторах R2 и R3 немного превышать верхнее пороговое напряжение таймера. Если подстроечный резистор R2 настроен правильно, это падение напряжения превышает верхний порог, когда запас энергии в поле катушки L1 близок к максимуму.

При напряжении на выводе 6, равном или превышающем T U , согласно внутренней логике таймера 555, выходной контакт 3 имеет низкий уровень, а разрядный контакт 7 соединен с землей. Когда вывод 7 подключен к земле, обратная ЭДС катушки индуктивности L1, приложенная к последовательно соединенным резисторам R2 и R3, первоначально удерживает падение напряжения на резисторах R2 и R3 выше нижнего порога. Когда поле L1 схлопывается, ток через резисторы R2 и R3 уменьшается в соответствии с постоянной времени L1 / (R2 + R3), и напряжение, снимаемое на выводе 2, в конечном итоге падает ниже T L .Когда напряжение на выводе 2 меньше, чем T L , логика таймера 555 указывает, что на выходной вывод 3 подается высокий уровень, а разрядный вывод 7 отключен от земли. При разомкнутом контакте 7 на землю VCC подается через последовательное соединение R1, L1, R2 и R3, и накопление энергии в поле DUT перезапускается. На основе постоянной времени L1 / (R1 + R2 + R3) ток через последовательное соединение увеличивается до тех пор, пока напряжение на выводе 6 снова не превысит T U .

Обратите внимание, что пороговые напряжения таймера 555 аналогичны пороговым напряжениям триггера Шмитта CMOS, но немного дальше друг от друга (1.65 В против 2 В и 3,3 В против 3 В).

Детали конструкции

Скорость, с которой напряжение на выводах 2 и 6 U2 увеличивается и уменьшается прямо пропорционально постоянным времени …

L1 / (R1 + R2 + R3) и L1 / (R2 + R3)

Выходная частота (f o ) таймера на выводе 3 не должна превышать 200 кГц. На более высоких частотах увеличение индуктивности не вызовет пропорционального уменьшения f o . R1 + 2 × (R2 + R3) должен быть не менее 1 кОм, чтобы таймер 555 работал нестабильно.Таким образом, значения сопротивления R1, R2 и R3 немного больше, чем те, которые сделали бы нестабильный выход из строя, так что нижний предел измерения индуктивности является оптимальным.

Источником наибольшего потребления тока схемой является VCC, падающий на резистор R1, когда разрядный вывод 7 периодически подключается к земле. Таким образом, функция линейного регулятора напряжения U1 заключается в снижении VCC до 5 В для уменьшения среднего уровня тока через R1 по сравнению с тем, который имел бы место, если бы таймер напрямую питался от внешнего источника питания или батареи 9 В.Конденсаторы C1 и C2, подключенные соответственно от контактов 3 и 1 регулятора U1 к земле, стабилизируют выходное напряжение регулятора.

Таймер 555 U2 должен быть версией CMOS (общий номер 7555). Схема будет работать с биполярной версией таймера 555, однако это снижает точность измерения.

Индуктивность чтения

Таймер калибруется с использованием испытательной индуктивности 500 мкГн. Отрегулируйте многооборотный подстроечный резистор R2 до тех пор, пока f o при считывании с контакта 3 U2 будет точно 200 кГц.Когда измеряется неизвестная индуктивность, эта индуктивность равна 200 кГц, деленному на показание частоты, умноженное на 500 мкГн.

Например, неизвестная катушка индуктивности дает частоту 27 кГц. Следовательно, индуктивность …

L = 200 кГц / 27 кГц × 500 мкГн = 3,704 мГн
Два полезных совета
Как для адаптера, показанного на Рисунке 3, так и для таймера на Рисунке 4, индуктивность может быть вставлена ​​или удалена из схемы без предварительного отключения напряжения источника питания, при этом никакие ИС не будут повреждены.

Считывание индуктивности 100 мкГн и 250 мкГн с помощью адаптеров, показанных на рисунках 3 и 4, может быть выполнено следующим образом. Намотайте две одинаковые дроссельные катушки увеличенного размера, которые в соответствии с инструкциями должны иметь индуктивность, примерно равную половине нормального нижнего предела индуктивности считывания. Соедините две дроссельные катушки последовательно в положении L1. Удалите провода одинаковой длины с обеих катушек, пока не получите показание 20 мВ для адаптера на рис. 3 или 200 кГц для таймера на рис. 4.

Банкноты

Все постоянные резисторы представляют собой углеродную или металлическую пленку 1/4 Вт с 5% содержанием углерода. Металлопленочные резисторы с 1% содержанием металла обеспечивают лучшую термическую стабильность и меньший дрейф с возрастом.

Все подстроечные головки должны быть многооборотными для обеспечения приемлемой точности настройки.

Комментарии редакторов в этом документе выделены курсивом

Тестовый запуск с использованием симулятора SIMetrix показывает, что метод измерения, используемый в версии CMOS, может быть достаточно точным, но точность ухудшается, когда выходное напряжение постоянного тока больше 0.1 напряжения питания. Это также означает, что ширина выходного импульса не должна превышать 0,1 периода прямоугольной волны. Например, генератор 10 кГц имеет период 100 мкс, поэтому ширина выходного импульса должна быть ниже 10 мкс. Если напряжение или ширина импульса превысят этот предел, точность будет снижена.

Ожидается, что генератор для схем, показанных на рисунках 3 и 3a, будет работать на частотах от 5 до 10 кГц. Может потребоваться отрегулировать значение R3 для получения оптимальной частоты.На любой частоте, намного превышающей 5 кГц, индуктор 5 мГн не имеет достаточного времени для рассеивания накопленной энергии, и может потребоваться изменить (увеличить) значение R6 для получения точных показаний. Предпочтительно более высокое значение для R6, так как это уменьшит магнитный заряд в испытательной катушке и уменьшит ток в / в выходной цепи CMOS.

Основной индекс Projects Index
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Питера Х. Леманна (автора) и Рода Эллиотта (редактор) и © 2007/2008. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Питер Х. Леманн) и редактор (Род Эллиотт) предоставляют читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешают сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Питера Х. Леманна и Рода Эллиотта. Все изображения и рисунки © Род Эллиотт — Все права защищены.

Страница создана и защищена авторскими правами © Род Эллиотт 15 января 2008 г.


Измерение неизвестных индукторов и конденсаторов

Некоторые сведения о конденсаторах и катушках индуктивности, а также некоторые методы их тестирования и измерения.

Недавно мы приобрели измеритель LCR для мастерской и рассмотрели этот вопрос в другом месте. Мы решили посмотреть, как выполнять те же операции, если у вас нет измерителя LCR.Оказалось, что это также связано с предварительным рассмотрением задействованных компонентов.

На первый взгляд может показаться странным, что в лаборатории или мастерской есть дорогое оборудование, такое как генераторы сигналов и осциллографы, но не относительно дешевый измеритель LCR. Однако эти инструменты служат многим целям и выполняют множество функций, в то время как измеритель LCR очень специфичен. Кроме того, до появления небольших, относительно дешевых, но хорошо оснащенных измерителей, таких как Peak Atlas LCR40, точный и эффективный измеритель LCR все еще был довольно дорогим.С учетом этих моментов становится гораздо более вероятным, что кому-то понадобится найти значение неизвестной катушки индуктивности или конденсатора или проверить известное значение при поиске неисправностей, не имея измерителя LCR.

Хотя было бы заманчиво предположить, что если вы пытаетесь найти значение индуктивности или конденсатора, вы знаете, как каждый из них работает. Однако за последние несколько лет в мире электроники произошло много изменений. Сейчас нередки случаи, когда любители и производители имеют довольно много функциональных знаний, не всегда понимая лежащую в их основе теорию.Во многих случаях это полностью функциональный способ работы, но это означает, что нужно немного простой теории. Оба компонента хранят заряд. Как заряжаются с определенной скоростью, так и разряжаются с определенной скоростью, в зависимости от их конструкции и значений, и эти скорости могут быть изменены с помощью внешних компонентов. Самая большая разница в том, как они работают и устроены.

Некоторые производители используют конденсаторы с момента открытия электроники, полностью способной считывать значения, понимать, вычислять и применять их использование, даже не задумываясь о том, что внутри них.Конденсаторы состоят из двух проводов, разделенных каким-либо изолятором. Это означает, что они случаются как случайно, так и намеренно. Два провода в двухжильном проводе динамика будут иметь емкость между собой. Чтобы сознательно сделать конденсатор, проводники обычно формируют в виде пластин, а изолятор помещают между ними. Хотя воздух является изолятором, в некоторых условиях он не очень эффективен. Используются материалы, называемые «диэлектриками», и их выбирают из-за их изоляционных свойств.Чем ближе пластины можно разместить друг к другу, тем больше будет емкость. Чем больше пластины, тем больше емкость.

Когда на пластины подается напряжение, отрицательная пластина заполняется электронами, которые отталкивают электроны на противоположной пластине. Они не могут течь между пластинами из-за диэлектрика. По мере накопления заряда отрицательная пластина заполняется электронами, а положительная пластина становится пустой. Помните, что это поток электронов, который противоположен обычному потоку тока.Также обратите внимание, что ток течет только тогда, когда конденсатор заряжается или разряжается. Как только электроны перестают двигаться, ток прекращается. Это будет важно позже.

Теоретически, как только конденсатор заряжен, его можно отключить от источника напряжения, и заряд останется. В реальном мире заряд медленно рассеивается. Люди не могут создать ничего идеального, и даже химические вещества, которые теоретически являются полными изоляторами, содержат крошечные количества примесей в реальном мире.Есть и другие пути утечки, в том числе небольшая часть через воздушный зазор между выводами и другими путями между пластинами.

Количество заряда, которое может удерживать конденсатор, определяет его значение. Хотя иногда требуются небольшие значения, все же важны самые маленькие методы строительства. Нет смысла делать компонент большим, если в этом нет необходимости. Излишне компактные компоненты могут иметь штрафные санкции, в том числе проблемы с нагревом, но, хотя мы должны это признать, в данном случае это не имеет отношения.Это означает, что покупаемый конденсатор — это не две плоские пластины, разделенные пленкой. Старые конденсаторные технологии, такие как greencaps, остаются неизменными и при заданной стоимости более громоздки, чем другие конструкции. Большинство конденсаторов, в которых используется физически отдельный диэлектрик, состоят из слоев пластин и диэлектрика. Провода соединяют слои поочередно, чтобы сохранить противоположное позднее расположение. Сюда входят зеленые конденсаторы, керамика, MKT и другие полиэфирные конденсаторы.

Другой основной способ изготовления конденсатора — химическое формирование диэлектрика на одной стороне пластины.Эти пластины обычно представляют собой металлическую фольгу с изолирующим оксидным слоем, образующим диэлектрик. Часто используется тонкий волоконный слой, пропитанный электролитом, отсюда и «электролитические» конденсаторы. Электролит также может быть гелем, и он образует другой вывод конденсатора, который заменяет пластину. Двумя наиболее распространенными металлами являются алюминий и тантал. Тантал работает лучше, точнее и компактнее, но при этом стоит намного дороже. Электролитические конденсаторы почти всегда изготавливаются из длинных отрезков фольги, свернутых в цилиндры, с выводами, подключенными к соответствующим поверхностям.Это придает им характерную форму. Некоторые физические диэлектрические конденсаторы также имеют цилиндрическую форму.

Как правило, электролитические конденсаторы, поскольку они образованы химическим слоем на одной стороне пластины, а не отдельными пластинами с пленкой между ними, поляризованы и должны быть подключены правильно. Конденсаторы, образованные отдельными пластинами с диэлектрической пленкой, не поляризованы и могут работать с током, протекающим в любом направлении через выводы.Из этого правила есть специальные исключения, такие как неполяризованные алюминиевые электролитические конденсаторы для аудио.

Как и емкость, индуктивность существует почти везде, где есть электрический ток. Каждый электрический ток окружен магнитным полем, которое само способно вызвать электрический ток в любом проводнике внутри поля. Однако это требует некоторых изменений. Постоянный ток будет создавать магнитное поле, о чем свидетельствует электромагнит с батарейным питанием, но он не будет индуцировать ток в проводнике, удерживаемом рядом с ним.Это связано с тем, что электромагнитная индукция, как известно, возникает только тогда, когда изменяется соотношение между магнитным полем и проводником.

При переменном токе (AC) это просто. По мере того, как электрическая волна поднимается и падает, сила магнитного поля растет и падает вместе с ней. Смена полярности тоже такая же. Если в этом магнитном поле находится другой проводник, то индуцированный в нем ток пропорционален, но противоположен току, создавшему магнитное поле.Именно этот принцип позволяет трансформаторам работать, а также является причиной того, что входы и выходы трансформатора сдвинуты по фазе на 180 °.

Интересно, что магнитное поле также проходит через проводник, который его создал, и индуцирует ток в том же самом проводе, который противодействует создавшему его току. Это закон Ленца, если вы хотите узнать больше, он является основой для «индуктивного реактивного сопротивления» и очень важен для нашей конечной цели тестирования катушек индуктивности.Величина реактивного сопротивления зависит от частоты переменного тока. Индуктивное реактивное сопротивление измеряется в омах и обозначается в уравнениях буквами «XL». Между прочим, индуктивность в уравнениях обозначается буквой «L», а измеряется в Генри символом «H».

К счастью, существует константа, при которой возникает эта связь. Это 6,28. Следовательно:

X L = f6.28L

Где f — частота в герцах, а результат выражается в омах.Однако, хотя это полезно для расчета того, как ток будет вести себя в цепи, мы не можем использовать это напрямую для проверки неизвестной катушки индуктивности. Измерение XL невозможно выполнить с помощью измерителя сопротивления или мультиметра.

Есть и другие способы индуцирования тока с помощью магнитного поля. Ранее мы заявляли, что соотношение между проводником и магнитным полем должно измениться, и показали, как это происходит в переменном токе, протекающем в проводе. Однако движение может быть и физическим.Если вы возьмете проволочную петлю и проведете над ней магнитом вперед и назад, вольтметр, подключенный к катушке, начнет двигаться. Измерители с подвижной катушкой показывают это лучшее, но сегодня они есть у немногих из нас. Это довольно интересный эксперимент, но на уровне, который можно построить на большинстве верстаков в мастерских, цифровой мультиметр просто не работает. Они недостаточно быстро реагируют на крошечные, краткие изменения.

Если у вас есть аналоговый вольтметр с диапазоном милливольт и достаточно сильный магнит, вы увидите, как измеритель перемещается в одну сторону, а затем в другую, когда вы меняете направление движения магнита.Направления поменяются, если вы перевернете магнит так, чтобы противоположный полюс был обращен к катушке, и повторите те же движения.

Это интересно для демонстрации индуктивности, и это действительно лежит в основе принципа работы большинства электродвигателей и генераторов, но не помогает нам сконструировать индуктор.

Как электрический компонент, индукторы основаны на том, что мы узнали выше, но развивают идею дальше. Физически они состоят из катушек проволоки, намотанной вокруг центральной оси.Иногда катушки соприкасаются друг с другом (изолируются эмалевыми покрытиями и т. П.), А иногда они разнесены.

Иногда центральная ось пуста, это называется индуктором с воздушным сердечником. Здесь можно использовать пластиковые формирователи, так как они не влияют на магнитное поле. Иногда используется железо или феррит. Феррит встречается чаще, потому что его свойства лучше подходят для высоких частот, чем у железа.

Эти катушки могут быть или не быть видимыми. Катушки индуктивности меньшего размера покрыты пластиком или смолой и очень похожи на резисторы.Значения даже обозначены цветными полосами. Другие индукторы явно сделаны из проволоки и могут быть большими или маленькими.

Обе катушки, вторичная и первичная, в нашем последнем Slayer Exciter были индукторами. Многие катушки индуктивности с проволочной обмоткой не имеют маркировки, поэтому гораздо проще добраться до неизвестного устройства, чем с конденсатором.

Результатом этого является то, что магнитное поле, создаваемое спиральным проводником, взаимодействует с током, создавая его таким образом, что ток оказывается противоположным.Энергия также сохраняется в магнитном поле.

После того, как ток снят, магнитное поле вызывает протекание тока, противостоящего току, создавшему магнитное поле. Этот ток течет в противоположном направлении и называется противо-ЭДС от электродвижущей силы. Вот почему индуктивные нагрузки, такие как катушки реле и двигатели, могут вызывать проблемы для некоторых логических схем, но это уже другая история.

Поскольку катушки индуктивности образуют противо-ЭДС, которая препятствует прохождению тока в цепи, их можно использовать в качестве дросселей.Помните, что магнитное поле должно изменяться относительно проводника, чтобы токи постоянного тока проходили через него, а токи переменного тока были противоположными.

Насколько это зависит от множества факторов, но, безусловно, самым большим является значение индуктивности, и, таким образом, индукторы также могут использоваться в качестве фильтров, пропускающий ток ниже определенной частоты.

Катушки индуктивности используются в источниках питания, поскольку их можно заряжать, а затем отключать. Когда ток отключается, возникает обратная ЭДС, но она часто имеет гораздо более высокое напряжение, чем ток, который изначально создал магнитное поле.Вот почему в импульсных источниках питания есть индукторы. Они становятся умножителями напряжения.

Катушки индуктивности измеряются в единицах Генри, сокращенно H. Однако Генри — большая единица. Обычно используемые индукторы измеряются в миллигенри (мГн), микрогенри (мкГн) и наногенри (нГн). Это соответствует обычной десятичной шкале множителя, где милли — это целое, деленное на тысячу, или 10-3; микро — это целое, разделенное на миллион, или 10-6; а нано — это целое, разделенное на один миллиард, или 10-9.

Катушки индуктивности имеют собственную резонансную частоту. Бывают ситуации, когда это очень полезно: это основа для работы Slayer Exciter. Это скорость, с которой естественная емкость в катушке и ее проводнике соответствует индуктивности таким образом, что катушка колеблется, передавая энергию от тока в катушке к магнитному полю вокруг нее, к току в конденсаторе и напряжение в его статическом поле.

Другими словами, это происходит, когда индуктивность обмоток равна емкости между ними и любой другой паразитной емкости.Частота, на которой это происходит, зависит от индуктивности, материалов сердечника, утечки на землю и всех факторов, влияющих на естественную или паразитную емкость.

Это может быть сложно определить, но это необходимо для правильно настроенной катушки Тесла, если вы хотите избежать использования искрового промежутка. Это одна из причин, по которой мы пошли по дороге Slayer Exciter.

Наконец, мы можем объединить конденсаторы и катушки индуктивности. Как мы только что видели, индуктор формирует естественную резонансную частоту со своей паразитной емкостью.Однако подключение катушки индуктивности к конденсатору большего размера означает, что мы можем спроектировать частоту, на которой цепь резонирует. Они называются LC-цепями, потому что L — это буква, которую мы используем для обозначения индуктивности (не для измерения, это Генри), а C — это буква, которую мы используем для обозначения емкости (не для измерения, это Фарада).

Другие названия включают контур резервуара, резонансный контур или настроенный контур. Мы считаем, что лучше придерживаться «LC-цепи», потому что другие названия не являются конкретными, и есть другие схемы, которые можно использовать с такими же именами.

В идеале энергия, запасенная в катушке индуктивности, передается в конденсатор, который затем, когда ток прекращается, сбрасывает свой ток обратно в катушку индуктивности, чтобы процесс повторялся до бесконечности. Конечно, мы знаем, что ничто так не работает.

Имеются потери из-за примесей и несовершенных проводников и материалов, а также утечки. Однако схема будет колебаться при минимальном потребляемом токе. Это полезно для того, чтобы заставить резонаторы колебаться с известной частотой или изолировать определенную частоту от других.Это также будет весьма полезно, когда придет время протестировать неизвестный индуктор. Частоту можно рассчитать по формуле:

, где fo — частота колебаний (резонансная частота) в Герцах (Гц), L — индуктивность в Генри, а C — емкость в Фарадах. Как всегда, вычисления должны производиться в целых единицах, таких как фарады, а не в разделенных единицах, таких как микрофарады.

Цепь LC можно модифицировать с помощью резистора для образования цепи RLC. Здесь есть несколько комбинаций, и мы не можем здесь подробно останавливаться на них.В соответствующих случаях они будут объяснены в разделе тестирования. Фактически, резистор каким-то образом изменяет путь тока. Это может замедлить ток в резисторе или катушке индуктивности, или в обоих, изменяя частоту. Это может позволить некоторому току обойти один из компонентов, что также изменит характеристики. Схемы RLC находят большую часть своего использования в настроенных схемах, но есть и другие применения.

Можно сказать гораздо больше обо всем, что вы только что прочитали. В частности, мы могли бы, вероятно, написать целую серию статей о индукторах, цепях LC и цепях RLC.Если достаточное количество нашей аудитории скажет нам, что они этого хотят, мы сделаем это.

На данный момент, однако, мы надеемся, что вы достаточно понимаете, что происходит, поскольку мы объясняем различные способы тестирования и измерения неизвестных конденсаторов и катушек индуктивности.

Захват экрана осциллографа. ИДЕНТИФИКАЦИЯ: Tektronix / tek.com

Нет ничего необычного в том, чтобы найти в коробке с деталями неизвестный индуктор, который потерял упаковку или сумку, или вы могли намотать свою собственную. Есть несколько методов измерения этих индукторов, если у вас нет под рукой измерителя LCR.

Этот метод включает осциллограф и функциональный генератор, способный изменять частоты. Хотя некоторые осциллографы имеют встроенный генератор функций, они редко могут выполнять развертку, и вы не можете генерировать и использовать функцию осциллографа одновременно.

Этот метод лучше всего работает с двухканальным осциллографом, но можно заставить работать и один канал. Подключите известный резистор последовательно с неизвестной катушкой индуктивности. Чем точнее резистор, тем лучше, и не просто выходите за пределы своего номинального значения: измерьте его мультиметром (наиболее вероятный случай) или омметром (если у вас есть специальный).Подключите функциональный генератор к последовательно соединенным резистору и катушке индуктивности, а также к одному каналу осциллографа. Подключите другой канал осциллографа к переходу между катушкой индуктивности и резистором.

Установите функциональный генератор на вывод синусоидальной волны и выберите частоту около 100 кГц. Отрегулируйте осциллограф до тех пор, пока входное напряжение (напряжение во всей цепи) от функционального генератора не достигнет пика в верхней и нижней части экрана.Если вы еще не слишком знакомы с осциллографами, вы можете сделать это с помощью элементов управления «Вертикаль», в частности шкалы «Вольт на деление» (наиболее распространенные метки — «вольт / дел» или просто «V»).

Регулируйте его до тех пор, пока верх и низ волны не достигнут делений на 75% и 25% соответственно. Вам также может потребоваться поиграть с элементами управления по горизонтали, в частности с элементом управления sec / div. Это приведет к сжатию или распространению формы волны.

У вас должны быть видны две волны. Тот, который вы настраивали, является выходным сигналом генератора функций.Мы не можем много рассказать вам об элементах управления для них, потому что все они разные, но регулируйте частоту до тех пор, пока напряжение формы волны на стыке резистора и катушки индуктивности не станет половиной напряжения от функционального генератора. Это будет означать, что волна будет распространяться только наполовину к верхней и нижней части экрана, чем первая волна. Ищите точность, потому что достаточно близко в этом случае недостаточно.

Мы действительно сказали, что ваш функциональный генератор должен иметь функцию развертки.Большинство функциональных генераторов позволяют изменять частоту с помощью шкалы или кнопок вверх / вниз. В этом отличие от многих осциллографов, которые имеют встроенные генераторы, где вам обычно приходится устанавливать частоту в меню, и вы не можете эффективно изменять их на ходу. Однако функция развертки начинается с самой низкой частоты и увеличивается до максимальной, а затем часто идет в обратном направлении. Многие генераторы функций позволяют вам устанавливать для этого верхний и нижний пределы, а некоторые позволяют установить скорость изменения.Это действительно полезно, потому что вы можете запустить развертку и смотреть на экран осциллографа, пока не увидите, что волна из контрольной точки достигает половины выходной волны из функционального генератора.

Посмотрите на частоту на дисплее функционального генератора, когда волна находится на половине пути, за которым мы следуем, и отметьте частоту. Это дает вам отправную точку вместо предположений. Остановите развертку, если ваш генератор позволяет, или дождитесь ее завершения и вручную выберите отмеченную частоту.Теперь вы можете вручную отрегулировать частоту с этой новой начальной точки, пока не получите точную половинную волну, которую мы искали. Частота, при которой это происходит, необходима в расчетах, чтобы найти значение индуктивности:

, где L — индуктивность в единицах Генри (Гн), f — частота в герцах (Гц), а R — значение резистора сравнения в омах (Ом). Как всегда, вычисления ведутся в базовых единицах, и чем больше десятичных знаков вы сможете использовать, тем лучше.Не забудьте включить импеданс выхода функционального генератора, который обычно составляет 50 Ом.

В этом методе для формирования цепи RLC используется известный конденсатор. Он состоит из параллельной цепи LC-резервуара с последовательно включенным резистором на конце. Большинство функциональных генераторов имеют выходное сопротивление 50 Ом, и некоторые онлайн-методы используют его в качестве сопротивления. Однако в большинстве справочных материалов, к которым мы обращались, использовался дополнительный резистор большего размера. Кроме того, этот метод лучше всего работает с конденсатором с допуском 1%, но большинство из них — 10%, что оставляет значительную погрешность.Нет никаких правил относительно значения, но начните с 100 нФ.

Используйте конденсатор 1% (или проверьте с помощью точного мультиметра), затем подключите неизвестную катушку индуктивности к известному конденсатору. Добавьте последовательный резистор, установите выходное напряжение функционального генератора на 2 В от пика до пика и используйте режим ШИМ. Подключите генератор сигналов, группу цепей RLC и осциллограф параллельно.

По мере того, как вы меняете частоту сигнала ШИМ, ищите на экране сигнал с наибольшей амплитудой.Как только он достигает пика и начинает падать, вы нашли резонансную частоту контура. Функция развертки поможет вам приблизиться, но используйте ручную регулировку, чтобы найти точную точку. Обратите внимание на частоту и добавьте ее в расчет:

.

Где fo — частота колебаний, дающая наивысшую амплитуду, C — емкость в фарадах, а L — индуктивность в единицах Генри.

Этот метод устраняет проблемы, связанные с емкостью пробника осциллографа.Держите испытательную индуктивность как можно ближе к генератору сигналов / функций, но вы можете использовать всю длину пробника осциллографа. Опять же, для этого метода вам понадобится известная емкость конденсатора, и здесь возникает проблема допуска. Если вы не можете найти конденсаторы 1%, вам придется точно измерить один. Популярны значения от 1 до 10 нФ, но, опять же, вам придется исследовать в зависимости от значения индуктивности и других параметров, если начальные значения не работают.

Выполните развертку или вручную отрегулируйте частоту, но на этот раз вам нужно уменьшить амплитуду сигнала.На частоте, которая дает максимальное снижение, прежде чем амплитуда снова начнет увеличиваться, обратите внимание на значение для этой формулы:

где f — частота наименьшей амплитуды, C — емкость конденсатора, а L — результирующее значение индуктивности.

Снова используя режим ШИМ на функциональном генераторе, установите рабочий цикл ниже 50%. 25% было бы хорошей отправной точкой. Поддерживайте высокую частоту, чтобы не допустить насыщения катушки. Это когда магнитное поле катушки не может стать сильнее, что влияет на измерения.Подключите катушку последовательно с токовым пробником к осциллографу.

Измерьте достигнутый пиковый ток и время, необходимое для его достижения. Формула:

, где L — индуктивность по Генри, V — напряжение сигнала, TON — время, в течение которого прикладывается напряжение (другими словами, длина импульса), а Ipk — достигнутый пиковый ток.

Самым большим недостатком этого метода является то, что для него требуется токовый пробник для осциллографа.Они не распространены на внутреннем рынке и даже не на рынке торговли. Они специализированы, и самый дешевый из них, который мы могли найти у уважаемого поставщика, стоил более 1000 долларов. Это на несколько долларов больше, чем у одного из наших осциллографов.

ШАГ 1:

Подсоедините щупы или крючки измерителя LCR к проверяемому индуктору.

ШАГ 2:

Нажмите кнопку «Тест» или «Анализ».

ШАГ 3:

Считайте результат с экрана.

Это далеко не полный список.Есть и другие способы тестирования неизвестных катушек индуктивности, и мы еще даже не приступили к тестированию неизвестных конденсаторов. У всех этих методов есть свои преимущества и недостатки. Мы рассмотрели одни, а другие нет. Некоторые проблемы или соображения, связанные с каждым методом, выходят за рамки Класса.

Самый простой и точный способ измерения неизвестного индуктора — это измеритель LCR хорошего качества. Это также быстрее и позволяет избежать ошибок из-за временных подключений и т.п. К тому времени, когда вы подумаете о стоимости функционального генератора, будет ложной экономией избегать покупки измерителя LCR, если у вас уже нет и осциллографа, и функционального генератора.

Итак, если вы собираете импульсные источники питания, работаете с радиосхемами, строите катушки Тесла или другие высоковольтные устройства или регулярно строите фильтры, вы можете использовать любой из этих методов, чтобы найти значения неизвестных или ручных заводов. индукторы. Мы пошли по пути метра LCR и нисколько не жалеем об этом.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *