Ein Aufsatz zur Induktivitätsmessung und dessen Einsatz in der Amateurfunkpraxis. Induktivitätsmessung mit improvisierten Mitteln Induktionsmessgerät

Funktionsprinzip Gerät besteht aus der Messung der in einem Magneten gespeicherten Energie Spulenfeld während der Gleichstrom durch ihn fließt.

Mit dem vorgeschlagenen Gerät können Sie messen Spuleninduktivität bei drei Messgrenzen – 30, 300 und 3000 μH mit einer Genauigkeit von nicht weniger als 2 % des Skalenwerts. Die Messwerte werden nicht durch die Eigenkapazität der Spule und ihren ohmschen Widerstand beeinflusst.

Aus den 2I-NOT-Elementen der Mikroschaltung K155LA3 (DDI) wird ein Rechteckimpulsgenerator aufgebaut, dessen Folgefrequenz durch die Kapazität des Kondensators C1, C2 oder SZ bestimmt wird, abhängig von der durch den Schalter SA1 eingeschalteten Messgrenze . Diese Impulse werden über einen der Kondensatoren C4, C5 oder C6 und die Diode VD2 der Messspule Lx zugeführt, die an die Anschlüsse XS1 und XS2 angeschlossen ist.

Nach Beendigung des nächsten Impulses während einer Pause fließt der Strom durch die Spule aufgrund der angesammelten Energie des Magnetfeldes weiterhin in die gleiche Richtung durch die Diode VD3, seine Messung erfolgt durch einen separaten Stromverstärker, der darauf montiert ist Transistoren T1, T2 und eine Zeigervorrichtung PA1. Der Kondensator C7 glättet Stromwelligkeiten. Die Diode VD1 dient dazu, den Pegel der der Spule zugeführten Impulse zu binden.

Beim Einrichten des Geräts Es müssen drei Referenzspulen mit Induktivitäten von 30, 300 und 3000 μH verwendet werden, die abwechselnd anstelle von L1 angeschlossen werden, und der entsprechende variable Widerstand R1, R2 oder R3 stellt den Instrumentenzeiger auf die maximale Skalenteilung ein. Während des Betriebs des Messgeräts reicht es aus, mit dem variablen Widerstand R4 an der Messgrenze von 300 μH zu kalibrieren, die Spule L1 zu verwenden und den Schalter SB1 einzuschalten. Die Mikroschaltung wird von einer beliebigen Quelle mit einer Spannung von 4,5 - 5 V gespeist.

Der Stromverbrauch jeder Batterie beträgt 6 mA. Sie müssen den Stromverstärker für das Milliamperemeter nicht zusammenbauen, sondern schließen ein Mikroamperemeter mit einer Skala von 50 μA und einem Innenwiderstand von 2000 Ohm parallel zum Kondensator C7 an. Die Induktivität L1 kann zusammengesetzt sein, dann sollten die einzelnen Spulen jedoch senkrecht zueinander oder möglichst weit voneinander entfernt positioniert sein. Für eine einfache Installation sind alle Anschlussleitungen mit Steckern ausgestattet und die entsprechenden Buchsen auf den Platinen angebracht.

Leiterplatten

Zählertafel. Blick von den Dirigenten

Zählertafel. Ansicht von den Teilen

Radio Amator 2009 Nr. 1

In einer ausländischen Amateurfunkzeitschrift wurden zwei Diagramme von Geräten zur Messung der Induktivität veröffentlicht. Angesichts der Tatsache, dass diese Zeitschrift seit 1991 nicht mehr über das Sojuspechat-System an die GUS geliefert wird und die Schemata leicht zu wiederholen sind, ist es ratsam, die Leser der Zeitschrift kurz damit vertraut zu machen. Ich bin sicher, dass die Diagramme für Funkamateure von praktischem Interesse sind.

Abb.1. Diagramm eines Geräts zur Messung der Induktivität

In vielen Fällen der praktischen Tätigkeit von Funkamateuren ist es für sie interessant und in manchen Fällen notwendig, die Induktivität von Induktivitäten oder ähnlichen Funkkomponenten zu messen, die sie in ihren Entwürfen verwenden möchten. In den allermeisten Fällen stehen einfache Industriegeräte für diese Zwecke nicht zur Verfügung und komplexe und dementsprechend teure Geräte stehen einem breiten Spektrum von Funkamateuren nicht zur Verfügung. In beiden Fällen wird die Induktivität üblicherweise mit einer indirekten Methode gemessen. Sie wird in eine ihr „äquivalente“ konstante Spannung umgewandelt, wie es in der Schaltung in Abb. 1 geschieht, oder in eine frequenzabhängige Impulsspannung – Abb. 3. Der Hauptoszillator der Schaltung besteht aus dem Element IC2-A (Abb. 1). Als IC2 wurde eine Mikroschaltung vom Typ CD4584 verwendet, die sechs Schmitt-Trigger enthielt. Diese Mikroschaltung ist auf dem Radiomarkt zu finden, aber leider ist sie in unserem Land derzeit nicht sehr verbreitet. Sollten bei der Anschaffung Schwierigkeiten auftreten, empfiehlt es sich, die inländische Mikroschaltung 1564TL2 oder die importierte Mikroschaltung 54NS14 zu verwenden. K561TL1-Mikroschaltungen (1561TL1, 564TL1) sind sehr verbreitet, aber hinsichtlich der Anzahl der Schmitt-Trigger in einem Gehäuse sind sie weniger „geräumig“ – es gibt nur vier davon. Sie müssen zwei Gehäuse dieser Mikroschaltungen verwenden. Die Ein- und Ausgänge der Mikroschaltungen IC2-B-IC2-D sind parallelisiert. Dies geschah, um die Leistung des Master-Oszillators zu erhöhen, da dieser mit der niederohmigen Induktivität Lk und dem Widerstand R2 belastet ist. Die gemessene Induktivität wird an die Kontakte 1-2 der Klemme K3 angeschlossen. Über den Widerstand RЗ wird die Spannung von der Induktivität Lk dem Eingang eines Wechselrichterpaares IC2-E und IC2-F zugeführt. Der Ausgang des letzten dieser Wechselrichter ist mit der Integrierschaltung R4C2 verbunden. Diese Kette glättet die Welligkeit der Ausgangsspannung von IC2-F, sodass wir an den Pins 1-2 des Ausgangsblocks K2 nahezu eine Gleichspannung erhalten. An diesen Block (K2) wird ein beliebiges hochohmiges Voltmeter angeschlossen, beispielsweise der Amateurfunktester DT830-B. Die das gesamte Gerät versorgende 9-V-Spannung wird dem Block K1 zugeführt. Anschließend wird es durch IC1 vom Typ 78L05 auf 5 V stabilisiert. In der Praxis ist es möglich, andere Arten von Stabilisatoren zu verwenden, die eine etwas höhere Ausgangsspannung haben, beispielsweise 7806 oder 7808.

Die Autoren des Artikels hielten es für angemessen, das Potential der unteren Platte des Kondensators C2 in der Schaltung relativ zum Schaltungskörper leicht zu erhöhen, um es näher an das Potential der oberen Platte des Kondensators C2 zu bringen. Hierzu werden Potentiometer R2 und Spannungsteiler R5R6 verwendet.

Nun ein paar Worte zu den Parametern des Induktivitätsmessgeräts. Das Gerät ist für die Messung von Induktivitäten im Bereich von 200 µH bis 5 mH ausgelegt. Für den Fall, dass ein Funkamateur eine Induktivität messen muss, die geringfügig vom angegebenen Bereich abweicht, besteht natürlich eine solche Möglichkeit. Es reicht aus, mehrere Induktoren mit vorab gemessenen Parametern in Ihrem Vorrat zu haben. Beispielsweise können Sie bei einer Induktivität von 200 μH Testinduktivitäten von bis zu 200 μH in Reihe schalten und die Gesamtinduktivität messen. Dann subtrahieren wir 200 μH vom erhaltenen Messergebnis und ermitteln den Wert der unbekannten kleinen Induktivität. Wenn davon ausgegangen wird, dass der erwartete Wert der gemessenen Induktivität mehr als 5 mH beträgt, ist es bei Messungen erforderlich, parallel zu der zu prüfenden Induktivität eine Kalibrierinduktivität anzuschließen, beispielsweise einen Wert von 5 mH. Das Messergebnis liegt unter 5 mH und daraus muss der Wert der zu prüfenden Induktivität berechnet werden. Es ist bekannt, dass sich die Gesamtinduktivität zweier in Reihe oder parallel geschalteter Induktivitäten auf die gleiche Weise ändert wie bei der Verbindung von Widerständen. Dieses Prinzip der „Erweiterung“ des Messbereichs des beschriebenen Induktivitätsmessgeräts kann und sollte in der Praxis angewendet werden. Beim Justieren des Gerätes erreicht Potentiometer P1 am DMM-Tester einen Wert von 500 mV, wenn eine vorgemessene und ausgewählte Induktivität von 5 mH an den Kurzschlussblock angeschlossen ist. Wenn eine 1-mH-Induktivität an das Gerät angeschlossen ist, zeigt das DMM 100 mV an. Potentiometer P2 stellt die vom DMM gemessene Ausgangsspannung des Geräts auf 0 V ein, wenn Sie die Pins 1-2 von K3 schließen.

Abb.2. Leiterplatte

Abbildung 2 zeigt eine Zeichnung der Leiterplatte des Geräts und die Position der Teile darauf. Für den Fall, dass ein Funkamateur keine Mikroschaltung vom Typ CD4584 kaufen oder mit dem Austausch dieser Mikroschaltung experimentieren kann, empfiehlt es sich für ihn, eine Induktivitätsmessschaltung gemäß Abb. 3 herzustellen.

Abb. 3. Schaltung des Induktivitätsmessers

Um mit dieser Schaltung arbeiten zu können, benötigen Sie einen Frequenzmesser – einen Frequenzmesser. Dieses Gerät ist nicht so selten, da viele Funkamateure zuvor daran interessiert waren, kombinierte Geräte auf Basis elektronischer Uhren herzustellen. Als Rarität behalte ich ein kombiniertes Gerät – eine Uhr/Frequenzmesser/Impulszähler/Frequenzmesser für das Funkempfänger-Eingangssignal basierend auf der Lokaloszillatorfrequenz. Und die Größe des „Mähdreschers“ überschreitet nicht zwei Packungen Zigaretten! Stimmt, ohne Berücksichtigung der Stromquelle. In der Schaltung von Abb. 3 ist ein stabiler Multivibrator auf dem IC1-Chip vom Typ NE555 aufgebaut. Das Schema ist äußerst einfach. Der Bereich der gemessenen Induktivitäten reicht von 500 μH bis 10 mH. Die Eingangsversorgungsspannung kann beispielsweise 9...12 V betragen. Sie wird durch eine IC2-Mikroschaltung vom Typ 78L05 auf einem Pegel von 5 V stabilisiert. Die gemessene Induktivität Lk wird an die Klemmen 1-2 K1 angeschlossen. Je größer der Induktivitätswert, desto niedriger ist die Schwingfrequenz von IC1. Wenn Sie eine Induktivität von 500 μH anschließen, sollte die Generatorfrequenz durch Anpassen von P1 auf 200 kHz eingestellt werden. Es ist zu berücksichtigen, dass sich bei Erzeugungsfrequenzen über 200 kHz die Linearität (Genauigkeit) des Gerätebetriebs verschlechtert. Wenn die gemessene Induktivität an das Gerät angeschlossen ist, wird ihr Wert nach der Formel berechnet:

L = 200 kHz/f (gemessen) x 500 µH.

Wenn der Frequenzmesser beispielsweise beim Anschließen einer unbekannten Induktivität an einen Stromkreis eine Frequenz von 27 kHz anzeigt, lautet der berechnete Wert wie folgt:

L = 200 kHz / 27 kHz x 500 µH = 3,704 mH.

Der durchschnittliche Messfehler im angegebenen Induktivitätsbereich bei hochwertiger Konfiguration der Schaltung überschreitet 4 % nicht.

Abb.4. Leiterplatte

Abbildung 4 zeigt eine Zeichnung der Leiterplatte des Geräts und die Position der Funkkomponenten darauf.

Literatur
1. Pripravek pro mereni indukcnosti // Amaterske RADIO. - 2008. - Nr. 7. - S.15-16.

E.L. Jakowlew, Uschgorod

In der Amateurfunkpraxis ist es häufig erforderlich, die Kapazität eines Kondensators oder die Induktivität einer Spule zu messen. Dies gilt insbesondere für SMD-Bauteile, denen Markierungen fehlen. Viele Multimeter verfügen über eine Funktion zur Kapazitätsmessung, aber bei der Messung kleiner Kapazitäten in der Größenordnung von einigen bis mehreren zehn pF ist der Fehler normalerweise unannehmbar groß.

Nicht alle Multimeter können die Induktivität messen und ebenso ist der Fehler bei der Messung kleiner Induktivitäten in den meisten Fällen recht groß. Es gibt natürlich genaue Vektor-LC-Messgeräte, aber ihre Kosten beginnen bei 150 USD. Der Betrag für einen russischen Funkamateur ist nicht gering, insbesondere wenn man bedenkt, dass ein solches Gerät nicht jeden Tag benötigt wird.

Es gibt eine Lösung: Sie können ein LC-Messgerät mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen. Bereits 2004 habe ich ein solches Gerät entwickelt und hergestellt. Seine Beschreibung wurde in der Radiozeitschrift Nr. 7, 2004 veröffentlicht. Mehr als 10 Jahre lang erfüllte dieses LC-Messgerät seine Funktion einwandfrei, doch dann versagte die Anzeige. Das Gerät verwendete den zum Zeitpunkt der Entwicklung günstigsten und verfügbaren LCD-Anzeigertyp KO-4B. Es ist derzeit nicht mehr in Produktion und fast unmöglich zu finden.

Deshalb habe ich beschlossen, eine neue Version des LC-Meters auf Basis einer modernen Elementbasis zusammenzubauen. Das Funktionsprinzip des Geräts bleibt dasselbe; es basiert auf der Messung der im elektrischen Feld des Kondensators und im Magnetfeld der Spule akkumulierten Energie. Beim Messen müssen Sie keine Bedienelemente manipulieren; Sie müssen lediglich das zu messende Element anschließen und die Messwerte vom Anzeigegerät ablesen.

Das schematische Diagramm des Geräts ist in der Abbildung dargestellt. Mittlerweile entsprechen die Kosten für ein Arduino-Board fast den Kosten für den darauf installierten Controller, daher habe ich das Arduino-Pro-Mini-Board als Basis verwendet. Solche Platinen gibt es in zwei Ausführungen – mit einer Versorgungsspannung von 3,3 V und Quarz bei 8 MHz, sowie 5 V und 16 MHz. In diesem Fall ist nur die zweite Variante geeignet – 5 V, 16 MHz. Der Indikator ist heute einer der gebräuchlichsten, WH1602A von Winstar oder ein gleichwertiger Indikator. Es besteht aus zwei Zeilen mit 16 Zeichen.

Um die Schaltung und das Design zu vereinfachen, habe ich einen Single-Supply-Operationsverstärker vom Typ MCP6002 verwendet, der den Betrieb mit Spannungspegeln von Null bis zur Versorgungsspannung sowohl am Ein- als auch am Ausgang ermöglicht. In englischsprachigen Quellen wird dies „Rail-to-Rail Input/Output“ genannt. Möglicher Ersatz für MCP6001, AD8541, AD8542 und andere, mit minimalem Stromverbrauch, fähig zum Betrieb mit einer unipolaren 5-V-Quelle. Verwenden Sie bei der Suche die Schlüsselwörter „Rail-to-Rail-Eingang/Ausgang“.

Wenn mehr als ein Operationsverstärker im Gehäuse vorhanden ist, müssen die negativen Eingänge aller nicht verwendeten Verstärker mit Masse und die positiven Eingänge mit der +5-Volt-Versorgung verbunden werden.

Die Messschaltung ist mit geringfügigen Änderungen von der ersten Geräteversion übernommen. Das Messprinzip ist wie folgt. Das erregende Rechteckspannungssignal vom Pin D10 des Arduino (Port PB1 des Mikrocontrollers) wird dem Messteil der Schaltung zugeführt. Während der positiven Halbwelle wird der gemessene Kondensator über den Widerstand R1 und die Diode VD4 geladen und während der negativen Halbwelle über R1 und VD3 entladen. Der mittlere Entladestrom, proportional zur gemessenen Kapazität, wird mit dem Operationsverstärker DA1 in Spannung umgewandelt. Die Kondensatoren C1 und C2 glätten die Wellen.

Bei der Messung der Induktivität während einer positiven Halbwelle steigt der Strom in der Spule auf einen Wert an, der durch den Wert des Widerstands R2 bestimmt wird, und während einer negativen Halbwelle steigt der Strom, der durch die selbstinduktive EMK durch VD2 und R3, R4 erzeugt wird wird auch dem Eingang DA1 zugeführt. Somit ist die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers bei konstanter Versorgungsspannung und Signalfrequenz direkt proportional zur gemessenen Kapazität oder Induktivität.

Dies gilt jedoch nur, wenn es der Kapazität gelingt, während der Hälfte der Periode der Erregerspannung vollständig geladen und in der anderen Hälfte vollständig entladen zu werden. Das Gleiche gilt für die Induktivität. Der darin enthaltene Strom muss Zeit haben, auf den Maximalwert anzusteigen und auf Null abzufallen. Dies wird durch die entsprechende Wahl der Nennwerte R1...R4 und der Frequenz der Erregerspannung gewährleistet.

Eine zum Messwert proportionale Spannung vom Ausgang des Operationsverstärkers über die Filter R9, C4 wird dem integrierten 10-Bit-ADC des Mikrocontrollers zugeführt – Pin A1 des Arduino (Port PC1 des Controllers). Der berechnete Wert der Induktivität oder Kapazität wird auf dem Indikator angezeigt. Die Taste SB1 dient zur Software-Nullpunktkorrektur, die den anfänglichen Nullpunktversatz des Operationsverstärkers sowie die Kapazität und Induktivität der Anschlüsse und des Schalters SA1 ausgleicht.

Zur Erhöhung der Genauigkeit verfügt das Gerät über 9 Messbereiche. Die Frequenz der Erregerspannung im ersten Bereich beträgt 1 MHz. Bei dieser Frequenz werden Kapazitäten bis ~90 pF und Induktivitäten bis ~90 μH gemessen. Bei jedem weiteren Bereich verringert sich die Frequenz jeweils um das Vierfache, die Messgrenze erweitert sich um den gleichen Betrag. Im Bereich 9 beträgt die Frequenz etwa 15 Hz, was Messungen der Kapazität bis zu ~5 μF und der Induktivität bis zu ~5 H ermöglicht. Der gewünschte Bereich wird automatisch ausgewählt und nach dem Einschalten beginnt die Messung ab Bereich 9.

Während der Bereichsumschaltung werden in der unteren Zeile der Anzeige die Frequenz der Erregerspannung und das Ergebnis der ADC-Wandlung angezeigt. Hierbei handelt es sich um Referenzinformationen, die dabei helfen können, die Richtigkeit von Parametermessungen zu beurteilen. Einige Sekunden nachdem sich die Messwerte stabilisiert haben, wird diese Anzeigelinie gelöscht, um die Aufmerksamkeit des Benutzers nicht abzulenken.

Das Messergebnis wird in der oberen Zeile angezeigt. Der gemessene Spannungswert vom Ausgang des Operationsverstärkers wird je nach Stellung des Schalters SA1 als Kapazität oder Induktivität interpretiert.

Der auf der Arduino-Platine montierte Spannungsregler hat einen sehr geringen Stromverbrauch. Um es nicht zu überlasten, wird die Stromversorgung für die Hintergrundbeleuchtung der Anzeige über den Widerstand R11 direkt von der Stromversorgung des Geräts geliefert. Als Stromversorgung dient ein stabilisierter 9...12 V-Netzadapter mit einem zulässigen Laststrom von mindestens 100 mA. Die VD6-Diode schützt das Gerät vor fehlerhaftem Anschluss an die Stromversorgung mit umgekehrter Polarität. Der Wert des Widerstands R11 wird durch den Strom der LEDs für die Hintergrundbeleuchtung der Anzeige bestimmt, d. h. die erforderliche Helligkeit seines Leuchtens.

Die Messeinheit ist auf einer Leiterplatte mit den Maßen 40x18 mm montiert. Seine Zeichnung ist in der Abbildung dargestellt. Alle Festwiderstände und Kondensatoren sind in oberflächenmontierbaren Gehäusen der Größe 1206 untergebracht. Die Kondensatoren C1 und C2 bestehen aus zwei parallel geschalteten 22-µF-Kondensatoren. Dioden VD1...VD4 – Hochfrequenzdioden mit Schottky-Barriere. Die Trimmerwiderstände R3, R5 und R10 sind kleine Widerstände vom Typ SP3-19 oder deren importierte Gegenstücke. DA1 Typ MCP6002 im SOIC-Gehäuse.

Der Nennwert der Behälter C1, C2 sollte nicht reduziert werden. Der Kippschalter SA1 sollte klein sein und eine minimale Kapazität zwischen den Kontakten aufweisen.

Auf der Hauptplatine sind die Arduino-Platine, die Messblockplatine und der Anzeiger montiert. Es enthält außerdem einen Kontrastregler R10, eine Diode VD6, einen Widerstand R11, Kondensatoren C5, C6, eine Steckdose und einen Kalibrierknopf SB1. Der Indikator und die Kondensatoren werden auf der Seite der Leiterbahnen montiert, alles andere wird auf der gegenüberliegenden Seite montiert.

All dies ist in einem Gehäuse mit den Maßen 120 x 45 x 35 mm untergebracht, das aus Getinax-Folie gelötet ist. Die Klemmen zum Anschluss des Messelements und des SA1-Schalters sind direkt am Gehäuse montiert. Die Leiter zu SA1 und den Eingangsklemmen sollten so kurz wie möglich sein.

Das Programm für den Controller ist in C in der CodeVisionAVR v2.05.0-Umgebung geschrieben. Es ist überhaupt nicht notwendig, Arduino in einer proprietären Umgebung zu programmieren. Mit dem XLoader-Programm können Sie jede HEX-Datei ohne Programmierer in die Steuerung laden. Allerdings verfügt das Arduino-Pro-Mini-Board nicht über einen USB-COM-Konverter, sodass Sie zur Programmierung einen externen Konverter verwenden müssen. Es ist nicht teuer und in Zukunft wird Ihnen ein solcher Konverter nützlich sein. Daher empfehle ich die Bestellung bei Aliexpress zusammen mit der Arduino-Pro-Mini-Karte (5 V, 16 MHz) und einem USB-COM-Modul zur Programmierung.

Laden Sie das Programm von der Website http://russemotto.com/xloader/ oder über den Link am Ende dieser Seite von meiner Website herunter und installieren Sie es. Die Arbeit mit dem Programm ist einfach und intuitiv. Sie müssen den Board-Typ auswählen - Nano(ATmega328) und virtuelle COM-Portnummer. Die Baudrate von 57600 wird automatisch eingestellt und muss nicht geändert werden. Anschließend geben wir den Pfad zur HEX-Firmware-Datei an, die sich im „Exe“-Ordner des Projekts befindet: ...\Exe\lcmeter_2.hex. Um die FUSE-Bits müssen Sie sich keine Sorgen machen, sie sind bereits gesetzt und können nicht beschädigt werden. Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche „Hochladen“ und warten Sie einige Sekunden, bis der Download abgeschlossen ist.

Natürlich muss das USB-COM-Modul zunächst an den USB-Port des Computers angeschlossen und ein Treiber dafür installiert werden, damit der virtuelle COM-Port im System definiert wird. Der Programmier-Header auf der Arduino-Platine muss mit den entsprechenden Pins auf der USB-COM-Modulplatine verbunden werden. Während der Programmierung muss das Board nicht mit externer Energie versorgt werden; es wird über den USB-Anschluss des Computers mit Strom versorgt.

Um ein LC-Messgerät einzurichten, ist es notwendig, mehrere Spulen und Kondensatoren innerhalb des Messbereichs des Geräts auszuwählen, die eine minimale Nenntoleranz aufweisen. Ihre genauen Werte sollten nach Möglichkeit mit einem industriellen LC-Messgerät gemessen werden. Da die Skala linear ist, genügen im Prinzip ein Kondensator und eine Spule. Es ist jedoch besser, den gesamten Bereich zu kontrollieren. Als Modellspulen eignen sich Drosseln der Typen DM und DP.

Wir stellen die Schieberegler der Widerstände R3 und R5 auf die mittlere Position. Wir bewegen SA1 in die Kapazitätsmessposition, versorgen das Gerät mit Strom (an die Klemmen ist nichts angeschlossen) und überwachen das Ergebnis der ADC-Umwandlung bei einer Frequenz von 1 MHz. Diese Informationen werden in der unteren Zeile des Indikators angezeigt. Es dürfen nicht weniger als 15 und nicht mehr als 30 sein.

Nach einigen Sekunden erscheint in der oberen Zeile der gemessene Kapazitätswert. Wenn er von 0,0 pF abweicht, drücken Sie die Nullkorrekturtaste und warten Sie erneut einige Sekunden.

Anschließend schließen wir eine Standardkapazität an die Eingangsklemmen an und stellen durch Drehen des R5-Schiebers sicher, dass die Messwerte dem tatsächlichen Kapazitätswert entsprechen. Optimal ist eine Kapazität mit einem Nennwert im Bereich von 4700...5100 pF.

Anschließend schließen wir einen Kondensator mit einer Kapazität von 2...3 pF an die Klemmen an und kontrollieren die Genauigkeit der Messung seiner Kapazität. Liegt der gemessene Wert um mehr als 0,5...1 pF unter dem wahren Wert, sollte der Nullpunktoffset des Operationsverstärkers erhöht werden. Dazu reduzieren wir den Wert des Widerstands R7. Die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers und das ADC-Ergebnis sollten ansteigen. Wenn ein Rail-to-Rail-Eingangs-/Ausgangs-Operationsverstärker verwendet wird, reicht ein Nullpunktoffset von etwa 100 mV aus, was einem ADC-Umwandlungsergebnis von etwa 20 entspricht (nichts an die Eingangsanschlüsse angeschlossen).

Meine R7-Bewertung betrug 47 kOhm und das ADC-Ergebnis ist 18...20.

Achten Sie bei der Kalibrierung auf das Ergebnis der ADC-Umwandlung, das in der unteren Zeile des Indikators angezeigt wird. Es empfiehlt sich, eine Kapazität mit einem solchen Wert als Referenz zu verwenden, damit das ADC-Ergebnis möglichst nahe an der oberen Messgrenze in diesem Bereich liegt. Das Gerät wechselt in den nächsten Bereich, wenn das ADC-Ergebnis 900 überschreitet. Um eine möglichst hohe Messgenauigkeit zu erreichen, sollte die Kalibrierung daher mit einer Referenzkapazität durchgeführt werden, deren ADC-Wert im Bereich von 700...850 liegt.

Anschließend ist es notwendig, den gesamten Bereich zu überprüfen und gegebenenfalls die Position des R5-Motors zu klären, wobei eine Genauigkeit von nicht schlechter als +/- 2...3 % erreicht werden muss.

Nachdem Sie das Gerät im Kapazitätsmessmodus konfiguriert haben, sollten Sie SA1 gemäß der Abbildung in die unterste Position bewegen, die Eingangsbuchsen kurzschließen und SB1 drücken. Nach der Nullpunktkorrektur wird eine Referenzspule an den Eingang angeschlossen und der Widerstand R3 stellt die erforderlichen Messwerte ein. Der Preis der niedrigstwertigen Ziffer beträgt 0,1 μH. Können die gewünschten Messwerte nicht erreicht werden, sollte der R4-Wert geändert werden.

Es ist darauf zu achten, dass sich R2 und die Summe (R3+R4) um nicht mehr als 20 % unterscheiden. Diese Einstellung gewährleistet annähernd die gleiche Zeitkonstante für das „Laden“ und „Entladen“ der Spule und dementsprechend einen minimalen Messfehler.

Aufgrund all dieser Faktoren können die Messwerte des Instruments bei der Messung der Induktivität einiger Spulen erheblich von denen abweichen, die das LC-Vektormessgerät anzeigt. Dabei sind die Besonderheiten des Messprinzips zu berücksichtigen. Bei Spulen ohne Kern, bei offenen Magnetkreisen und bei ferromagnetischen Magnetkreisen mit Spalt ist die Messgenauigkeit durchaus zufriedenstellend, wenn der Wirkwiderstand der Spule 20...30 Ohm nicht überschreitet. Dies bedeutet, dass die Induktivität aller HF-Spulen, Drosseln, Transformatoren für Schaltnetzteile usw. lässt sich recht genau messen.

Bei der Messung der Induktivität kleiner Spulen mit vielen Windungen aus dünnem Draht und einem geschlossenen Magnetkreis ohne Lücke, insbesondere aus Transformatorstahl, tritt jedoch ein großer Fehler auf. In einer realen Schaltung entsprechen die Betriebsbedingungen der Spule jedoch möglicherweise nicht dem Ideal, das bei der Messung komplexer Widerstände gegeben ist. Daher ist noch nicht bekannt, welches Instrument die Messwerte der Realität näher bringen wird.

Funkamateure, die an der Entwicklung von HF-Geräten und deren Schaltkreisen beteiligt sind, häufig beim Einrichten von Induktivitäten, Transformatorwicklungen, Drosseln, verschiedenen Schaltkreisen mit konzentrierten Parametern usw., benötigen ein Gerät, mit dem sie die Induktivität genau und mit minimalen Fehlern messen können.
Wir präsentieren Ihnen das Induktivitätsmessgerät HENRYTEST.

Dieses Gerät wurde speziell für Funkamateure und Spezialisten entwickelt. Durch die einfache Bedienung können jedoch auch Einsteiger hervorragende Messergebnisse erzielen. Durch individuelle Kalibrierung und original interne Software wird eine hohe Messqualität erreicht, die den Messfehler auf 1/1000 reduziert.

Derzeit gibt es viele verschiedene Entwicklungen von Frequenzmessern und elektronischen Waagen. Im Laufe der Jahre haben Funkamateure und Profis ihre Entwicklung von einer sperrigen und stromhungrigen Einheit mit starrer Logik zu kompakten, wirtschaftlichen Geräten beobachtet, die auf Mikrocontrollern montiert sind. Dabei sind die meisten von ihnen grundsätzlich recht ähnlich aufgebaut und unterscheiden sich nur durch den Namen der Mikrocontroller, aus denen sie zusammengesetzt sind.

Eines der beliebtesten Entwicklungsthemen sind daher verschiedene Kombinationen von Messgeräten für Induktivität (Henrimeter), Kapazität (Faradimeter), Widerstand (Ohmmeter) und Frequenz (Frequenzmessgerät). Allerdings weisen die meisten Induktivitätsmessgeräte, auch solche, die auf Mikrocontrollern basieren, immer noch einige Messfehler auf, die sowohl mit der Messmethode als auch mit der Qualität des Geräts zusammenhängen.

Wir überlassen die Verarbeitung und die Komponenten des Geräts dem Gewissen des Entwicklers und stellen verschiedene Methoden zur Messung der Induktivität vor. Die Methode „Voltmeter – Amperemeter“, die häufig zur Messung relativ großer Induktivitäten (von 0,1 bis 1000 H) verwendet wird, ergibt einen Fehler von 2–3 %. Bei Verwendung der Brückenberechnungsmethode mit einer AC-Messbrücke bei verschiedenen Frequenzen komplett mit einer Standardkapazität und teilweise auch Induktivität kann der Fehler 1-3 % betragen. Bei der Resonanzberechnungsmethode, die auf der Nutzung der Resonanzeigenschaften eines Schwingkreises basiert, der aus der gemessenen Induktivität L und der Referenzkapazität C besteht, kann der Fehler 2–5 % betragen. Außerdem kommt ein kleiner Messfehler durch die sich während der Messung ändernde Temperatur des Messgeräts hinzu. In unserer Entwicklung wird dieser Fehler minimiert und sowohl das Gerät selbst als auch die entwickelte Software sind daran beteiligt.

Heutzutage gewinnt der Trend, einen Computer bei der Entwicklung von HF-Geräten und deren Schaltkreisen einzusetzen, immer mehr an Bedeutung. Hierfür bieten wir Ihnen unser Induktivitätsmessgerät an, das, wenn es über einen Standard-USB-Anschluss an einen Computer oder Laptop angeschlossen wird, eine hervorragende Messqualität mit minimalen Fehlern liefert. Darüber hinaus garantieren das Fehlen zusätzlicher Stromquellen, die die Messgenauigkeit beeinträchtigen, die Sicherheit beim Arbeiten mit einem Computer, die einfache Bedienung, die Genauigkeit der Berechnungsformeln und schnelle Ergebnisse die Qualität der Messung. Im Messbereich von 1 ngn bis 10 ng erreicht die Genauigkeit also 0,1 % und dies wird erreicht, indem bei der Berechnung alle 1 ng gezählt werden.

Die Verwendung unseres HENRYTEST-Messgeräts ist sehr einfach, indem Sie es mit dem mitgelieferten USB-Kabel an Ihren Computer anschließen und die mitgelieferte Software zuvor einmal installiert haben. Dann müssen Sie nur noch beide Enden des Messkreises in unserem HENRYTEST-Messgerät befestigen und die Taste „TEST“ drücken ”-Taste am Computer. Innerhalb von 5 Sekunden erhalten Sie das Ergebnis.

Bei der Herstellung und Konfiguration verschiedener Funkgeräte besteht häufig die Notwendigkeit, die Induktivität zu messen. Die meisten modernen Multimeter verfügen entweder überhaupt nicht über einen Induktivitätsmessmodus oder bieten nicht die Möglichkeit, kleine Induktivitäten zu messen, die in UKW-Geräten verwendet werden.

Mit dem vorgeschlagenen Gerät können Sie die Induktivität in fünf Teilbereichen messen: 0-1, 0-10, 0-100, 0-1000, 0-10000 μH (siehe Abbildung). Das Induktivitätsmessgerät enthält einen Rechteckimpulsgenerator (DD1.1, DD1.2), eine Pufferstufe (DD1.3) und eine Messschaltung (PA1, R7...R11, VD1...VD4). Um die erforderliche Messgenauigkeit in diesen Teilbereichen sicherzustellen, wird eine Quarzfrequenzstabilisierung eingesetzt. Die Verwendung eines CMOS-Chips der neuen Generation gewährleistete eine hohe Effizienz des Geräts und vereinfachte sein Design aufgrund der Verwendung einer autonomen Stromversorgung.
Beim Aufbau des Gerätes werden abwechselnd Referenzspulen mit Induktivitäten, die dem mittleren und maximalen Skalenwert jedes Teilbereichs entsprechen, an die Buchsen X1, X2 angeschlossen. Durch die Auswahl von Kapazitäten und Widerständen wird eine entsprechende Abweichung des Pfeils des Messkopfes zur Mitte der Skala bzw. zu deren äußerster Teilung erreicht.

Literatur RADIOAMATOR 8.2000

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