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. Для этого, возведите количество его витков во вторую степень, полученный результат умножьте на 3.14, диаметр во второй степени и поделите результат на 4. Полученное число поделите на длину соленоида и умножьте на 0,0000012566 (1,2566*10-6). Это и будет значение индуктивности соленоида.
Если есть такая возможность, для определения индуктивности данного проводника используйте специальный прибор. В его основе лежит схема, именуемая мост переменного тока.
Катушка индуктивности способна накапливать магнитную энергию при протекании электрического тока. Основным параметром катушки является ее индуктивность. Индуктивность измеряется в Генри (Гн) и обозначается буквой L.
Вам понадобится
- Параметры катушки индуктивности
Инструкция
Индуктивность короткого проводника определяется по : L = 2l(ln(4l/d)-1)*(10^-3), где l - длина провода в , а d - диаметр провода в сантиметрах. Если провод намотан на каркас, то образуется катушка . Магнитный поток концентрируется, и, в результате, величина индуктивности возрастает.
Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки. Индуктивность катушки, намотанной на тороидальном сердечнике, равна: L = μ0*μr*s*(N^2)/l. В этой формуле μ0 - магнитная постоянная, μr - относительная магнитная проницаемость материала сердечника, зависящая от частоты), s -
Radio Amator 2009 №1
В зарубежном радиолюбительском журнале было опубликовано две схемы приборов для измерения индуктивности. Учитывая то, что с 1991 года этот журнал не поступает в СНГ через систему Союзпечати, а схемы просты в повторении, целесообразно кратко ознакомить с ними читателей журнала. Уверен, что схемы представляют практический интерес для радиолюбителей.
Рис.1.
Схема прибора для измерения индуктивности
Во многих случаях практической деятельности радиолюбителей для них интересно, а в ряде случаев и необходимо, измерить индуктивность катушек индуктивности или аналогичных радиокомпонентов, которые они хотели бы применить в своих конструкциях. Простые промышленные приборы для этих целей в подавляющем большинстве случаев отсутствуют, а сложные и, соответственно, дорогие недоступны широкому кругу радиолюбителей. В обоих случаях индуктивность, как правило, измеряется косвенным методом. Она преобразуется в «эквивалентное» ей постоянное напряжение, как это сделано в схеме рис.1, или в частотно-зависимое от неё импульсное напряжение - рис.3. На элементе IC2-А выполнен задающий генератор схемы (рис.1). В качестве IC2 использовалась микросхема типа СD4584, содержащая в своём составе шесть триггеров Шмитта. Эта микросхема встречается на радиорынке, но, увы, в настоящее время у нас не очень распространена. Если возникнут затруднения с её приобретением, то целесообразно попытаться использовать отечественную микросхему 1564ТЛ2 или импортную 54НС14. Очень распространены микросхемы К561ТЛ1 (1561ТЛ1, 564ТЛ1), но они менее «ёмки» по количеству триггеров Шмитта в одном корпусе - их там всего четыре. Придётся применять два корпуса этих микросхем. Входы и выходы микросхем IC2-В-IC2-D запараллелены. Это сделано для умощнения выхода задающего генератора, поскольку он нагружен на низкоомную индуктивность Lк и резистор R2. Измеряемая индуктивность подключается к контактам 1-2 клеммной колодки К3. Через резистор RЗ напряжение с катушки индуктивности Lк подаётся на вход пары инверторов IC2-Е и IC2-F. Выход последнего из этих инверторов соединён с интегрирующей цепочкой R4C2. Эта цепочка сглаживает пульсации выходного напряжения IC2-F, так, что на контактах 1 -2 выходной колодки К2 получаем практически напряжение постоянного тока. К этой колодке (К2) подключается любой высокоомный вольтметр, например радиолюбительский тестер DТ830-В. Питающее все устройство напряжение 9 В подается на колодку К1. Далее оно стабилизируется на уровне 5 В микросхемой IC1 типа 78L05. Практически можно применить и другие типы стабилизаторов, имеющих и несколько большее выходное напряжение, например 7806 или 7808.
Авторы статьи посчитали целесообразным несколько увеличить потенциал нижней по схеме обкладки конденсатора С2 относительно корпуса схемы, приблизив его к потенциалу верхней обкладки конденсатора C2. Для этого использован потенциометр R2 и делитель напряжения R5R6.
Теперь несколько слов о параметрах измерителя индуктивности. Устройство предназначено для измерения индуктивности в диапазоне от 200 мкГн до 5 мГн. В том случае, когда радиолюбителю требуется измерить индуктивность, несколько отличающуюся от оговоренного диапазона, такая возможность, конечно, имеется. Достаточно иметь в своём запасе несколько катушек индуктивности с заранее замеренными параметрами. Например, имея индуктивность величиной 200 мкГн, можно включать последовательно с ней проверяемые индуктивности величинами до 200 мкГн и измерять суммарную индуктивность. Потом, отняв от полученного результата измерений 200 мкГн, узнаем величину неизвестной небольшой индуктивности. Если ожидаемая величина измеряемой индуктивности предполагается более 5 мГн, то при измерениях надо включить параллельно проверяемой калибровочный дроссель, например, величиной 5 мГн. Результат измерений будет менее 5 мГн, и по нему надо будет рассчитать величину проверяемой индуктивности. Известно, что общая индуктивность двух последовательно или параллельно соединенных катушек индуктивности изменяется аналогично как при соединении резисторов. Этот принцип «расширения» диапазона измерений описанного измерителя индуктивностей можно и надо использовать на практике. Потенциометром P1 при регулировке устройства добиваются показания 500 мВ тестера DMM, если к колодке КЗ подключить заранее измеренную и подобранную индуктивность 5 мГн. Если к прибору будет подключена индуктивность в 1 мГн, DMM покажет 100 мВ. Потенциометром P2 выставляют выходное напряжение устройства, измеряемое DMM, на уровне 0 В, если замкнуть выводы 1-2 К3.
Рис.2.
Печатная плата
На рис.2 показан рисунок печатной платы устройства и расположение деталей на нём. В том случае, если радиолюбитель не сможет приобрести микросхему типа CD4584 или заняться экспериментированием с заменой этой микросхемы, ему целесообразно выполнить схему измерителя индуктивностей по рис.3.
Рис.3.
Схема измерителя индуктивности
Для работы с этой схемой понадобится измеритель частоты - частотомер. Этот прибор не столь дефицитен, поскольку многие радиолюбители ранее увлекались изготовлением комбинированных устройств на базе электронных часов. Как раритет хранится у меня комбинированное устройство - часы / частотомер / счётчик импульсов / измеритель частоты входного сигнала радиоприёмника по частоте гетеродина. А размер «комбайна» не превышает двух пачек сигарет! Правда, без учета источника питания. В схеме рис.3 на микросхеме IC1 типа NE555 выполнен стабильный мультивибратор. Схема предельно проста. Диапазон измеряемых индуктивностей от 500 мкГн до 10 мГн. Входное питающее напряжение может быть, например, 9...12 В. Его стабилизирует микросхема IC2 типа 78L05 на уровне 5 В. Измеряемая индуктивность Lк подключается к клеммам 1-2 K1. Чем больше величина индуктивности, тем ниже частота генерации IC1. Если подключить индуктивность 500 мкГн, то частота генератора должна быть выставлена регулировкой P1 200 кГц. Следует учитывать, что для частот генерации более 200 кГц ухудшается линейность (точность) работы устройства. Если к устройству подключена измеряемая индуктивность, то её величина рассчитывается по формуле:
L = 200 кГц/f (измерений) х 500 мкГн.
Так, например, если частотомер показал частоту 27 кГц при подключении к схеме неизвестной индуктивности, то её расчетная величина будет следующей:
L = 200 кГц / 27 кГц х 500 мкГн = 3,704 мГн.
Средняя погрешность измерений в указанном диапазоне индуктивностей при качественной настройке схемы не превышает 4%.
Рис.4.
Печатная плата
На рис.4 показан рисунок печатной платы устройства и расположение радиокомпонентов на ней.
Литература
1. Pripravek pro mereni indukcnosti // Amaterske RADIO. - 2008. - №7. - S.15-16.
Е.Л. Яковлев, г. Ужгород
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.
Для многих любителей электроники актуальной является задача измерения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей, поскольку, в отличие от резисторов, эти компоненты нередко бывают не промаркированы (особенно SMD). Между тем, имея генератор синусоидальных колебаний и осциллограф (приборы, которые должны быть в любой радиолюбительской лаборатории), эта задача довольно просто решается. Всё, что для этого нужно — это вспомнить начальный курс электротехники.
Рассмотрим простейшую схему — последовательно соединённые резистор и конденсатор. Пусть эта схема подключена к источнику синусоидальных колебаний. Запишем уравнения для напряжений на элементах нашей схемы в операторной форме: U R = I * R, U C = -j * I / ωC. Из этих уравнений очевидно, что амплитудные значения напряжений будут относится следующим образом: U R / U C = R * ωC (конечно, напряжения будут сдвинуты по фазе, но нас это в данном случае не волнует, нас волнуют
только амплитуды).
Думаю, что многие уже догадались к чему я клоню. Да-да, из последнего уравнения довольно просто вычисляется ёмкость:
C = U R /U C * 1/ωR или, с учетом того, что ω= 2πf, получим C = U R /U C * 1/2πfR ; (1)
Итак, алгоритм простой: подключаем последовательно с измеряемой ёмкостью резистор, подключаем к этой схеме генератор синусоидальных колебаний и осциллографом измеряем амплитуды напряжений на нашем конденсаторе и резисторе. Изменяя частоту, добиваемся, чтобы амплитуда напряжений на обоих элементах была примерно одинаковой (так измерение получится точнее). Далее, подставляя измеренные значения амплитуд в формулу (1), находим искомую ёмкость конденсатора.
Аналогично можно вывести формулу для подсчета индуктивности:
L = U L /U R * R/ω или, с учётом того, что ω= 2πf, получим L = U L /U R * R/2πf ; (2)
Таким образом, имея генератор синусоидальных колебаний и осциллограф, с помощью формул (1) и (2) оказывается довольно просто вычислить неизвестную ёмкость или индуктивность (благо резисторы практически всегда имеют маркировку).
Алгоритм действий следующий:
1) Собираем схему из последовательно соединённых резистора известного номинала и исследуемой ёмкости (индуктивности).
2) Подключаем эту схему к генератору синусоидальных колебаний и изменением частоты добиваемся того, чтобы амплитуды напряжений на обоих элементах схемы были примерно одинаковы.
3) По формуле (1) или (2) вычисляем номинал исследуемой ёмкости или индуктивности.
Несмотря на то, что наши элементы не идеальные, есть допуск на номинал резистора и всегда есть некоторые погрешности измерений, результат получается довольно точным (по крайней мере можно без труда идентифицировать ёмкость в стандартном ряду). Пусть у меня при измерении ёмкости получилась величина 1,036 нФ. Очевидно, что на исследуемом конденсаторе должна была быть нанесена маркировка 1 нФ.
Для того, чтобы вам легче было сориентироваться с номиналами резисторов, приведу некоторые примеры:
— для ёмкости 15 пФ в схеме с резистором 200 кОм амплитуды напряжений будут примерно равны на частоте 53 кГц;
— для ёмкости 1 нФ в схеме с резистором 10 кОм амплитуды напряжений будут примерно равны на частоте 15,9 кГц;
— для ёмкости 0,1 мкФ в схеме с резистором 680 Ом амплитуды напряжений будут примерно равны на частоте 2,34 кГц;
— для индуктивности 3 мкГн в схеме с резистором 120 Ом амплитуды напряжений будут примерно равны на частоте 6,3 МГц;
— для индуктивности 100 мкГн в схеме с резистором 120 Ом амплитуды напряжений будут примерно равны на частоте 190 кГц.
Таким образом, диапазон измеряемых емкостей и индуктивностей зависит только от диапазона частот, с которыми могут работать ваши генератор и осциллограф.
На основе этого метода можно изготовить прибор для автоматического измерения емкостей и индуктивностей.
Online-калькулятор для расчёта емкостей и индуктивностей :
(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)
1) Расчёт емкостей.
Рассмотрена схема измерителя емкости конденсаторов и индуктивности катушек, выполненная всего на пяти транзисторах и, несмотря на свою простоту и доступность, позволяет в большом диапазоне определять с приемлемой точностью емкость и индуктивность катушек. Имеется четыре поддиапазона для конденсаторов и целых пять поддиапазонов катушек. После достаточно простой процедуры калибровки, с применением двух подстроечных сопротивлений, максимальная погрешность будет около 3%, что согласитесь, для радиолюбительской самоделки совсем не плохо.
Предлагаю спаять своими руками эту простую схему LC-метра. Основой радиолюбительской самоделки служит генератор, выполненный на VT1, VT2 и радиокомпонентах обвязки. Его рабочая частота определяется параметрами LC колебательного контура, который состоит из неизвестной емкости конденсатора Cx и параллельно подключенной катушки L1, в режиме определения неизвестной емкости - контакты X1 и X2 должны быть замкнуты, а в режиме измерения индуктивности Lx, она подключается последовательно с катушкой L1 и параллельно соединенному конденсатору C1.
С подключением к LC-метру неизвестного элемента, начинает работать генератор на какой-то частоте, которая фиксируется очень простым частотомером, собранным на транзисторах VT3 и VT4. Затем значение частоты преобразуется в постоянный ток, который отклоняет стрелку микроамперметра.
Измеритель индуктивности сборка схемы. Соединительные провода рекомендуется делать по возможности максимально короткими для подключения неизвестных элементов. После окончания процесса общей сборки необходимо откалибровать конструкцию во всех диапазонах.
Калибровка осуществляется с помощью подбора сопротивлений подстроечных резисторов R12 и R15 при подключении к измерительным выводам радиоэлементов с заранее известными номиналами. Так как в одном диапазоне номинал подстроечных резисторов будет один, а в другом он будет другой, то необходимо определить нечто среднее для всех диапазонов, при этом погрешность измерения не должна выйти за 3%.
Этот достаточно точный LC метр собран на микроконтроллере PIC16F628A. В основе конструкции LC метра лежит частотомер с LC осциллятором, частота которого изменяется в зависимости от измеряемых величин индуктивности или емкости, и в результате вычисляется. Точность частоты доходит до 1 Гц.
Реле RL1 необходимо для выбора L или C режима измерения. Счетчик работает на основе математических уравнений. Для обоих неизвестных L и C , уравнения 1 и 2 являются общими.
Калибровка
При включении питания осуществляется автоматическая калибровка прибора. Начальный рабочий режим - индуктивность. Подождите пару минут для прогрева цепей устройства, затем нажмите тумблер "zero", для повторной калибровки. Дисплей должен вывести значения ind = 0.00 . Теперь подсоедините тестовый номинал индуктивности, например 10uH или 100uH. LC-метр должен вывести на экран точное значение. Для настройки счетчика имеются перемычки Jp1 ~ Jp4 .
Представленный ниже проект измерителя индуктивности очень прост для повторения состоит из минимума радиокомпонентов. Диапазоны измерения индуктивности : - 10нГ - 1000нГ; 1мкГ - 1000мкГ; 1мГ - 100мГ. Диапазоны измерения емкости: - 0.1пФ - 1000пФ - 1нФ - 900нФ
Измерительное устройство поддерживает автокалибровку при включении питания, что исключает вероятность человеческого фактора при ручной калибровке. Абсолютно, в любой момент можно заново откалибровать измеритель, просто нажав кнопку сброса. В приборе имеется автоматический выбор диапазона измерений.
В конструкции устройства нет необходимости использования каких-либо прецизионных и дорогих радио компонентов. Единственное, нужно иметь одну "внешнюю" емкость, номинал которой известен с большой точностью. Два конденсатора емкостью в 1000 пФ должны быть нормальногно качества, желательно использовать полистирольные, а две емкости по 10 мкФ должны быть танталовыми.
Кварц нужно взять точно на 4.000 МГц. Каждый 1% несоответствия частоты, приведет к 2% ошибке измерения. Реле с малым током катушки, т.к. микроконтроллер не способен обеспечить ток выше 30 мА. Не забудьте параллельно катушке реле для подавления обратного тока и исключения дребезга поставить диод.
Печатная плата и прошивка микроконтроллера по ссылке выше.
