Приставка к мультиметру для измерения малых индуктивностей без дополнительного источника питания

Имеющийся у меня уже несколько лет мультиметр М8908 измеряет индуктивности, но малые величины (менее 100 мкГн) на низшем пределе 2000 мкГн измерить практически невозможно, так как результат становится соизмерим с погрешностью прибора. Мое внимание привлекло ВИДЕО Артема Касицына «Приставка для измерения индуктивности к мультиметру на таймере 555». Здесь прямой отсчет измеряемой величины индуктивности, без пересчета по формулам. 

Правда, имея осциллограф С1-49, автор не указал никаких данных (потребляемый ток, частота и амплитуда импульсов генератора), необходимых для повторения и настройки конструкции. 
Чтобы измерить эти параметры пришлось собрать задающий генератор по схеме автора на макете. Оказалось: частота генератора около 50 кГц, амплитуда импульсов на выходе 3,5 вольта при питании 5 вольт. 

Основной задачей было избавиться от источника питания приставки 9 вольт. После обследования моего мультиметра выяснилось, что на гнездах «Е» — эмиттер p-n-p колодки транзисторов присутствует стабилизированное напряжение +3 вольта (относительно вывода «COM»). 

Из трех имеющихся у меня мультиметров в режиме измерения «200 мв» на выходе транзисторов в гнезде «Е» p-n-p на двух имелось напряжение +3 вольта. Это М8908 и MAS830L. В мультиметре DT830B напряжение +3 вольта появлялось только в режиме измерения усиления транзисторов – он не подходил для питания приставки. 
Получилась вот такая схема с питанием от самого мультиметра. 

Задающий генератор из-за низкого напряжения питания 3 вольта пришлось собрать на двух элементах микросхемы К561ЛН2, остальные элементы микросхемы работают как буферные каскады. Правая часть схемы осталась без изменений, за исключением диода Д18ВП. Он показал себя значительно более чувствительным и линейным из полутора десятков различных типов диодов. Для получения точных показаний при измерении индуктивностей ниже 30 мкГн параллельно резистору 8,2 кОм следует подобрать конденсатор 4,7 – 6,8 пФ в уже готовой конструкции. Отверстий на печатной плате для него нет, пришлось досверливать. На эмиттерах транзисторов амплитуда меандра составила 2 вольта при частоте 55 кГц. Увеличение емкости в базовой цепи транзисторов с 1000 пФ до 4700 пФ позволило поднять напряжение на индуктивности во время проведения измерений более, чем на 10%. Напряжение меандра 2 вольта на эмиттерах оказалось достаточным для калибровки приставки. Так, при измерении заводской (эталонной) индуктивности 100 мкГн на милливольтметре можно было выставить переменным резистором 50 кОм напряжение до 130 мВ, то есть запас по чувствительности 30%. Работоспособность задающего генератора сохраняется при снижении напряжении питания до 2,4 вольта – это для справки. В мультиметре стабилизированное напряжение 3 вольта. 

После всех доработок приставка точно показывала величину заводских (эталонных) индуктивностей (в пределах их допустимой погрешности) от 5 до 140 мкГн . Ниже двух мкГн импульсы на катушке малы и не открывают даже германиевый Д18. Измерить такую катушку можно включив ее последовательно с заведомо известной 10-20 мкГн.  
Настройка такая же, как в оригинале – по имеющейся заводской индуктивности выставить с помощью переменного резистора 50 кОм ее величину на милливольтметре мультиметра. В моем случае это 100 мкГн. 

Приставка собрана в корпусе от старого аккумулятора фонарика размерами 45*25*21 мм и снабжена тремя проволочными выводами: «+3вольта», «общий СОМ» и «вход милливольтметра». Ток, потребляемый приставкой без подключенной индуктивности менее 0,5 мА, а наибольший (до трех мА) – при измерении индуктивности менее 15 мкГн, что совершенно не нагружает внутренний стабилизатор напряжения мультиметра. 

Такая конструкция получилась в итоге. 

В заключении хочется отметить, что в приставке важна стабильность задающего генератора по частоте и амплитуде, а не значение самой частоты. Теоретически при повышении частоты до 500 – 700 кГц значения измеряемых индуктивностей сдвинутся в пределы 0 – 20 мкГн.  

Теги:

• Мультиметр

Измерение электрического сопротивления, емкости, индуктивности с помощью обычного ПK — Ferra.

ru

Радиолюбители знают, как важно иметь под рукой средство для измерения емкости конденсаторов и индуктивности дросселей, меньше проблем возникает при измерении сопротивления резисторов. Это нужно при как при подстройке электронных схем, так и для проверки деталей. К тому же у производителей уже давно вошло в моду не ставить маркировку на корпусах множества радиодеталей. Со временем скапливается огромное количество не промаркированных конденсаторов и дросселей с неизвестной индуктивностью. На вид они могут быть абсолютно одинаковые, а номиналы отличаются в тысячи раз. Определить это можно только измерением параметров. При этом обычно не требуется какая-то исключительная точность, достаточно той, с которой маркируется большинство радиодеталей, чаще всего 10%. В былые времена таких приборов хоть сколь приличного качества в продаже не было. Теперь появилась масса импортной измерительной техники. Но что-то мне не попадались мультиметры способные измерять емкость и индуктивность стоимость которых была бы по карману. Однако оказалось, что эту проблему можно решить совершенно неожиданным путем – с помощью оригинальной идеи переложить все бремя измерений на компьютер, даже ничего не меняя в его конструкции.

Тем, что компьютер может стать главным звеном в измерительной или аналитической аппаратуре уже никого не удивишь. Обычно для этих целей используются специальные модули или платы расширения – редкое и дорогостоящее оборудование. Совсем другое дело превратить в цифровой мультиметр самый обычный компьютер, в его стандартной конфигурации, без каких либо дополнительных аппаратных доработок и финансовых затрат. Оригинальная идея программиста, нестандартный подход к стандартному оборудованию ПК и совсем незначительные ухищрения с аппаратной частью позволяют воплотить эту возможность в жизнь. Измерительный прибор из ПК получается с помощью одних только программных средств. Но для начала стоит разобраться с физикой данного вопроса, возможно после экскурса к слегка призабытым знаниям, подобная реализация ПК уже не будет казаться чем-то фантастическим.

Существует два вида электрического сопротивления: активное и реактивное. Активное сопротивление (R) – это обычные резистор, сопротивление которого, в общем-то, не зависит от рода тока. Реактивное сопротивление – это сопротивление катушек индуктивности (дросселей) и конденсаторов. Величина реактивного сопротивления уже зависит от частоты тока. Так на постоянном токе реактивное сопротивление конденсатора устремляется к бесконечности, а дросселя наоборот – к нулю (без учета активной составляющей сопротивления провода).¹

С изменением частоты тока электрическое сопротивление конденсатора изменяется, по закону:

Xc = 1/2pfC 2где Xc – сопротивление, Ом; f – частота, Гц; С – емкость, Ф.

Электрическое сопротивление конденсатора переменному току можно измерить. Зная сопротивление и частоту тока, легко по формуле вычислить емкость. Кроме того, если в электрической цепи стоит конденсатор происходит сдвиг фаз напряжения и тока. Причем ток опережает напряжение на величину 90°.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности с увеличением частоты возрастает:

XL = 2pfL где XL – сопротивление катушки, Ом; f – частота, Гц; L – индуктивность, Гн.

Индуктивность дросселя легко вычисляется по известному сопротивлению и заданной частоте тока. При этом фазы напряжения и тока на катушке индуктивности сдвигаются относительно друг друга, и теперь ток отстает от напряжения на 90°.

Для измерения реактивного сопротивления емкости и индуктивности потребуется, прежде всего, переменный ток синусоидальной формы. С задачей программного генератора с легкостью может справиться звуковая плата компьютера. Другая проблема – определение величины электрического сопротивления измеряемого элемента. Но оказывается и эту задачу можно решить программным путем, с помощью той же звуковой платы, не прибегая к специальным аналого-цифровым преобразователям.

Все это делает программа Multi Meter, используя весьма оригинальный способ для измерения электрического сопротивления, емкости и индуктивности. Работает под управлением Windows9X в минимальной конфигурации CPU 486DX4, 16M RAM. Программа бесплатна и найти ее и описание к ней можно по адресу www.i-adrian.home.ro.

В качестве измерительного преобразователя Multi Meter используется обычная звуковая карта. Принцип действия прост. Так как звуковая карта не является полноценным АЦП, – хорошо чувствуя форму сигнала, она совершенно не приспособлена для определения его амплитуды, прямым путем, конечно. Но оказалось, что это ограничение можно обойти, используя сравнение уровней двух независимых сигналов. Генерируемый сигнал переменного тока с выхода Line-Out поступает на линейный вход Line-In. По одной цепи сигнал с Line-Out идет напрямую, без всякого сопротивления на левый линейный вход звуковой карты – это эталонный сигнал. По другой цепи тот же выходной сигнал поступает на правый линейный вход, но уже через измеряемый элемент (рис. 1).

Так же вводится дополнительный резистор (R serial), который устанавливается снаружи корпуса системного блока и соединяется одним концом на корпус. Понятно, что уровень сигнала с правого входа Line-In, прошедшего через сопротивление, будет меньше, чем с левого. Программа измеряет соотношение уровней сигналов с левого и правого входов, и по нему вычисляется активное сопротивление для обычного резистора. Для реактивной нагрузки емкости и индуктивности алгоритм несколько усложняется, используется две частоты, кроме ослабления сигнала так же учитывается сдвиг фаз. Емкость конденсаторов и индуктивность дросселей определяется путем решения системы из двух уравнений. Для подсоединения к разъемам звуковой карты понадобится два штекера, разводка которых показана на (рис.2).

Multi Meter состоит из одного исполнимого файла (212кб) и не требует инсталляции, ее интерфейс прост и понятен (рис.3). Слева в области «Work mode» задаются режимы калибровок и измерений. Сначала программа калибруется. В режиме «short» запускается с замкнутой накоротко измерительной цепью (точки А и Б), без всякого сопротивления. При этом нужно подождать некоторое время, пока в окне «Err» не установиться наименьшее числовое значение. Таким же способом калибровка проделывается в режиме «open», но уже при разомкнутой измерительной цепи. Режим «Measure 1st mtd» используется для измерения сопротивления резисторов. В положении «Measure 2nd mtd» измеряется емкость или индуктивность.

В левых верхних окнах пользователем задаются значения генерируемых для измерения частот и сопротивление установленного дополнительного резистора R serial. Эти параметры могут быть разными для различных режимов и величин измерений, что будет уточнено ниже. В левых нижних окнах выводятся числовые значения для измеряемых величин: сопротивление (Ом), емкость (микрофарад), индуктивность (миллигенри). Теоретически каждый электрический элемент может обладать заметными величинами одновременно сопротивления, емкости и индуктивности, что и будет отображаться во всех трех окнах программы. Однако действительным будет только то значение, которое соответствует роду измеряемой величины.

Значения частот Multi Meter могут лежать в интервале 50…1000 Гц. При измерении сопротивления обычного резистора подбор частоты не так важен. Обе частоты применяются в режиме «Measure 2nd mtd», при этом разница между ними (левом/правом окне), согласно рекомендациям разработчика, не должна быть меньше 10% и больше 200%. Хотя последнее условие и не является обязательным. Сопротивление резистора R serial может находиться в пределах 20…1000 Ом (чаще 20…100 Ом), в зависимости от режима и диапазона измерений. Величина сопротивления R serial должна указываться в окне программы с большой точностью. Как показывает практика, при погрешности указанного значения от действительного сопротивления более чем на 1% резко возрастет конечная погрешность измерений Multi Meter. Надо учитывать, что маркировка резисторов обычно наносится с погрешностью 5; 10%, поэтому реальные сопротивления для набора резисторов R serial нужно определить с помощью другого точного прибора или использовать высокоточные детали.

Автор программы дает следующие рекомендации по подбору сопротивления R serial и частот сигнала (Yamaha 724) для Multi Meter v.0.03:

  • При измерении емкости конденсаторов номиналом 0,22мкф и выше рекомендуется R serial 20 Ом и частоты 100/1000 Гц. Для измерения конденсаторов меньших номиналов рекомендуется увеличивать частоты и сопротивление R serial, но не более чем 1000 Ом.

  • Для измерения резисторов номиналом от 1 Ом до 10 кОм рекомендуется R serial 20 Ом, частоты не оговариваются. Насчет измерения индуктивности никаких рекомендаций нет.

  • Уровень сигнала на линейном входе и выходе в микшере Windows рекомендуется поставить на середину, но не выше 3/4. Хотя может оказаться, что эти уровни нуждаются в более скрупулезной настройке.

Я со своей стороны провел всесторонние практические испытания Multi Meter 0.03, перемерив огромное количество радиоэлементов. На основе собственного опыта были определены оптимальные значения R serial и наборы частот для тех или иных режимов и диапазонов. Так же на практике были установлены возможности Multi Meter в связке с саундкартой Yamaha 724 производства Genius. Определялись диапазоны значений, в которых программа еще могла нормально работать, а так же погрешности измерений. При этом для соединения использовались не экранированные провода длиной около 80 см с зажимами типа «крокодил» на концах. Уровни микшера Line-Out, Line-In были выставлены на 50%.

Начнем с резисторов. Измерения проводились в режиме «Measure 1st mtd». Частоты 300/500, хотя в данном случае их значения не имеют большого значения. Измерение резисторов проводились при различных сопротивлениях R serial: 20…500 Ом. При установке R serial 20 Ом оптимальный интервал для измерения сопротивлений соответствовал 1…20000 Ом. В этом диапазоне максимальная погрешность была не хуже 5%. Данные сверялись с показаниями аппаратного цифрового мультиметра. Этот результат можно считать хорошим, учитывая, что резисторы для ширпотреба маркируются с 5% и 10% точностью. Увеличить верхний предел измерений удается увеличением R serial. При значении R serial 100 Ом верхний предел можно поднять уже до 150 кОм. Еще выше поднять верхний предел – до 500 кОм удается с помощью R serial 300 Ом. Хотя в последнем случае уже начинает расти погрешность низкоомных резисторов, этот режим рекомендуется применять для резисторов номиналом не ниже 200 Ом. Дальнейшее увеличение сопротивления R serial уже ник чему не приводило.

Емкость конденсаторов с помощью Multi Meter удавалось измерять в диапазоне от 1 нф до 1000 мкф независимо от типа. Режим программы – «Measure 2nd mtd». Для диапазона от 10 нф и выше рекомендуется использовать R serial 20 Ом и частоты 100/1000. К сожалению я не располагал каким либо другим точным прибором для измерения емкости, по которому можно было бы сверять результаты для определения погрешности измерений Multi Meter’ом. По моему субъективному заключению погрешность измерения емкости в этом режиме не хуже 5…6%. Для конденсаторов меньшей емкости лучше использовать R serial 100 Ом и частоты 500/1000: погрешность здесь в интервале 1…10 нф – около 10%; а от 10 нф до 200 мкф – те же 5…6%; для более высоких номиналов этот режим не рекомендуется. Таким образом Multi Meter охватывает большую часть диапазона наиболее часто используемых конденсаторов, причем, с хорошей точностью измерений, учитывая, что обычные конденсаторы маркируются с 10% и 20% точностью, а электролиты чаще с 20%. В случае конденсаторов с емкостью более 1000 мкф, начиная с 2000 мкф, у меня программа давала завышенные показания примерно на 20…25%. Так же показания Multi Meter плохо согласуются с параллельными соединениями конденсаторов.

Индуктивность дросселей мне удавалось довольно точно измерять в диапазоне от 4 мкГн до 120мГн (выше просто не было чего измерять). Опять же не было точного прибора, с помощью которого можно было бы сравнивать показания. Для тех трех десятков дросселей, что были у меня, я думаю, максимальная погрешность была не хуже 5%. При этом был установлен R serial 20 Ом и частоты 700/1000. При индуктивности ниже 4 мкГн Multi Meter давал сначала заниженные показания, а потом и вовсе нули. Нижний предел можно еще попробовать опустить где-то до 2 мкГн, установив частоты 900/1000, однако здесь падает общая стабильность.

Недостатком Multi Meter является зависимость результатов измерений от уровней Line-Out, Line-In сигнала. Сказываются слишком завышенные или заниженные уровни. Надо учитывать, что у разных звуковых карт уровни могут существенно отличаться. Предусмотренная в программе калибровка по короткозамкнутой и разомкнутой измерительной цепи в этом случае ничего не дает. Поэтому калибровать Multi Meter приходится вручную, выставляя в микшере уровни Line-Out, Line-In, сверяясь по известным номиналам измеряемых элементов. В моем случае, практика показала, что, выставив уровни сигнала входа/выхода по резисторам, программа давала действительные результаты и в случае емкостей и индуктивности. Все полученные результаты относятся к системе со звуковой картой на чипе Yamaha 724 производства Genius, под Windows 98SE на довольно мощной машине. Я не могу обещать, что на других платах, ввиду индивидуальных особенностей их схемных решений, результаты в точности повторятся. Наверное, придется поэкспериментировать и подобрать другие параметры уровней Line-Out, Line-In, возможно, частот и сопротивлений R serial.

Выводы. Программа Multi Meter может стать чрезвычайно полезным приобретением для радиолюбителей и людей связанных с радиоэлектроникой. Мои первые сомнения о том, можно ли с помощью обычной звуковой карты ПК добиться высокой точности измерений, постепенно рассеялись во время многочисленных экспериментов. Оригинальный подход Multi Meter вполне оправдывает себя. Нужно только знать в каких граничных диапазонах измерений реально может работать та или иная звуковая карта. Конечно, точность Multi Meter не прецизионная, но достаточно хорошая – это, еще смотря, с чем сравнивать. Если для сопротивления резисторов можно купить достаточно точный цифровой прибор (порядка 10$), то с емкостью и индуктивностью не так все просто. Такие приборы либо очень дороги, либо дают диапазон и погрешность еще хуже программы Multi Meter и тоже стоят денег. Так обстоят дела с дешевыми стрелочными тестерами, у которых имеются шкалы для L и C. Кроме того, последние берут сигнал переменного тока с розетки 220 В, что небезопасно для человека и самого прибора. Я остался очень доволен тем результатом, который был получен. Стоит отдать должное автору Multi Meter за оригинальность подхода.

От редакции Мы рекомендуем использовать для подобных измерений не линейный выход звуковой карты (он обычно имеет достаточно высокое выходное сопротивление, что плохо скажется на точности измерений с эталонным резистором Rserial меньше 100 Ом), а выход звуковой карты на наушники (его выходное сопротивление меньше 1 Ома, что достаточно для подобных измерений). В дешевых звуковых картах линейный выход иногда уже является и выходом на наушники (имеется встроенный усилитель). Видимо, так и обстояло дело в указзанной автором статьи карте Genius. При измерениях небольших индуктивностей и емкостей рекомендуем использовать как можно более короткие внешние провода (в идеале — подлючать элементы прямо к миниджеку, воткнутому в линейный вход карты.)

---

1. Имеется ввиду синусоидальный (гармонический) сигнал переменного тока. [вернуться]

2. p — число «пи»=3,1415926. [вернуться]

Простые методы измерения индуктивности (Руководство, 2023 г.)

Катушка индуктивности — очень важный компонент схемы, который мы используем для фильтрации помех и накопления энергии в большинстве наших схем.

Для правильного использования катушки индуктивности в цепях. Нам нужно измерить его значение индуктивности, чтобы убедиться, что мы используем правильное значение в соответствии с конструкцией схемы.

Вопрос, как измерить индуктивность данной катушки индуктивности?

Ну, это то, что мы узнаем в этой статье.

В конце этой статьи вы должны знать:

• Общая теория измерения индуктивности
• Легкие и элементарные методы измерения индуктивности
• Обучение использованию измерителя LCR
• Как работать с генератором сигналов и осциллографом для измерения индуктивности

Звучит интересно? Тогда я уверен, что вам понравится и остальная часть этой статьи.

Начнем.

Содержание

Теория измерения индуктивности

Вы знаете, в схемах реального времени мы сталкиваемся с шумом от внутренних компонентов из-за нагрева. Мы также получаем шум от внешней среды.

Мы действительно не можем устранить этот шум во что бы то ни стало. Но мы можем отфильтровать или подавить его до приемлемого уровня.

Для достижения такого приемлемого уровня нам очень помогает индуктор. Это помогает нам избавиться от внешнего шума, поступающего в цепь.

Возможно, вы видели какой-нибудь индуктор в самой передней части любого устройства, работающего как колодка.

Перед тем, как перейти к методам, я думаю, нам сначала нужно сделать некоторые сведения о них.

Почему я так думаю?

Потому что я думаю, что люди очень творческие. Вы даете им знания, и они могут делать удивительные вещи с этими знаниями.

Кто знает, может быть, некоторые из вас действительно изобретут новый способ измерения индуктивности.

Хорошо!

По сути, катушка индуктивности является компонентом схемы. Это проволока, намотанная на некоторые материалы и обладающая способностью накапливать энергию.

Ниже приведены символы схемы и некоторые физические катушки индуктивности:

Из приведенного выше рисунка видно, что она имеет две клеммы. Но это происходит не каждый раз.

Существуют также переменные катушки индуктивности.

Переменный индуктор — это тип индуктора, который позволяет регулировать значения индуктивности. Например, мы можем изменить значение его индуктивности в соответствии с нашей схемой.

Ниже приведено условное обозначение переменной катушки индуктивности.

Этот индуктор имеет три контакта. Два зафиксированы. Пока один переменный.

Используя переменную клемму, мы можем получить любое значение индуктивности в заданном диапазоне между двумя фиксированными клеммами.

Независимо от типа индуктора нас интересует измерение его индуктивности.

Но что такое индуктивность? Есть ли в индуктивности какая-то математика, которую мы можем использовать для разработки нашего инструмента и процедуры тестирования?

Давайте узнаем.

Индуктивность

Катушка индуктивности является компонентом схемы. Чтобы измерить его фильтрующую и энергетическую способность, нам нужен правильный термин.

Этот термин означает индуктивность (L).

Индуктивность (л) — это способность катушки индуктивности накапливать энергию.

Единицей индуктивности (л) в системе СИ является Генри (Гн).

Таким образом, правильный способ работы с катушкой индуктивности — знать значение ее индуктивности.

Это значение индуктивности также можно интерпретировать как противоположность катушки индуктивности протекающему через нее току.

Знаете, никто не любит перемен. То же самое относится и к индуктору. Ему не нравится, когда его состояние меняется. Таким образом, он противостоит этому изменению через индуктивность.

Давайте посмотрим на самые основы математики индуктора:

Уравнение в основном говорит о том, что индуктор имеет напряжение, равное произведению скорости изменения во времени и значения индуктивности.

Также это означает, что изменяющийся ток индуцирует напряжение на данной катушке индуктивности.

Главное, ток должен меняться.

Но…

Что, если ток постоянный, как если бы это был постоянный ток?

Давайте посмотрим, что говорит об этом математика:

Это означает, что при постоянном токе на катушке индуктивности будет нулевое напряжение.

Короче говоря, индуктор будет действовать как короткое замыкание.

Давайте посмотрим, что это означает на уровне схемы:

В цепи постоянного тока катушка индуктивности похожа на кусок прямого провода.

Имея в виду формулу индуктивности, я могу сказать, что: если мы подадим сигнал переменного тока или ток на катушку индуктивности и измерим напряжение на ней, то мы получим индуктивность.

Другой способ использования уравнения реактивного сопротивления катушки индуктивности.

Что такое уравнение реактивного сопротивления?

В основном это сопротивление или импеданс данной катушки индуктивности.

Теперь, чтобы использовать это уравнение: мы применим переменный ток (СКЗ) известной частоты (F). Это индуцирует напряжение на катушке индуктивности.

Затем, разделив напряжение на ток, мы получим импеданс этого индуктора.

Затем, используя приведенное выше уравнение, мы можем легко рассчитать значение индуктивности.

Давайте посмотрим на математику ниже:

Теперь вы, вероятно, можете сказать, что существует множество возможных способов, которыми можно придумать и спроектировать инструмент. Теперь имейте в виду, что некоторые методы хороши в теории, но они не применимы в коммерческих целях.

Методы измерения индуктивности

В практической работе вам может понадобиться измерить индуктивность отдельно или, возможно, вам потребуется измерить ее внутри печатной платы.

Несмотря ни на что, следующие методы могут вам помочь.

Использование измерителя LCR

Во-первых, давайте посмотрим, что на самом деле представляет собой измеритель LCR.

Слово LCR является сокращением от Inductance Capacitance Resistance. Это означает, что это электронное устройство, которое мы используем для измерения этих трех упомянутых параметров.

• В режиме R это может быть ваш измеритель сопротивления или омметр
• В режиме C это будет измеритель емкости и ESR
• В режиме L это будет ваш измеритель индуктивности

Измеритель LCR

Для измерения индуктивности выполните следующие простые действия.

• Возьмите измеритель LCR (ссылка на Amazon) и включите его
• Возьмите индуктор и подключите его к измерителю LCR
• Нажмите кнопку LCR Auto на измерителе
• И получить результаты на экране

Это просто и легко.

Кроме этого метода есть еще несколько способов. Но я думаю, что этот самый эффективный.

Использование тестера компонентов

Поговорим о другом способе измерения индуктивности катушки индуктивности.

Для этого метода нам понадобится тестер компонентов с возможностью измерения индуктивности.

По сути, тестер компонентов — это электронный инструмент, который помогает нам найти:

• Правильную конфигурацию контактов различных компонентов, таких как транзисторы, конденсаторы и многие другие.
• Помогите нам протестировать компонент.
• Под тестированием я подразумеваю, является ли компонент хорошим или плохим.
• Тестер компонентов также помогает нам измерять различные параметры, связанные с компонентами.
• Например, с транзистором мы получаем не только правильную конфигурацию выводов, но и лучшее значение постоянного тока.

Ниже приведено изображение тестера компонентов, который у меня есть для тестирования различных типов электронных и электрических компонентов.

Хорошо! Давайте теперь посмотрим, как использовать его для измерения индуктивности катушки индуктивности.

• Возьмите катушку индуктивности и тестер компонентов
• Включите тестер и вставьте дроссель в гнездо
• Нажмите тестовую кнопку
• Посмотреть значение индуктивности, если индуктор в порядке
• В противном случае тестер покажет на экране сообщение о том, что индуктор неисправен

Это так просто.

Теперь, если упомянутый выше тестер компонентов вызвал у вас любопытство и вы хотите узнать о нем больше. Вот ссылка,

Тестер компонентов M328 (ссылка на продукт) , для ваших собственных дальнейших исследований и расследований.

Использование осциллографа

Вы также можете измерить индуктивность с помощью осциллографа. Но сразу скажу, это более техническое, чем вышеперечисленные способы.

Кроме того, нужны некоторые расчеты.

Но это весело, если вам нравится работать с электронными устройствами и инструментами.

Давайте посмотрим, как измерить индуктор с помощью цифрового осциллографа.

Для этого метода также требуется генератор функций.

Сначала позвольте мне быстро определить эти тяжелые имена для начинающих, а затем мы продолжим наш разговор.

Осциллограф:

 Осциллограф – это устройство, которое мы используем для измерения или анализа изменений любого электрического сигнала, а также для изучения поведения системы в пределах ее полосы пропускания.

Отображает электрический сигнал во времени, поэтому вы можете видеть каждую деталь сигнала, т. е. его форму, частоту, амплитуду и искажение.

Функциональный генератор :

Функциональный генератор — это устройство, которое мы используем для создания сигналов различной формы и амплитуды для наших схем и проектов.

Генератор функций

Во-первых, позвольте мне сказать вам, что генератор функций и генератор сигналов представляют собой одно и то же устройство.

Так что не путайтесь с этим.

Здесь есть небольшая разница, но на уровне новичка или любителя это не имеет большого значения.

Генератор сигналов — это устройство, генерирующее электронные сигналы, в то время как генератор функций имеет заранее заданный список сигналов или паттернов, которые он может воспроизводить.

Таким образом, вы можете сказать, что с помощью генератора сигналов вы можете сделать любой сигнал, а с генератором функций у вас ограниченные возможности для работы, но их достаточно для большого объема проектов.

Итак, с помощью этих двух инструментов в лаборатории мы можем измерить индуктивность.

Выполните следующие действия:

• Соедините осциллограф, функциональный генератор и катушку индуктивности в виде следующей схемы.

• Установите генератор функций на синусоидальную волну (3Vpp) с частотой 20 кГц первоначально
• Теперь продолжайте уменьшать частоту до уровня, когда вы достигнете 1,5 В (ровно половина от 3 В).
На экране осциллографа будет
• 1.5Vpp.
• В этот момент запишите частоту функционального генератора.
• Подставьте значения в следующее уравнение, и вы получите значение индуктивности.

Этот метод может показаться вам более утомительным, чем описанный выше простой LCR или тестер компонентов.

Еще одна вещь, которую нужно помнить. Иногда выходное сопротивление функционального генератора неизвестно. В таких случаях вам нужно будет сначала рассчитать это значение выходного сопротивления, прежде чем думать о вычислении значения индуктивности.

В указанном случае:

Измерьте с помощью осциллографа напряжение генератора без нагрузки. Затем измерьте нагруженный с помощью резистора, подключенного к вашему функциональному генератору. После этого просто используйте формулу деления напряжения, чтобы получить значение выходного сопротивления.

Почему мы не можем использовать мультиметр?

Мультиметр — это инструмент, который мы используем для многих измерений в нашей лаборатории. Как вы видели выше, я не использовал мультиметр ни в каком методе.

Так почему бы и нет?

Простой ответ: мультиметр не предназначен для таких измерений.

Да, мы можем использовать его для измерения индуктивности с использованием методов сопротивления и реактивного сопротивления. Но я думаю, что это не эффективно. Я не хочу использовать формулы и другие вещи, чтобы получить измерения одиночной катушки индуктивности.

Метод использования осциллографа и мультиметра кажется хорошим на бумаге, но я не думаю, что они более эффективны по сравнению с LCR.

Представьте, что вы работаете с 10 20 индукторами одновременно. Тогда осциллограф и мультиметр станут для вас кошмаром. Например, сначала найти частоту, а затем использовать научный калькулятор для фактического расчета индуктивности.

Давайте не будем забывать, насколько эти методы также подвержены человеческим ошибкам.

Заключение

Катушка индуктивности представляет собой пассивный элемент схемы с двумя выводами, который мы используем для шумоподавления и настройки частоты. Иногда мы также используем его в качестве компонента для накопления энергии, который может обеспечить мгновенный ток для нашей схемы.

По сути, это проволока, намотанная на какие-то материалы.

Теперь этот провод можно намотать в форме цилиндра или круга.

Мы измеряем катушки индуктивности с точки зрения индуктивности. И единица индуктивности в СИ в Генри (H). Индуктивность говорит нам о способности данного индуктора накапливать энергию и фильтровать помехи, независимо от того, является ли индуктор фиксированным или переменным.

Для измерения индуктивности мы используем LCR-метр. А для проверки, хороший индикатор или плохой, используем тестер компонентов.

Помимо этих методов измерения, вы можете использовать осциллограф. Но я не думаю, что использование осциллографа — это простой метод для начинающих.

В качестве метода осциллографа требуется некоторое построение схемы и интенсивные математические вычисления. Вы должны сделать это, когда у вас нет доступа к измерителю LCR.

Убедитесь, что катушка индуктивности бесплатна. Как будто в нем не должно быть предзаряда. В противном случае это может повредить ваше тестовое устройство. А также навредить вам.

Хорошо!

Вот и все. Это все, что у меня есть для вас о методах измерения индуктивности для начинающих. Надеюсь, вам понравилось.

Спасибо и счастливой жизни.

Другие полезные сообщения:

• Как идентифицировать электронные компоненты (простое решение)
• Основы индуктора для начинающих (Краткое руководство)
• Тестирование транзисторов (Простое пошаговое руководство)
• Тестирование электронных компонентов (Пошаговое руководство)
• Базовая электроника для начинающих (Простое руководство)

ВЧ измеритель индуктивности

ВЧ измеритель индуктивности РЧ индуктивность Счетчик Простое устройство, которое измеряет от 0,1 микрогенри до 3 миллигенри Ллойд Батлер ВК5БР (Первоначально опубликовано в любительском радио, июнь 1997 г. )

Введение

Если радиолюбитель строит или обслуживает его собственное снаряжение, ему нужны, по крайней мере, какие-то средства для измерения основные единицы сопротивления, емкости и индуктивности. Большинство любители будут иметь мультиметр, который может измерить сопротивление. Некоторый цифровые мультиметры включают измерение емкости. Мосты, которые измерение как сопротивления, так и емкости — довольно распространенные элементы в радиорубке, но не у многих радиолюбителей есть средства для измерить индуктивность.

Если есть доступ к Q-метру, неизвестный ВЧ-индуктор можно резонировать с настроечным конденсатором на транзисторе Q. метр. Индуктивность рассчитывается исходя из используемой частоты. и емкость указана на шкале подстроечного конденсатора. Это метод, который я использовал в прошлом, но я чувствовал, что мне нужно что-то, что мог бы дать мне прямое чтение индуктивности, чтобы устранить расчет и ускорить процесс.

Для собственного экспериментального использования я храню ряд миниатюрных катушек индуктивности (или дросселей, как показано на каталоги). Их выпускают разные производители и обычно доступны в магазинах электроники в предпочтительных значения начинаются с 1 мкГн и иногда достигают 10 миллигенри. Некоторые из них выглядят как маленькие резисторы, а некоторые — как маленькие резисторы. конденсаторы. Некоторые из них имеют цветовую маркировку, а некоторые отмечены индуктивностью. ценить. Как правило, они имеют довольно высокий Q и измеряют довольно близко к их номинальная стоимость. Я нахожу эти индукторы очень полезными для применение в фильтрах и настроенных схемах, которые используют двухполюсный катушки индуктивности (т. е. без отводов или вторичной обмотки). Иногда я обнаруживаю, что я запутался в чтении закодированного или отмеченного значения и нуждается в каких-то средствах чтобы проверить это.

Индуктивность катушек с воздушной обмоткой может быть рассчитывается с использованием установленных методов, таких как формула Уилера. Индуктивность катушек с ферромагнитными сердечниками также может быть оценивается с использованием данных коэффициента Al, предоставленных производителями сердечника материал. Тем не менее, средства измерения индуктивности полезны для проверьте, находится ли он в правильной игре с мячом.

Вот причины, которые привели меня к построить измеритель индуктивности, описанный в этой статье. Этот прибор измеряет индуктивность от 0,1 мкГн до 3 миллигенри разделены на четыре диапазона, устанавливаемых переключателем. Он работает от 12 вольт и питается от восьми элементов типа АА, прикрепленных к Единица.

Фон

Сначала я упомянул Дрю Даймонда. на любительском радио, ноябрь 1992 г., чтобы проверить, подходит ли оно мне. Дрю использовал фиксированный кварцевый генератор на частоте около 3,5 МГц, чтобы получить мост, где он сравнил неизвестную катушку индуктивности с известной 5 мкГн. индуктор. Мост был сбалансирован регулировкой потенциометра. шкала которого была откалибрована по индуктивности. метр измеренный диапазон от 0,5 до 20 мкГн.

Мне нужен был более широкий диапазон индуктивности, чем этот. Кроме того, я был немного обеспокоен тем, что не было предусмотрено в схеме Дрю, чтобы сбалансировать компоненты сопротивления эталонные и неизвестные катушки индуктивности. Если две составляющие сопротивления были во многом различны, и особенно если один из них (т. неизвестно) был довольно низким по добротности, провал, показанный на измерителе баланса произошло бы при смещении показаний потенциометра от калибровка. Думаю, я мог бы изменить мост, чтобы включить баланс сопротивления, но я решил использовать свою схему в другой путь.

Я использовал источник фиксированной частоты, как в схемы Дрю, но расширил ее до четырех частот, чтобы расширить диапазон индуктивности. Вместо использования моста неизвестный индуктор резонирует, подстраивая переменный конденсатор параллельно индуктор. Параллельно настроенная цепь питается от источник генератора через измеритель, который контролирует ток в схема. Система показана на рис. 1. Обозначен резонанс. падением тока, как показано на измерителе. Циферблат, прикрепленный к переменный конденсатор калибруется по индуктивность.

Деталь цепи

Под влиянием кристалла Дрю, Схема генератора Колпитца, я подключил схему и начал искать в моей коробке с кристаллами точные частоты, которые дали бы мне необходимый разброс частот.

Это оказалось немного сложно, так как я необходимо тщательно разнести частоты так, чтобы каждая индуктивность диапазон просто перекрывал соседний. Я наконец решил, что Стабильность, контролируемая кристаллом, не требовалась и была заменена выбранные катушки индуктивности из моего магазина миниатюрных дросселей. я остановился на четыре частоты 16 МГц, 5,2 МГц, 1,32 МГц и 350 кГц для четырех диапазоны, обозначенные A, B, C и D.

Рис. 2 Измеритель высокочастотной индуктивности — принципиальная схема

Полная схема индуктивности метр, который включает в себя осциллятор (V1), показан на рис. 2. катушки индуктивности генератора LI–L4, переключаемые S1a, имеют номинал 1 мкГн, 12 мкГн, 180 мкГн и 680 мкГн. С фиксированными конденсаторами С4 и С5 я нашел сложность в том, чтобы заставить схему работать на всей частоте диапазон без каких-либо других изменений компонентов, кроме катушек индуктивности. Переключатель S1b, объединенный с S1a, подключается к C2 и C3 на самом низком уровне. частота. R3 или R4 соединены параллельно с R5 для увеличения эмиттера тока на более высоких частотах.

Оглядываясь назад, если бы я решил построить единица снова, я думаю, что я бы предпочел использовать отрицательную лямбда цепь сопротивления, которую я недавно описал в измерителе наклона. лямбда-схема не требовала дополнительного переключения и формы сигнала было намного лучше.

Транзистор, используемый для V1, относится к типу 2N3563, но любой другой маломощный NPN-транзистор с высоким отсечка по частоте пошла бы на пользу.

Цепь измерения индуктивности неисправна изолирован от генератора каскадом эмиттерного повторителя V2. подстроечный конденсатор С9, в измерительной схеме двухбандовый 450 пФ миниатюрная переменная с обеими секциями, параллельными для обеспечения Диапазон емкости от 40 до 900 пФ.

Ток в измерительной настройке Цепь контролируется измерителем на 50 мкА, подключенным через соответствующая схема выпрямителя. ВЧ привод задается потенциометром RVI. Это необходимо отрегулировать при измерении, так как нерезонансный ток сильно меняется, особенно при переходе от одного диапазона к другому.

Процедура проверки следующая: сначала ставь диск на минимум. Подключите неизвестный индуктор. продвигать привод почти к полному отклонению шкалы. Отрегулируйте конденсатор для провала и считать индуктивность. Верните диск на минимум в случае счетчик выходит за пределы полной шкалы в следующий раз, когда он используется для измерение.

Использование частот и переменных номинальный конденсатор, диапазон индуктивности выглядит следующим образом: Диапазон A, от 0,1 до 1,5 мкГн; Диапазон В от 0,9 до 20 мкГн; Диапазон С, от 18 до 250 мкГн; и диапазон D, от 240 до 3000 микрогенри.

Питание

Чтобы сделать устройство более портативным, питание от сухой батареи. Осциллятор не был стабилен на напряжение питания ниже 8 В, и работа может быть незначительной при напряжении 9 В. аккумулятор, когда он частично разряжен. Из-за этого я решил используйте аккумулятор на 12 В и стабилизируйте напряжение на уровне 10 В.

10В устанавливается двумя стабилитронами 5,1В 400 мВт (ZD1 и ZD2) соединены последовательно, только потому, что у меня не было под рукой стабилитрона на 10В. Светодиод со стабилитроном 9В (ZD3) последовательно представляет собой маленькая схема, чтобы указать, когда батарея нуждается в замене. Обычно светодиод горит тускло, но если напряжение на шине значительно падает. ниже 10 В светодиод гаснет. Показанный тип светодиода имеет внутренний последовательный резистор. Это тип, который у меня был в наличии, но для обычного светодиода потребуется внешний резистор не менее 1000 Ом для ограничения тока через диод.

Сборка

Большинство используемых компонентов, включая алюминиевый ящик, измеритель калибровки 50 мкА и переменный конденсатор, были переработаны из демонтированного механизма. Счетчик, навесной в глубоком трубчатом корпусе и откалиброван по температурной шкале, должно быть первоначально извлечено из авиационного прибора панель. Калибровка по температуре не вызывала беспокойства, т.к. измеритель используется только для индикации падения тока настроенной цепи.

Катушки индуктивности L1-L4 и компоненты C2, C3, R3 и R4 были установлены вокруг поворотного переключателя S1. Остальная часть несовершеннолетнего компоненты монтировались на нескольких однорядных планках на удобные места внутри коробки.

Для критических конденсаторов в схема генератора (С1 на С5), использовалась серебряная слюда (у меня мало вера в керамические конденсаторы для таких применений). Не было специальные меры предосторожности, принятые с проводкой и некоторыми проводами, были немного дольше, чем они должны были быть. Однако я не испытывал проблемы из-за этого, и все заработало нормально, как только я выиграл свой битва с осциллятором. Минимальная длина провода между переменный конденсатор и тестовые клеммы важны, так как они добавляют индуктивность последовательно с испытуемым образцом. Это исправлено в калибровки, но это может быть проблемой при измерении небольших катушки индуктивности, если выводы слишком велики.

Показано расположение счетчика и элементов управления на фотографии. Поскольку корпус был переработан, он был не совсем сделан заказать. С измерителем и калиброванной шкалой наверху было недостаточно места для управления приводом и переключателя диапазонов и они были установлены сбоку. Кроме того, в то время как внутри не было ни значит тесновато, не было места для установки аккумулятора 12 В держатель внутри, а он был установлен снаружи сбоку напротив привода и переключателя диапазонов.

Калибровочная шкала циферблата была составлена ​​на бумаге в четырех секциях без калибровочных точек и шкала приклеена к коробке. Калибровочные точки были добавлены позже. Курсор был сделан из листа плексигласа и приклеен к ручке, установленной на вал переменного конденсатора.

Калибровка

Без доступа к другому точному прибор откалиброван на малые значения индуктивности, немного Потребовалась изобретательность, чтобы откалибровать устройство. В моем случае я был в состоянии использовать мой собственный набор миниатюрных дросселей. Очевидно они изготавливаются с допуском, но с использованием ряда образцов, в том числе разные образцы от разных брендов и с использованием различных комбинаций последовательно и параллельно, я усреднил показания до получить каждую точку калибровки, отмеченную на шкале.

Если бы диапазон эталонных катушек индуктивности не были доступны, я мог бы использовать следующий метод: шкала эталонных единиц (скажем, от 0 до 100) предоставляется в качестве дополнительной шкалы раздел. Отключите переменный конденсатор от его цепи и, с помощью цифрового измерителя емкости или емкостного моста измерьте емкость в ряде точек в регулируемом диапазоне. Запишите эти значения емкости по шкале калибровки. точки. Для одной из четырех частот генератора рассчитайте индуктивность, необходимая для резонанса при каждом значении емкости с использованием Формула нормального резонанса. Используя миллиметровую бумагу, индуктивность теперь может быть нанесено на график относительно единиц калибровки путем объединения эталонных полученные баллы. Повторите упражнение для остальных трех частот. в результате получился набор калибровочных кривых для отметки шкалы в воля. В качестве альтернативы (но не столь удобной) можно выбрать иметь на приборе только шкалу единиц измерения и всегда обращаться к калибровочные кривые при проведении измерений.

Используя этот второй метод, коррекция фактор должен быть сделан на самой низкой шкале индуктивности, потому что индуктивности в проводах между конденсатором и тестом терминалы. Например, длина провода 10 см добавит около 0,1 мкГн. Для самой низкой шкалы было бы разумно составить несколько малые индукторы с воздушной обмоткой, рассчитайте их индуктивность, используя Формулу Уилера и использовать их в качестве справочного материала. коррекция.

Несколько заключительных мыслей

В статье описана простая схема который может проверять катушки индуктивности в диапазоне от 0,1 мкГн до 3 мГн. В На самом деле, основной сложностью схемы является обеспечение генератор, который может работать на четырех различных частотах. А В описываемом устройстве использовался осциллятор типа Колпитца, но любая другая форма осциллятора могла бы выполнять эту работу. фактические частоты не слишком важны, за исключением того, что их нужно быть разнесены так, чтобы диапазоны индуктивности были комплементарными и слегка перекрывают друг друга, чтобы обеспечить определенный провал. Частота расстояние также может зависеть от того, какой переменный конденсатор может быть полученный и какой перестраиваемый диапазон емкости он может предоставлять.

Что касается генератора в том виде, в котором он был построен, подходящие частоты можно было получить, используя четыре фиксированных готовых катушки индуктивности для установки настройки генератора. Однако из-за различия в переносимости этих компонентов и связанных с ними конденсаторы, повторение схемы может потребовать некоторой обрезки значения индуктора. Можно также выбрать намотку катушек, возможно, с предоставлением настроечной пули, чтобы точные частоты может быть установлено.