Εξάρτημα για τη μέτρηση της επαγωγής και τη χρήση της στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη. Μέτρηση αυτεπαγωγής με αυτοσχέδια μέσα Επαγωγικός μετρητής

Λειτουργική αρχή συσκευήσυνίσταται στη μέτρηση της ενέργειας που συσσωρεύεται σε ένα μαγνητικό πεδίο πηνίουκατά τη ροή συνεχούς ρεύματος μέσω αυτού.

Η προτεινόμενη συσκευή σάς επιτρέπει να μετράτε αυτεπαγωγή πηνίουσε τρία όρια μέτρησης - 30, 300 και 3000 μH με ακρίβεια όχι χειρότερη από το 2% της τιμής της κλίμακας. Οι ενδείξεις δεν επηρεάζονται από την χωρητικότητα του πηνίου και την ωμική του αντίσταση.

Τα στοιχεία 2I-NOT του μικροκυκλώματος K155LA3 (DDI) χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγηση μιας ορθογώνιας γεννήτριας παλμών, η συχνότητα επανάληψης της οποίας καθορίζεται από την χωρητικότητα του πυκνωτή C1, C2 ή SZ, ανάλογα με το όριο μέτρησης που ενεργοποιείται από τον διακόπτη SA1 . Αυτοί οι παλμοί, μέσω ενός από τους πυκνωτές C4, C5 ή C6 και της διόδου VD2, παρέχονται στο μετρούμενο πηνίο Lx, το οποίο είναι συνδεδεμένο στους ακροδέκτες XS1 και XS2.

Μετά τον τερματισμό του επόμενου παλμού κατά τη διάρκεια μιας παύσης, λόγω της συσσωρευμένης ενέργειας του μαγνητικού πεδίου, το ρεύμα μέσω του πηνίου συνεχίζει να ρέει προς την ίδια κατεύθυνση μέσω της διόδου VD3, η μέτρησή του πραγματοποιείται από έναν ξεχωριστό ενισχυτή ρεύματος που συναρμολογείται σε τρανζίστορ T1, T2 και μια συσκευή δείκτη PA1. Ο πυκνωτής C7 εξομαλύνει τους κυματισμούς ρεύματος. Η δίοδος VD1 χρησιμεύει για τη δέσμευση του επιπέδου των παλμών που παρέχονται στο πηνίο.

Κατά τη ρύθμιση της συσκευήςείναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν τρία πηνία αναφοράς με επαγωγές 30, 300 και 3000 μH, τα οποία συνδέονται εναλλάξ αντί για L1, και η αντίστοιχη μεταβλητή αντίσταση R1, R2 ή R3 θέτει τον δείκτη του οργάνου στη μέγιστη διαίρεση κλίμακας. Κατά τη λειτουργία του μετρητή, αρκεί η βαθμονόμηση με μεταβλητή αντίσταση R4 στο όριο μέτρησης των 300 μH, χρησιμοποιώντας πηνίο L1 και ενεργοποιώντας τον διακόπτη SB1. Το μικροκύκλωμα τροφοδοτείται από οποιαδήποτε πηγή με τάση 4,5 - 5 V.

Η τρέχουσα κατανάλωση κάθε μπαταρίας είναι 6 mA. Δεν χρειάζεται να συναρμολογήσετε τον ενισχυτή ρεύματος για το χιλιοστόμετρο, αλλά συνδέστε ένα μικροαμπερόμετρο με κλίμακα 50 μA και εσωτερική αντίσταση 2000 Ohms παράλληλα με τον πυκνωτή C7. Η αυτεπαγωγή L1 μπορεί να είναι σύνθετη, αλλά τότε τα μεμονωμένα πηνία θα πρέπει να τοποθετούνται κάθετα ή όσο το δυνατόν πιο μακριά μεταξύ τους. Για ευκολία εγκατάστασης, όλα τα καλώδια σύνδεσης είναι εξοπλισμένα με βύσματα και οι αντίστοιχες υποδοχές τοποθετούνται στις σανίδες.

Τυπωμένα κυκλώματα

Πίνακας μετρητή. Άποψη από τους αγωγούς

Πίνακας μετρητή. Άποψη από τα μέρη

Radio Amator 2009 Νο. 1

Δύο διαγράμματα συσκευών για τη μέτρηση της επαγωγής δημοσιεύτηκαν σε ξένο ραδιοερασιτεχνικό περιοδικό. Λαμβάνοντας υπόψη ότι από το 1991 αυτό το περιοδικό δεν έχει παραδοθεί στην ΚΑΚ μέσω του συστήματος Soyuzpechat και τα σχήματα είναι εύκολο να επαναληφθούν, συνιστάται να εξοικειωθούν εν συντομία οι αναγνώστες του περιοδικού μαζί τους. Είμαι σίγουρος ότι τα διαγράμματα ενδιαφέρουν πρακτικά τους ραδιοερασιτέχνες.

Εικ.1.Διάγραμμα συσκευής μέτρησης αυτεπαγωγής

Σε πολλές περιπτώσεις πρακτικής δραστηριότητας ραδιοερασιτεχνών, είναι ενδιαφέρον για αυτούς, και σε ορισμένες περιπτώσεις απαραίτητο, να μετρήσουν την επαγωγή επαγωγέων ή παρόμοιων ραδιοφωνικών εξαρτημάτων που θα ήθελαν να χρησιμοποιήσουν στα σχέδιά τους. Στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, απλές βιομηχανικές συσκευές για αυτούς τους σκοπούς δεν είναι διαθέσιμες και πολύπλοκες και, κατά συνέπεια, ακριβές δεν είναι διαθέσιμες σε ένα ευρύ φάσμα ραδιοερασιτεχνών. Και στις δύο περιπτώσεις, η επαγωγή συνήθως μετράται χρησιμοποιώντας μια έμμεση μέθοδο. Μετατρέπεται σε σταθερή τάση «ισοδύναμη» με αυτήν, όπως γίνεται στο κύκλωμα στο Σχ. 1, ή σε τάση παλμού που εξαρτάται από τη συχνότητα - Εικ. 3. Ο κύριος ταλαντωτής κυκλώματος είναι κατασκευασμένος στο στοιχείο IC2-A (Εικ. 1). Ως IC2, χρησιμοποιήθηκε ένα μικροκύκλωμα τύπου CD4584, που περιείχε έξι σκανδάλες Schmitt. Αυτό το μικροκύκλωμα βρίσκεται στην αγορά του ραδιοφώνου, αλλά, δυστυχώς, δεν είναι πολύ διαδεδομένο στη χώρα μας αυτή τη στιγμή. Εάν προκύψουν δυσκολίες με την απόκτησή του, τότε καλό είναι να δοκιμάσετε να χρησιμοποιήσετε το εγχώριο μικροκύκλωμα 1564TL2 ή το εισαγόμενο 54NS14. Τα μικροκυκλώματα K561TL1 (1561TL1, 564TL1) είναι πολύ συνηθισμένα, αλλά είναι λιγότερο «χωριά» όσον αφορά τον αριθμό των σκανδαλών Schmitt σε μία συσκευασία - υπάρχουν μόνο τέσσερις από αυτές. Θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε δύο θήκες από αυτά τα μικροκυκλώματα. Οι είσοδοι και οι έξοδοι των μικροκυκλωμάτων IC2-B-IC2-D παραλληλίζονται. Αυτό έγινε για να αυξηθεί η έξοδος του κύριου ταλαντωτή, καθώς είναι φορτωμένος με επαγωγή χαμηλής αντίστασης Lk και αντίσταση R2. Η μετρούμενη αυτεπαγωγή συνδέεται με τις επαφές 1-2 του μπλοκ ακροδεκτών K3. Μέσω της αντίστασης RЗ, η τάση από τον επαγωγέα Lk τροφοδοτείται στην είσοδο ενός ζεύγους μετατροπέων IC2-E και IC2-F. Η έξοδος του τελευταίου από αυτούς τους μετατροπείς συνδέεται στο κύκλωμα ολοκλήρωσης R4C2. Αυτή η αλυσίδα εξομαλύνει τους κυματισμούς στην τάση εξόδου του IC2-F, έτσι ώστε στους ακροδέκτες 1-2 του μπλοκ εξόδου K2 να λαμβάνουμε σχεδόν μια τάση συνεχούς ρεύματος. Οποιοδήποτε βολτόμετρο υψηλής αντίστασης, για παράδειγμα ο ερασιτεχνικός ελεγκτής ραδιοφώνου DT830-B, συνδέεται σε αυτό το μπλοκ (K2). Η τάση 9 V που τροφοδοτεί ολόκληρη τη συσκευή παρέχεται στο μπλοκ K1. Στη συνέχεια σταθεροποιείται στα 5 V με 78L05 τύπου IC1. Στην πράξη, είναι δυνατή η χρήση άλλων τύπων σταθεροποιητών που έχουν ελαφρώς υψηλότερη τάση εξόδου, για παράδειγμα 7806 ή 7808.

Οι συντάκτες του άρθρου θεώρησαν σκόπιμο να αυξήσουν ελαφρώς το δυναμικό της κάτω πλάκας του πυκνωτή C2 στο κύκλωμα σε σχέση με το σώμα του κυκλώματος, φέρνοντάς το πιο κοντά στο δυναμικό της άνω πλάκας του πυκνωτή C2. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται ποτενσιόμετρο R2 και διαιρέτης τάσης R5R6.

Τώρα λίγα λόγια για τις παραμέτρους του μετρητή επαγωγής. Η συσκευή έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση της επαγωγής στην περιοχή από 200 µH έως 5 mH. Στην περίπτωση που ένας ραδιοερασιτέχνης χρειάζεται να μετρήσει την επαγωγή που είναι ελαφρώς διαφορετική από το καθορισμένο εύρος, μια τέτοια ευκαιρία, φυσικά, υπάρχει. Αρκεί να έχετε στην παροχή σας αρκετούς επαγωγείς με προμετρημένες παραμέτρους. Για παράδειγμα, έχοντας μια αυτεπαγωγή 200 μH, μπορείτε να συνδέσετε δοκιμαστικές επαγωγές έως 200 μH σε σειρά με αυτό και να μετρήσετε τη συνολική αυτεπαγωγή. Στη συνέχεια, αφαιρώντας 200 μΗ από το ληφθέν αποτέλεσμα μέτρησης, βρίσκουμε την τιμή της άγνωστης μικρής επαγωγής. Εάν η αναμενόμενη τιμή της μετρούμενης επαγωγής υποτεθεί ότι είναι μεγαλύτερη από 5 mH, τότε κατά τη διάρκεια των μετρήσεων είναι απαραίτητο να συνδέσετε έναν επαγωγέα βαθμονόμησης παράλληλα με αυτόν που δοκιμάζεται, για παράδειγμα, μια τιμή 5 mH. Το αποτέλεσμα της μέτρησης θα είναι μικρότερο από 5 mH και από αυτό θα χρειαστεί να υπολογιστεί η τιμή της αυτεπαγωγής που ελέγχεται. Είναι γνωστό ότι η συνολική αυτεπαγωγή δύο επαγωγέων που συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα αλλάζει με τον ίδιο τρόπο όπως κατά τη σύνδεση αντιστάσεων. Αυτή η αρχή της «επέκτασης» του εύρους μέτρησης του περιγραφόμενου μετρητή αυτεπαγωγής μπορεί και πρέπει να χρησιμοποιηθεί στην πράξη. Κατά τη ρύθμιση της συσκευής, το ποτενσιόμετρο P1 επιτυγχάνει ένδειξη 500 mV στον ελεγκτή DMM, εάν έχει συνδεθεί μια προμετρημένη και επιλεγμένη αυτεπαγωγή 5 mH στο μπλοκ βραχυκυκλώματος. Εάν συνδεθεί μια αυτεπαγωγή 1 mH στη συσκευή, το DMM θα δείξει 100 mV. Το ποτενσιόμετρο P2 ρυθμίζει την τάση εξόδου της συσκευής, μετρούμενη με DMM, στα 0 V, εάν κλείσετε τις ακίδες 1-2 του K3.

Εικ.2.Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος

Το σχήμα 2 δείχνει ένα σχέδιο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος της συσκευής και τη θέση των εξαρτημάτων σε αυτήν. Σε περίπτωση που ένας ραδιοερασιτέχνης δεν μπορεί να αγοράσει ένα μικροκύκλωμα τύπου CD4584 ή να πειραματιστεί με την αντικατάσταση αυτού του μικροκυκλώματος, συνιστάται να κάνει ένα κύκλωμα μετρητή αυτεπαγωγής σύμφωνα με το Σχ. 3.

Εικ.3.Κύκλωμα μετρητή αυτεπαγωγής

Για να εργαστείτε με αυτό το κύκλωμα θα χρειαστείτε έναν μετρητή συχνότητας - έναν μετρητή συχνότητας. Αυτή η συσκευή δεν είναι τόσο σπάνια, καθώς πολλοί ραδιοερασιτέχνες ενδιαφέρθηκαν προηγουμένως να κατασκευάσουν συνδυασμένες συσκευές βασισμένες σε ηλεκτρονικά ρολόγια. Διατηρώ μια συνδυασμένη συσκευή ως σπάνια - ένα ρολόι / μετρητή συχνότητας / μετρητή παλμών / μετρητή συχνότητας για το σήμα εισόδου του ραδιοφωνικού δέκτη με βάση την τοπική συχνότητα ταλαντωτή. Και το μέγεθος της «κομπίνας» δεν ξεπερνά τα δύο πακέτα τσιγάρα! Είναι αλήθεια, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η πηγή ενέργειας. Στο κύκλωμα του Σχ. 3, κατασκευάζεται ένας σταθερός πολυδονητής στο τσιπ IC1 τύπου NE555. Το σχέδιο είναι εξαιρετικά απλό. Το εύρος των μετρούμενων επαγωγών είναι από 500 μH έως 10 mH. Η τάση τροφοδοσίας εισόδου μπορεί να είναι, για παράδειγμα, 9...12 V. Σταθεροποιείται από ένα μικροκύκλωμα IC2 τύπου 78L05 σε επίπεδο 5 V. Η μετρούμενη αυτεπαγωγή Lk συνδέεται στους ακροδέκτες 1-2 K1. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της επαγωγής, τόσο μικρότερη είναι η συχνότητα ταλάντωσης του IC1. Εάν συνδέσετε μια αυτεπαγωγή 500 μH, τότε η συχνότητα της γεννήτριας θα πρέπει να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας το P1 στα 200 kHz. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι για συχνότητες παραγωγής άνω των 200 kHz, η γραμμικότητα (ακρίβεια) της λειτουργίας της συσκευής επιδεινώνεται. Εάν η μετρούμενη αυτεπαγωγή είναι συνδεδεμένη με τη συσκευή, τότε η τιμή της υπολογίζεται από τον τύπο:

L = 200 kHz/f (μετρηθείσα) x 500 μΗ.

Έτσι, για παράδειγμα, εάν ο μετρητής συχνότητας έδειξε συχνότητα 27 kHz κατά τη σύνδεση μιας άγνωστης επαγωγής σε ένα κύκλωμα, τότε η υπολογιζόμενη τιμή του θα είναι η εξής:

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

Το μέσο σφάλμα μέτρησης στο καθορισμένο εύρος αυτεπαγωγών με υψηλής ποιότητας διαμόρφωση του κυκλώματος δεν υπερβαίνει το 4%.

Εικ.4.Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος

Το σχήμα 4 δείχνει ένα σχέδιο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος της συσκευής και τη θέση των εξαρτημάτων του ραδιοφώνου σε αυτήν.

Βιβλιογραφία
1. Pripravek pro mereni indukcnosti // Amaterske RADIO. - 2008. - Νο. 7. - Σ.15-16.

E.L. Yakovlev, Uzhgorod

Στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, είναι συχνά απαραίτητο να μετρηθεί η χωρητικότητα ενός πυκνωτή ή η επαγωγή ενός πηνίου. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εξαρτήματα SMD που δεν έχουν σημάνσεις. Πολλά πολύμετρα έχουν μια λειτουργία για τη μέτρηση της χωρητικότητας, αλλά κατά τη μέτρηση μικρών χωρητικοτήτων, της τάξης των λίγων έως δεκάδων pF, το σφάλμα είναι συνήθως απαράδεκτα μεγάλο.

Δεν μπορούν όλα τα πολύμετρα να μετρήσουν την αυτεπαγωγή και, ομοίως, στις περισσότερες περιπτώσεις, το σφάλμα κατά τη μέτρηση μικρών αυτεπαγωγών είναι αρκετά μεγάλο. Υπάρχουν, φυσικά, ακριβείς διανυσματικοί μετρητές LC, αλλά το κόστος τους ξεκινά από 150 USD. Το ποσό για έναν Ρώσο ραδιοερασιτέχνη δεν είναι μικρό, ειδικά αν σκεφτεί κανείς ότι μια τέτοια συσκευή δεν χρειάζεται καθημερινά.

Υπάρχει μια λύση - να συναρμολογήσετε έναν μετρητή LC με τα χέρια σας. Το 2004, ανέπτυξα και κατασκεύασα μια τέτοια συσκευή. Η περιγραφή του δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Radio No. 7, 2004. Για περισσότερα από 10 χρόνια, αυτός ο μετρητής LC εκτελούσε σωστά τις λειτουργίες του, αλλά στη συνέχεια ο δείκτης απέτυχε. Η συσκευή χρησιμοποιούσε τη φθηνότερη και διαθέσιμη κατά τη στιγμή της ανάπτυξης ένδειξη LCD τύπου KO-4B. Αυτή τη στιγμή είναι εκτός παραγωγής και σχεδόν αδύνατο να βρεθεί.

Ως εκ τούτου, αποφάσισα να συναρμολογήσω μια νέα έκδοση του μετρητή LC χρησιμοποιώντας μια σύγχρονη βάση στοιχείων. Η αρχή λειτουργίας της συσκευής παραμένει η ίδια· βασίζεται στη μέτρηση της ενέργειας που συσσωρεύεται στο ηλεκτρικό πεδίο του πυκνωτή και στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου. Κατά τη μέτρηση, δεν χρειάζεται να χειριστείτε κανένα στοιχείο ελέγχου, απλά πρέπει να συνδέσετε το στοιχείο που μετράται και να διαβάσετε τις μετρήσεις από την ένδειξη.

Το σχηματικό διάγραμμα της συσκευής φαίνεται στο σχήμα. Τώρα το κόστος μιας πλακέτας Arduino είναι σχεδόν ίσο με το κόστος του ελεγκτή που είναι εγκατεστημένο σε αυτήν, επομένως χρησιμοποίησα την πλακέτα Arduino-Pro-Mini ως βάση. Τέτοιες πλακέτες διατίθενται σε δύο εκδόσεις - με τάση τροφοδοσίας 3,3 V και χαλαζία στα 8 MHz, καθώς και 5 V και 16 MHz. Σε αυτή την περίπτωση, μόνο η δεύτερη έκδοση είναι κατάλληλη - 5 V, 16 MHz. Ο δείκτης είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους σήμερα, WH1602A από το Winstar ή το αντίστοιχο. Έχει δύο γραμμές 16 χαρακτήρων.

Για να απλοποιήσω το κύκλωμα και τη σχεδίαση, χρησιμοποίησα έναν λειτουργικό ενισχυτή μίας τροφοδοσίας τύπου MCP6002, ο οποίος επιτρέπει τη λειτουργία με επίπεδα τάσης από το μηδέν έως την τάση τροφοδοσίας τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο. Στις αγγλόφωνες πηγές αυτό ονομάζεται "Rail-to-Rail Input/Output". Πιθανή αντικατάσταση για MCP6001, AD8541, AD8542 και άλλα, με ελάχιστη κατανάλωση ρεύματος, ικανή να λειτουργεί από μονοπολική πηγή 5 V. Κατά την αναζήτηση, χρησιμοποιήστε τις λέξεις-κλειδιά "Έξοδος εισόδου rail-to-rail".

Εάν υπάρχουν περισσότεροι από έναν ενισχυτές op-amp στη θήκη, οι αρνητικές είσοδοι όλων των αχρησιμοποίητων ενισχυτών πρέπει να συνδεθούν στη γείωση και οι θετικές είσοδοι στην παροχή +5 volt.

Το κύκλωμα μέτρησης με μικρές αλλαγές λαμβάνεται από την πρώτη έκδοση της συσκευής. Η αρχή της μέτρησης είναι η εξής. Το σήμα τάσης διέγερσης τετραγωνικού κύματος από τον ακροδέκτη D10 του Arduino (θύρα PB1 του μικροελεγκτή) παρέχεται στο τμήμα μέτρησης του κυκλώματος. Κατά τη διάρκεια του θετικού ημικύματος, ο μετρούμενος πυκνωτής φορτίζεται μέσω της αντίστασης R1 και της διόδου VD4, και κατά τη διάρκεια του αρνητικού ημικύματος εκφορτίζεται μέσω των R1 και VD3. Το μέσο ρεύμα εκφόρτισης, ανάλογο της μετρούμενης χωρητικότητας, μετατρέπεται σε τάση χρησιμοποιώντας τον λειτουργικό ενισχυτή DA1. Οι πυκνωτές C1 και C2 εξομαλύνουν τους κυματισμούς του.

Κατά τη μέτρηση της επαγωγής κατά τη διάρκεια ενός θετικού ημικύματος, το ρεύμα στο πηνίο αυξάνεται σε μια τιμή που καθορίζεται από την τιμή της αντίστασης R2 και κατά τη διάρκεια ενός αρνητικού μισού κύματος, το ρεύμα που δημιουργείται από το αυτοεπαγωγικό emf μέσω VD2 και R3, R4 παρέχεται επίσης στην είσοδο DA1. Έτσι, σε σταθερή τάση τροφοδοσίας και συχνότητα σήματος, η τάση στην έξοδο op-amp είναι ευθέως ανάλογη με τη μετρούμενη χωρητικότητα ή επαγωγή.

Αλλά αυτό ισχύει μόνο εάν η χωρητικότητα καταφέρει να φορτιστεί πλήρως κατά τη μισή περίοδο της τάσης διέγερσης και να αποφορτιστεί πλήρως κατά τη διάρκεια της άλλης μισής. Το ίδιο ισχύει και για την επαγωγή. Το ρεύμα σε αυτό πρέπει να έχει χρόνο να αυξηθεί στη μέγιστη τιμή και να πέσει στο μηδέν. Αυτό εξασφαλίζεται από την κατάλληλη επιλογή των χαρακτηριστικών R1...R4 και τη συχνότητα της τάσης διέγερσης.

Μια τάση ανάλογη με τη μετρούμενη τιμή από την έξοδο του op-amp μέσω του φίλτρου R9, C4 παρέχεται στο ενσωματωμένο ADC 10-bit του μικροελεγκτή - ακροδέκτης A1 του Arduino (θύρα PC1 του ελεγκτή). Η υπολογιζόμενη τιμή της αυτεπαγωγής ή της χωρητικότητας εμφανίζεται στην ένδειξη. Το κουμπί SB1 χρησιμοποιείται για τη διόρθωση μηδενικού λογισμικού, η οποία αντισταθμίζει την αρχική μηδενική μετατόπιση του οπ-ενισχυτή, καθώς και τη χωρητικότητα και την επαγωγή των ακροδεκτών και του διακόπτη SA1.

Για μεγαλύτερη ακρίβεια, η συσκευή διαθέτει 9 εύρη μέτρησης. Η συχνότητα της τάσης διέγερσης στην πρώτη περιοχή είναι 1 MHz. Σε αυτή τη συχνότητα, μετράται χωρητικότητα έως ~90 pF και επαγωγή έως ~90 μH. Σε κάθε επόμενο εύρος, η συχνότητα μειώνεται κατά 4 φορές, αντίστοιχα, το όριο μέτρησης επεκτείνεται κατά το ίδιο ποσό. Στην περιοχή 9, η συχνότητα είναι περίπου 15 Hz, η οποία παρέχει μετρήσεις χωρητικότητας έως ~5 μF και επαγωγής έως ~5 Hz. Το επιθυμητό εύρος επιλέγεται αυτόματα και μετά την ενεργοποίηση της τροφοδοσίας, η μέτρηση ξεκινά από το εύρος 9.

Κατά τη διαδικασία των περιοχών μεταγωγής, η συχνότητα της τάσης διέγερσης και το αποτέλεσμα της μετατροπής ADC εμφανίζονται στην κάτω γραμμή του δείκτη. Αυτές είναι πληροφορίες αναφοράς που μπορούν να βοηθήσουν στην αξιολόγηση της ορθότητας των μετρήσεων παραμέτρων. Λίγα δευτερόλεπτα μετά τη σταθεροποίηση των ενδείξεων, αυτή η γραμμή ένδειξης διαγράφεται ώστε να μην αποσπάται η προσοχή του χρήστη.

Το αποτέλεσμα της μέτρησης εμφανίζεται στην επάνω γραμμή. Η μετρούμενη τιμή τάσης από την έξοδο op-amp ερμηνεύεται ως χωρητικότητα ή επαγωγή ανάλογα με τη θέση του διακόπτη SA1.

Ο ρυθμιστής τάσης που είναι τοποθετημένος στην πλακέτα Arduino είναι πολύ χαμηλής ισχύος. Για να μην υπερφορτωθεί, η ισχύς για τον οπίσθιο φωτισμό του δείκτη παρέχεται μέσω της αντίστασης R11 απευθείας από το τροφοδοτικό της συσκευής. Ως τροφοδοτικό χρησιμοποιείται σταθεροποιημένος προσαρμογέας δικτύου 9...12 V με επιτρεπόμενο ρεύμα φορτίου τουλάχιστον 100 mA. Η δίοδος VD6 προστατεύει τη συσκευή από εσφαλμένη σύνδεση στο τροφοδοτικό με αντίστροφη πολικότητα. Η τιμή της αντίστασης R11 καθορίζεται από το ρεύμα των λυχνιών LED του οπίσθιου φωτισμού της ένδειξης, δηλ. την απαιτούμενη φωτεινότητα της λάμψης του.

Η μονάδα μέτρησης είναι τοποθετημένη σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος διαστάσεων 40x18 mm. Το σχέδιό του φαίνεται στο σχήμα. Όλες οι σταθερές αντιστάσεις και πυκνωτές είναι σε πακέτα επιφανειακής στήριξης μεγέθους 1206. Οι πυκνωτές C1 και C2 αποτελούνται από δύο 22 μF συνδεδεμένα παράλληλα. Δίοδοι VD1...VD4 - υψηλής συχνότητας με φράγμα Schottky. Οι αντιστάσεις κοπής R3, R5 και R10 είναι μικρού μεγέθους τύπου SP3-19 ή τα εισαγόμενα ανάλογα τους. DA1 τύπου MCP6002 σε συσκευασία SOIC.

Η ονομαστική αξία των δοχείων C1, C2 δεν πρέπει να μειωθεί. Ο διακόπτης εναλλαγής SA1 πρέπει να είναι μικρού μεγέθους και με ελάχιστη χωρητικότητα μεταξύ των επαφών.

Η πλακέτα Arduino, η πλακέτα του μπλοκ μέτρησης και η ένδειξη είναι τοποθετημένα στην κύρια πλακέτα. Περιέχει επίσης έναν ρυθμιστή αντίθεσης R10, μια δίοδο VD6, μια αντίσταση R11, πυκνωτές C5, C6, μια πρίζα και ένα κουμπί βαθμονόμησης SB1. Ο δείκτης και οι πυκνωτές είναι τοποθετημένοι στην πλευρά των τυπωμένων αγωγών, όλα τα άλλα είναι τοποθετημένα στην αντίθετη πλευρά.

Όλα αυτά στεγάζονται σε ένα περίβλημα διαστάσεων 120x45x35 mm, συγκολλημένο από φύλλο getinax. Οι ακροδέκτες για τη σύνδεση του στοιχείου που μετράται και του διακόπτη SA1 είναι τοποθετημένοι απευθείας στο περίβλημα. Οι αγωγοί του SA1 και των ακροδεκτών εισόδου πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντοί.

Το πρόγραμμα για τον ελεγκτή είναι γραμμένο σε C στο περιβάλλον CodeVisionAVR v2.05.0. Δεν είναι καθόλου απαραίτητος ο προγραμματισμός του Arduino σε ιδιόκτητο περιβάλλον. Μπορείτε να φορτώσετε οποιοδήποτε αρχείο HEX στον ελεγκτή χωρίς προγραμματιστή χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα XLoader. Ωστόσο, η πλακέτα Arduino-Pro-Mini δεν διαθέτει μετατροπέα USB-COM, επομένως θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν εξωτερικό μετατροπέα για προγραμματισμό. Δεν είναι ακριβό και στο μέλλον ένας τέτοιος μετατροπέας θα σας φανεί χρήσιμος. Συνιστώ λοιπόν να παραγγείλετε στο Aliexpress μαζί με την πλακέτα Arduino-Pro-Mini (5 V, 16 mHz) και μια μονάδα USB-COM για τον προγραμματισμό της.

Κατεβάστε το πρόγραμμα από τον ιστότοπο http://russemotto.com/xloader/ ή από τον σύνδεσμο στο τέλος αυτής της σελίδας από τον ιστότοπό μου και εγκαταστήστε το. Η εργασία με το πρόγραμμα είναι απλή και διαισθητική. Πρέπει να επιλέξετε τον τύπο πλακέτας - Nano (ATmega328)και εικονικός αριθμός θύρας COM. Ο ρυθμός baud των 57600 θα ρυθμιστεί αυτόματα, δεν χρειάζεται να τον αλλάξετε. Στη συνέχεια, καθορίζουμε τη διαδρομή προς το αρχείο υλικολογισμικού HEX, το οποίο βρίσκεται στο φάκελο "Exe" του έργου: ...\Exe\lcmeter_2.hex. Δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τα bits FUSE, είναι ήδη ρυθμισμένα και δεν υπάρχει τρόπος να τα χαλάσετε. Μετά από αυτό, κάντε κλικ στο κουμπί "Μεταφόρτωση" και περιμένετε μερικά δευτερόλεπτα μέχρι να ολοκληρωθεί η λήψη.

Φυσικά, η μονάδα USB-COM πρέπει πρώτα να συνδεθεί στη θύρα USB του υπολογιστή και να εγκατασταθεί ένα πρόγραμμα οδήγησης για αυτό, ώστε να οριστεί η εικονική θύρα COM στο σύστημα. Η κεφαλίδα προγραμματισμού στην πλακέτα Arduino πρέπει να συνδεθεί με τις αντίστοιχες ακίδες στην πλακέτα της μονάδας USB-COM. Δεν χρειάζεται να τροφοδοτήσετε εξωτερική τροφοδοσία στην πλακέτα κατά τη διάρκεια του προγραμματισμού, θα την λάβει από τη θύρα USB του υπολογιστή.

Για να ρυθμίσετε έναν μετρητή LC, είναι απαραίτητο να επιλέξετε πολλά πηνία και πυκνωτές εντός του εύρους μέτρησης της συσκευής που έχουν ελάχιστη ονομαστική ανοχή. Εάν είναι δυνατόν, οι ακριβείς τιμές τους θα πρέπει να μετρηθούν με βιομηχανικό μετρητή LC. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η κλίμακα είναι γραμμική, καταρχήν αρκούν ένας πυκνωτής και ένα πηνίο. Αλλά είναι καλύτερο να ελέγχετε ολόκληρο το εύρος. Τα τσοκ των τύπων DM και DP είναι κατάλληλα ως πηνία μοντέλου.

Ρυθμίζουμε τα ρυθμιστικά των αντιστάσεων R3 και R5 στη μεσαία θέση. Μετακινούμε το SA1 στη θέση μέτρησης χωρητικότητας, τροφοδοτούμε τη συσκευή (δεν είναι συνδεδεμένο τίποτα στους ακροδέκτες) και παρακολουθούμε το αποτέλεσμα της μετατροπής ADC σε συχνότητα 1 MHz. Αυτές οι πληροφορίες εμφανίζονται στην κάτω γραμμή της ένδειξης. Δεν πρέπει να είναι λιγότερα από 15 και όχι περισσότερα από 30.

Μετά από λίγα δευτερόλεπτα, η τιμή της μετρούμενης χωρητικότητας θα εμφανιστεί στην επάνω γραμμή. Εάν διαφέρει από 0,0 pF, πατήστε το κουμπί μηδενικής διόρθωσης και περιμένετε ξανά μερικά δευτερόλεπτα.

Μετά από αυτό, συνδέουμε μια τυπική χωρητικότητα στους ακροδέκτες εισόδου και, περιστρέφοντας το ρυθμιστικό R5, διασφαλίζουμε ότι οι ενδείξεις αντιστοιχούν στην πραγματική τιμή χωρητικότητας. Είναι βέλτιστο να πάρετε μια χωρητικότητα με ονομαστική τιμή στην περιοχή των 4700...5100 pF.

Στη συνέχεια συνδέουμε έναν πυκνωτή χωρητικότητας 2...3 pF στους ακροδέκτες και ελέγχουμε την ακρίβεια μέτρησης της χωρητικότητάς του. Εάν η μετρούμενη τιμή είναι μικρότερη από την πραγματική τιμή κατά περισσότερο από 0,5...1 pF, η μηδενική μετατόπιση του op-amp θα πρέπει να αυξηθεί. Για να γίνει αυτό, μειώνουμε την τιμή της αντίστασης R7. Η τάση στην έξοδο op-amp και το αποτέλεσμα ADC θα πρέπει να αυξηθούν. Εάν χρησιμοποιείται ενισχυτής εισόδου/εξόδου Rail-to-Rail, αρκεί μια μηδενική μετατόπιση περίπου 100 mV, η οποία αντιστοιχεί σε ένα αποτέλεσμα μετατροπής ADC περίπου 20 (δεν είναι συνδεδεμένο τίποτα στους ακροδέκτες εισόδου).

Η βαθμολογία μου R7 αποδείχθηκε ότι είναι 47 kOhm και το αποτέλεσμα ADC είναι 18...20.

Κατά τη βαθμονόμηση, δώστε προσοχή στο αποτέλεσμα της μετατροπής ADC που εμφανίζεται στην κάτω γραμμή της ένδειξης. Συνιστάται να χρησιμοποιείτε μια χωρητικότητα τέτοιας τιμής ως αναφορά, έτσι ώστε το αποτέλεσμα ADC να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στο ανώτερο όριο μέτρησης σε αυτό το εύρος. Η συσκευή μεταβαίνει στο επόμενο εύρος όταν το αποτέλεσμα ADC υπερβεί το 900. Έτσι, για να επιτευχθεί η υψηλότερη δυνατή ακρίβεια μέτρησης, η βαθμονόμηση θα πρέπει να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας μια χωρητικότητα αναφοράς για την οποία η τιμή ADC είναι στην περιοχή 700...850.

Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να ελέγξετε ολόκληρη την περιοχή και, εάν είναι απαραίτητο, να διευκρινίσετε τη θέση του κινητήρα R5, επιτυγχάνοντας ακρίβεια όχι χειρότερη από +/- 2...3%.

Έχοντας διαμορφώσει τη συσκευή σε λειτουργία μέτρησης χωρητικότητας, θα πρέπει να μετακινήσετε το SA1 στην κάτω θέση σύμφωνα με το διάγραμμα, να βραχυκυκλώσετε τις υποδοχές εισόδου και να πατήσετε το SB1. Μετά τη μηδενική διόρθωση, ένα πηνίο αναφοράς συνδέεται στην είσοδο και η αντίσταση R3 ορίζει τις απαιτούμενες ενδείξεις. Η τιμή του λιγότερο σημαντικού ψηφίου είναι 0,1 μH. Εάν δεν μπορούν να επιτευχθούν οι επιθυμητές μετρήσεις, η τιμή R4 θα πρέπει να αλλάξει.

Είναι απαραίτητο να προσπαθήσουμε να διασφαλίσουμε ότι το R2 και το άθροισμα (R3+R4) διαφέρουν όχι περισσότερο από 20%. Αυτή η ρύθμιση θα εξασφαλίσει περίπου την ίδια σταθερά χρόνου για «φόρτιση» και «εκφόρτιση» του πηνίου και, κατά συνέπεια, ένα ελάχιστο σφάλμα μέτρησης.

Ως αποτέλεσμα όλων αυτών των παραγόντων, οι ενδείξεις του οργάνου κατά τη μέτρηση της επαγωγής ορισμένων πηνίων μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από αυτό που θα δείξει ο διανυσματικός μετρητής LC. Εδώ θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ιδιαιτερότητες της αρχής της μέτρησης. Για πηνία χωρίς πυρήνα, για ανοιχτά μαγνητικά κυκλώματα και για σιδηρομαγνητικά μαγνητικά κυκλώματα με διάκενο, η ακρίβεια μέτρησης είναι αρκετά ικανοποιητική εάν η ενεργή αντίσταση του πηνίου δεν υπερβαίνει τα 20...30 Ohms. Αυτό σημαίνει ότι η αυτεπαγωγή όλων των πηνίων RF, των τσοκ, των μετασχηματιστών για μεταγωγή τροφοδοτικών κ.λπ. μπορεί να μετρηθεί αρκετά με ακρίβεια.

Αλλά κατά τη μέτρηση της επαγωγής πηνίων μικρού μεγέθους με μεγάλο αριθμό στροφών λεπτού σύρματος και κλειστό μαγνητικό κύκλωμα χωρίς διάκενο, ειδικά κατασκευασμένο από χάλυβα μετασχηματιστή, θα υπάρχει μεγάλο σφάλμα. Αλλά σε ένα πραγματικό κύκλωμα, οι συνθήκες λειτουργίας του πηνίου μπορεί να μην αντιστοιχούν στο ιδανικό που παρέχεται κατά τη μέτρηση της σύνθετης αντίστασης. Επομένως, είναι ακόμα άγνωστο ποιου οργάνου θα είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα.

Οι ραδιοερασιτέχνες που συμμετέχουν στην ανάπτυξη συσκευών HF και των κυκλωμάτων τους, συχνά κατά την εγκατάσταση επαγωγέων, περιελίξεων μετασχηματιστών, τσοκ, διαφόρων κυκλωμάτων με ομαδοποιημένες παραμέτρους κ.λπ., χρειάζονται μια συσκευή που τους επιτρέπει να μετρούν την επαγωγή με ακρίβεια και με ελάχιστο σφάλμα.
Σας παρουσιάζουμε τον μετρητή επαγωγής HENRYTEST.

Αυτή η συσκευή έχει σχεδιαστεί ειδικά για ραδιοερασιτέχνες και ειδικούς. Ωστόσο, η ευκολία χρήσης θα επιτρέψει ακόμη και στους αρχάριους να αποκτήσουν εξαιρετικά αποτελέσματα μετρήσεων. Η υψηλή ποιότητα μέτρησης επιτυγχάνεται μέσω της ατομικής βαθμονόμησης και του αρχικού εσωτερικού λογισμικού, που μειώνει το σφάλμα μέτρησης στο 1/1000.

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές διαφορετικές εξελίξεις στους μετρητές συχνότητας και στις ηλεκτρονικές ζυγαριές. Με τα χρόνια, ραδιοερασιτέχνες και επαγγελματίες παρατήρησαν την εξέλιξή τους από μια ογκώδη και απαιτητική μονάδα που χρησιμοποιεί άκαμπτη λογική σε συμπαγείς, οικονομικές συσκευές συναρμολογημένες σε μικροελεγκτές. Ταυτόχρονα, βασικά, τα περισσότερα από αυτά είναι αρκετά παρόμοια στο σχεδιασμό και διαφέρουν μόνο ως προς το όνομα των μικροελεγκτών από τους οποίους συναρμολογήθηκαν.

Έτσι, ένα από τα πιο δημοφιλή θέματα ανάπτυξης είναι διάφοροι συνδυασμοί μετρητών για επαγωγή (ενρίμετρο), χωρητικότητα (φαραδίμετρο), αντίσταση (ωμόμετρο) και συχνότητα (συχνόμετρο). Ωστόσο, οι περισσότεροι μετρητές επαγωγής, ακόμη και αυτοί που κατασκευάζονται σε μικροελεγκτές, εξακολουθούν να έχουν κάποιο σφάλμα μέτρησης που σχετίζεται τόσο με τη μέθοδο μέτρησης όσο και με την ποιότητα της συσκευής.

Αφήνοντας την κατασκευή και τα εξαρτήματα της συσκευής στη συνείδηση ​​του προγραμματιστή, θα επισημάνουμε διάφορες μεθόδους για τη μέτρηση της επαγωγής. Τόσο συχνά που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση σχετικά μεγάλων αυτεπαγωγών (από 0,1 έως 1000 H), η μέθοδος "βολτόμετρο - αμπερόμετρο" δίνει σφάλμα 2-3%. Όταν χρησιμοποιείτε τη μέθοδο υπολογισμού της γέφυρας, με μια γέφυρα μέτρησης εναλλασσόμενου ρεύματος σε διάφορες συχνότητες πλήρης με τυπική χωρητικότητα και μερικές φορές επίσης επαγωγή, το σφάλμα μπορεί να είναι 1-3%. Στη μέθοδο υπολογισμού συντονισμού, με βάση τη χρήση των ιδιοτήτων συντονισμού ενός ταλαντευτικού κυκλώματος που σχηματίζεται από τη μετρούμενη επαγωγή L και την χωρητικότητα αναφοράς C, το σφάλμα μπορεί να είναι 2-5%. Επίσης, ένα μικρό σφάλμα μέτρησης προστίθεται από τη μεταβολή της θερμοκρασίας της συσκευής μέτρησης κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Στην ανάπτυξή μας, αυτό το σφάλμα ελαχιστοποιείται και σε αυτό εμπλέκονται τόσο η ίδια η συσκευή όσο και το αναπτυγμένο λογισμικό.

Στις μέρες μας, η τάση χρήσης υπολογιστή στην ανάπτυξη συσκευών ραδιοσυχνοτήτων και των κυκλωμάτων τους κερδίζει δυναμική. Για αυτό, σας προσφέρουμε τον μετρητή επαγωγής μας, ο οποίος, όταν συνδέεται μέσω τυπικής θύρας USB σε υπολογιστή ή φορητό υπολογιστή, παρέχει εξαιρετική ποιότητα μέτρησης με ελάχιστο σφάλμα. Επιπλέον, η απουσία πρόσθετων πηγών ενέργειας που επηρεάζουν την ακρίβεια μέτρησης, την ασφάλεια κατά την εργασία με υπολογιστή, την ευκολία λειτουργίας, την ακρίβεια των τύπων υπολογισμού και τα γρήγορα αποτελέσματα εγγυώνται την ποιότητα της μέτρησης. Έτσι, στο εύρος μέτρησης από 1 ngn έως 10 ng, η ακρίβεια φτάνει το 0,1% και αυτό επιτυγχάνεται με την καταμέτρηση κάθε 1 ng κατά τον υπολογισμό.

Η χρήση του μετρητή μας HENRYTEST είναι πολύ απλή, συνδέοντάς τον στον υπολογιστή σας με το παρεχόμενο καλώδιο USB και έχοντας προηγουμένως εγκαταστήσει το παρεχόμενο λογισμικό μία φορά, τότε απλά πρέπει να διορθώσετε και τα δύο άκρα του μετρούμενου κυκλώματος στον μετρητή μας HENRYTEST και να πατήσετε το "TEST κουμπί ” στον υπολογιστή. Μέσα σε 5 δευτερόλεπτα θα λάβετε το αποτέλεσμα.

Κατά την κατασκευή και τη διαμόρφωση διαφόρων ραδιοεξοπλισμών, συχνά υπάρχει ανάγκη μέτρησης της επαγωγής. Τα περισσότερα σύγχρονα πολύμετρα είτε δεν διαθέτουν καθόλου τρόπο μέτρησης αυτεπαγωγής είτε δεν παρέχουν τη δυνατότητα μέτρησης μικρών επαγωγών που χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό VHF.

Η προτεινόμενη συσκευή σάς επιτρέπει να μετράτε την επαγωγή σε πέντε υποπεριοχές: 0-1, 0-10, 0-100, 0-1000, 0-10000 μH (βλ. σχήμα). Ο μετρητής αυτεπαγωγής περιέχει μια τετράγωνη γεννήτρια παλμών (DD1.1, DD1.2), μια βαθμίδα buffer (DD1.3) και ένα κύκλωμα μέτρησης (PA1, R7...R11, VD1...VD4). Για να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη ακρίβεια μέτρησης σε αυτές τις υποπεριοχές, χρησιμοποιείται σταθεροποίηση συχνότητας χαλαζία. Η χρήση ενός τσιπ CMOS νέας γενιάς εξασφάλισε υψηλή απόδοση της συσκευής και απλοποίησε τον σχεδιασμό της χάρη στη χρήση αυτόνομης παροχής ρεύματος.
Κατά τη ρύθμιση της συσκευής, πηνία αναφοράς με επαγωγές που αντιστοιχούν στη μέση και μέγιστη τιμή κλίμακας κάθε υποπεριοχής συνδέονται εναλλάξ στις υποδοχές X1, X2. Επιλέγοντας χωρητικότητες και αντιστάσεις, επιτυγχάνεται κατάλληλη απόκλιση του βέλους της κεφαλής μέτρησης στο μέσο της κλίμακας ή στην ακραία διαίρεση της.

Λογοτεχνία RADIOAMATOR 8.2000

• Παρόμοια άρθρα

Είσοδος χρησιμοποιώντας:

Τυχαία άρθρα

• 05.10.2014

  Αυτός ο προενισχυτής είναι απλός και έχει καλές παραμέτρους. Αυτό το κύκλωμα βασίζεται στο TCA5550, που περιέχει έναν διπλό ενισχυτή και εξόδους για έλεγχο και εξισορρόπηση έντασης, πρίμα, μπάσα, ένταση, ισορροπία. Το κύκλωμα καταναλώνει πολύ λίγο ρεύμα. Οι ρυθμιστές πρέπει να βρίσκονται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο τσιπ για να μειωθούν οι παρεμβολές, οι παρεμβολές και ο θόρυβος. Βάση στοιχείων R1-2-3-4=100 Kohms C3-4=100nF…

• 16.11.2014

  Το σχήμα δείχνει το κύκλωμα ενός απλού ενισχυτή 2 watt (στερεοφωνικό). Το κύκλωμα συναρμολογείται εύκολα και έχει χαμηλό κόστος. Τάση τροφοδοσίας 12 V. Αντοχή φορτίου 8 Ohms. Σχέδιο PCB κυκλώματος ενισχυτή (στερεοφωνικό)

• 20.09.2014

  Η σημασία του είναι διαφορετική για διαφορετικά μοντέλα σκληρού δίσκου. Σε αντίθεση με τη μορφοποίηση υψηλού επιπέδου - τη δημιουργία κατατμήσεων και δομών αρχείων, η μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου σημαίνει βασική διάταξη των επιφανειών του δίσκου. Για πρώιμους σκληρούς δίσκους που παρέχονται με καθαρές επιφάνειες, αυτή η μορφοποίηση δημιουργεί μόνο τομείς πληροφοριών και μπορεί να εκτελεστεί από τον ελεγκτή σκληρού δίσκου υπό τον έλεγχο του κατάλληλου προγράμματος. ...