Закрыть

Как измерить индуктивность катушки в домашних условиях: ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

Содержание

Как замерить индуктивность катушки мультиметром

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

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

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло.

Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами.

Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний.

Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Измеритель индуктивности для мультиметра

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

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде.

Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки

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

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363.

Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей.

Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h31Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

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

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

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%.

Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

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

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

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

Корпус приставки к мультиметру

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

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

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн).

Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%.

По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

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

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

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

Сегодня на рынке много сравнительно дешевых цифровых мультиметров измеряющих сопротивления в широких пределах и емкости конденсаторов до 20 мкФ и более. Однако приборы, измеряющие индуктивности сравнительно дороги, да и нужны они не каждый день.

Электрику-ремонтнику довольно частот приходится измерять индуктивность катушек реле, обмоток трансформаторов и т. п. для определения их исправности. При этом самостоятельное изготовление прибора или приставки для измерения индуктивности затрудняется том, что для него требуется источника питания и частотомер для настройки генератора. Надо отметить, что в таких приборах (приставках) предлагаемых в различных источниках стабильность частоты и амплитуды генератора не высока. Отсюда и точность измерений также не высока.

Предлагается предельно простой прибор на базе компьютера и цифрового вольтметра позволяющий измерять индуктивности от 10 мкГн до 1 Гн и емкости от 10 пФ до 1 мкФ с достаточно высокой точностью, которая определяется точностью вольтметра.

Как известно, импеданс индуктивности описывается формулой:

Перепишем формулу следующим образом:

ZL = kL где k = 2πf коэффициент пропорцио­нальности.

Для упрощения процесса измерения, рассчитаем f таким образом чтобы k равнялся ровно 100000:

f = к/2π = 100000/6,2831853 = 15915,4943 Гц.

Как видим, для k = 10000 необходима частота 1591,5 Гц, а для k = 1000 — 159,15 Гц.

Принцип работы измерителя индуктивностей показан на рис.1, а на рис.2 — измерителя емкости. В обоих случаях компьютер (точнее его зву­ковая карта) выступает в качестве генератора высокостабильного по частоте и напряжению тестового сигнала, а мультиметр — в качестве вольтметра переменного тока.

Если сопротивление источника сигнала превышает сопротивление нагрузки в 10 раз и более можно считать что данный источник сигнала является источником тока. Для выполнения этого условия, комплексное сопротивление измеряемой индуктивности не должно превышать 1/10 резистора R1.

Выходное напряжение генератора должно быть равно 1 В (действующее значение), при этом напряжение на измеряемой индуктивности не должно превышать 100 мВ.

Милливольтметр U2 используется на пределе 100 мВ. В качестве источника сигнала используется звуковая карта компьютера (ноутбука). При этом, в качестве тестовых сигналов используются wav-файлы записанные с помощью аудиоредактора (например, GoldWav) с уровнем 0 дБ. Выходное напряжение звуковой карты как правило несколько больше 1 В. Требуемое напряжение выставляют регулятором громкости. Если оно все же меньше 1 В (что может быть в некоторых ноутбуках), то придется использовать поправочный коэффициент, что вносит некоторые неудобства при измерениях. Предположим выходное напряжение звуковой карты равно 0,91 В. В этом случае поправочный коэффициент равен k = 1/0,91 = 1,1.

Упрощенный вариант прибора показан на рис.З, на котором включенный как вольтметр цифровой мультиметр с автоматическим переключением диапазонов показан как стрелочный прибор.

Пределы измерения с помощью этого прибора сведены в таблицу.

Для оперативного переключения резисторов можно использовать переключатель на 3 положения. Пределы измерения можно расширить если дополнительно использовать резисторы 100 кОм и 1 МОм.

При показаниях вольтметра меньше 10 мВ и больше 100 мВ для повышения точности измерений следует перейти на другой диапазон. Это может быть сделано двумя способами: изменением частоты и переключением номинала резистора.

Если при измерении индуктивности напряжение на проверяемой индуктивности больше 100 мВ, то необходимо увеличить резистор или снизить частоту сигнала и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Если при измерении емкости показания прибора больше 100 мВ, то необходимо уменьшить резистор или повысить частоту и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Частота тест сигнала, Гц Диапазон измерения индуктивностей и емкостей при сопротивлении резистора R1
100 10к
15915 10…100 мкГн 0,1…1 мГн 1…10 мГн
1…10 нф 100…1000 пф 10…100 пф
1591,5 0,1…1 мГн 1…10 мГн 10…100 мГн
10…100 нФ 1…10 нф 10…1000пФ
159,15 1…10 мГн 10…100 мГн 0,1…1 Гн
0,1…1 мкФ 10…100 нф 1…10 нф

Конструкция упрощенного измерителя

Для его изготовления понадобится кабель с разъемом minijack, например, от вышедших из строя телефонов плеера. Если требуется измеритель индуктивности в пределах 0,1… 100 мГн то можно обойтись всего одним резистором 1 кОм и тремя файлами указанных выше сигналов.

На рис.4 показан такой измеритель с двумя резисторами типа СМД номиналами 1 кОм и 10 кОм, при этом пределы измерения расширяются на порядок.

Автор: Александр Петров, г. Могилев

Измерение индуктивности и емкости с помощью мультиметра и компьютера — Меандр — занимательная электроника

Сегодня на рынке много сравнительно дешевых цифровых мультиметров измеряющих сопротивления в широких пределах и емкости конденсаторов до 20 мкФ и более. Однако приборы, измеряющие индуктивности сравнительно дороги, да и нужны они не каждый день.

Электрику-ремонтнику довольно частот приходится измерять индуктивность катушек реле, обмоток трансформаторов и т. п. для определения их исправности. При этом самостоятельное изготовление прибора или приставки для измерения индуктивности затрудняется том, что для него требуется источника питания и частотомер для настройки генератора. Надо отметить, что в таких приборах (приставках) предлагаемых в различных источниках стабильность частоты и амплитуды генератора не высока. Отсюда и точность измерений также не высока.

Предлагается предельно простой прибор на базе компьютера и цифрового вольтметра позволяющий измерять индуктивности от 10 мкГн до 1 Гн и емкости от 10 пФ до 1 мкФ с достаточно высокой точностью, которая определяется точностью вольтметра.

Как известно, импеданс индуктивности описывается формулой:

ZL = 2πf L .

Перепишем формулу следующим образом:

ZL = kL где k = 2πf коэффициент пропорцио­нальности.

Для упрощения процесса измерения, рассчитаем f таким образом чтобы k равнялся ровно 100000:

f = к/2π = 100000/6,2831853 = 15915,4943 Гц.

Как видим, для k = 10000 необходима частота 1591,5 Гц, а для k = 1000 — 159,15 Гц.

Принцип работы измерителя индуктивностей показан на рис.1, а на рис.2 — измерителя емкости. В обоих случаях компьютер (точнее его зву­ковая карта) выступает в качестве генератора высокостабильного по частоте и напряжению тестового сигнала, а мультиметр — в качестве вольтметра переменного тока.

Рис. 1

Если сопротивление источника сигнала превышает сопротивление нагрузки в 10 раз и более можно считать что данный источник сигнала является источником тока. Для выполнения этого условия, комплексное сопротивление измеряемой индуктивности не должно превышать 1/10 резистора R1.

Рис. 2

Выходное напряжение генератора должно быть равно 1 В (действующее значение), при этом напряжение на измеряемой индуктивности не должно превышать 100 мВ.

Милливольтметр U2 используется на пределе 100 мВ. В качестве источника сигнала используется звуковая карта компьютера (ноутбука). При этом, в качестве тестовых сигналов используются wav-файлы записанные с помощью аудиоредактора (например, GoldWav) с уровнем 0 дБ. Выходное напряжение звуковой карты как правило несколько больше 1 В. Требуемое напряжение выставляют регулятором громкости. Если оно все же меньше 1 В (что может быть в некоторых ноутбуках), то придется использовать поправочный коэффициент, что вносит некоторые неудобства при измерениях. Предположим выходное напряжение звуковой карты равно 0,91 В. В этом случае поправочный коэффициент равен k = 1/0,91 = 1,1.

Упрощенный вариант прибора показан на рис.З, на котором включенный как вольтметр цифровой мультиметр с автоматическим переключением диапазонов показан как стрелочный прибор.

Рис. 3

Пределы измерения с помощью этого прибора сведены в таблицу.

Для оперативного переключения резисторов можно использовать переключатель на 3 положения. Пределы измерения можно расширить если дополнительно использовать резисторы 100 кОм и 1 МОм.

При показаниях вольтметра меньше 10 мВ и больше 100 мВ для повышения точности измерений следует перейти на другой диапазон. Это может быть сделано двумя способами: изменением частоты и переключением номинала резистора.

Если при измерении индуктивности напряжение на проверяемой индуктивности больше 100 мВ, то необходимо увеличить резистор или снизить частоту сигнала и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Если при измерении емкости показания прибора больше 100 мВ, то необходимо уменьшить резистор или повысить частоту и наоборот при напряжении менее 10 мВ.

Частота тест сигнала, Гц Диапазон измерения индуктивностей и емкостей при сопротивлении резистора R1
100 10к
15915 10…100 мкГн 0,1…1 мГн 1…10 мГн
1…10 нф 100…1000 пф 10…100 пф
1591,5 0,1…1 мГн 1…10 мГн 10…100 мГн
10…100 нФ 1…10 нф 10…1000пФ
159,15 1…10 мГн 10…100 мГн 0,1…1 Гн
0,1…1 мкФ 10…100 нф 1…10 нф

Конструкция упрощенного измерителя

Для его изготовления понадобится кабель с разъемом minijack, например, от вышедших из строя телефонов плеера. Если требуется измеритель индуктивности в пределах 0,1… 100 мГн то можно обойтись всего одним резистором 1 кОм и тремя файлами указанных выше сигналов.

На рис.4 показан такой измеритель с двумя резисторами типа СМД номиналами 1 кОм и 10 кОм, при этом пределы измерения расширяются на порядок.

Рис. 4

Автор: Александр Петров, г. Могилев

Цифровой мультиметр VC9808

 Цифровой мультиметр VC9808

Цифровой мультиметр VC9808

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

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

Постоянное напряжение

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

200мВ

0,1мВ

± 0,5% ± 4D

1мВ

20В

10мВ

200В

100мВ

1000В

± 0,8% ± 5D

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

Переменное напряжение

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

200мВ

0,1мВ

± 1,2% ± 4D

1мВ

± 1,0% ± 4D

20В

10мВ

200В

100мВ

700В

± 1,5% ± 5D

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

Постоянный ток

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2мА

1мкА

± 0,8% ± 4D

20мА

10мкА

200мА

100мкА

±1,2% ± 4D

20А

10мА

± 2,0% ± 4D

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

Переменный ток

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2мА

1мкА

± 1,2% ± 4D

20мА

10мкА

200мА

100мкА

± 2,0% ± 5D

20А

10мА

± 3,0% ± 10D

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

Сопротивление

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

200W

0,1W

± 1,0% ± 4D

2KW

1W

± 0,8% ± 4D

20KW

10W

200KW

100W

2MW

1KW

20MW

10KW

± 2,0% ± 4D

2000MW

1МW

± 5,0% ± 10D

Защита от перегрузки: 250В эффективного значения на всех диапазонах

Емкость конденсаторов

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

20нФ

10пФ

± 2,5% ± 5D

200нФ

100пФ

2мкФ

1нФ

20мкФ

10нФ

200мкФ

100нФ

± 5,0% ± 4D

Защита от перегрузки: вход не защищен

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

-40°С — 400°С

1°С

±(0,8%+4D)

400°С — 1000°С

1°С

±(1,5%+15D)

Используется термопара К-типа

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2КГц

0,1Гц

± 0,5% ± 4D

20КГц

1Гц

200КГц

10Гц

2МГц

100Гц

20МГц

10КГц

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

Индуктивность

Диапазон

Разрешающая способность

Точность при 18°C — 28°C

2мГ

1мкГ

± 2,5% ± 5D

20мГ

10мкГ

200мГ

100мкГ

1мГ

20Г

10мГ

± 5,0% ± 4D

Защита от перегрузки: вход не защищен

Прозвонка соединений

Диапазон

Описание

При сопротивлении цепи менее 30Ом звучит сигнал зуммера

Защита от перегрузки: 250В
 

Как обнаружить короткозамкнутые витки — ООО «УК Энерготехсервис»

Вероятно, многие замечали, проверяя целостность обмоток электродвигателей, трансформаторов, дросселей с помощью тестера, что если разорвать цепь катушка индуктивности-тестер, а затем тут же случайно коснуться выводов катушки, то можно почувствовать слабый электроудар. Можно этому эффекту не придать никакого значения, можно подумать о том, что вероятно проявляется ЭДС самоиндукции катушки, а можно и призадуматься: а нельзя ли как-то из этого извлечь пользу?

Оказалось, что можно, т.к. ЭДС самоиндукции катушки индуктивности представляет собой вполне конкретный бросок напряжения, амплитуда которого зависит от напряжения питания разрываемой цепи, от индуктивности катушки и от ее добротности.

При экспериментальной проверке выяснилось, что если параллельно проверяемой катушке подключить неоновую лампочку типа ТН-0,2, ТН-0,3 и т.п.

, то при разрыве цепи источник питания-катушка ЭДС самоиндукции катушки вызывает вспышки неоновой лампочки, которые тем ярче, чем выше напряжение питания проверяемой цепи, индуктивность катушки и ее добротность.

Именно этому условию отвечают сетевые обмотки силовых трансформаторов, просто высоковольтные обмотки трансформаторов, обмотки дросселей со значительной индуктивностью, обмотки электродвигателей, т.е.

именно те узлы электрооборудования, которые наиболее подвержены выходу из строя из-за электрических перегрузок, приводящих к перегреву обмоток, нарушению изоляции между витками обмотки и появлению короткозамкнутых витков. К.з. витки могут появиться и из-за механических повреждений обмоток.

Но в любом случае при их появлении катушка индуктивности (обмотка) резко снижает свою добротность, уменьшается ее сопротивление токам промышленной частоты и она будет нагреваться выше допустимого значения, т.е.станет непригодной к дальнейшему использованию.

Оказалось, что если собрать испытательную схему, приведенную на рисунке, то исправные катушки индуктивности при разрыве цепи питания (нажатии на кнопку) дают яркие вспышки неоновой лампочки.

А если в катушке индуктивности имеются короткозамкнутые витки, то вспышек илинет вовсе, или они очень слабые.

Именно этот эффект является полезным, ибо он позволяет выявлять негодные, подлежащие выбраковке или ремонту электроизделия.

Очевидно, что обмотки, намотанные толстым проводом и имеющие малое количество витков, т.е. малую индуктивность, проверить этим способом не удастся — даже исправные катушки не будут давать вспышек неоновой лампочки. Это нужно учитывать, чтобы не сделать ошибочных выводов.

Но для катушек индуктивности, имеющих омическое сопротивление постоянному току порядка десятков-сотен Ом и более, данная схема выявления короткозамкнутых витков очень удобна. Разъем Х1 может быть любого типа и предназначен для подключения источника постоянного напряжения. Величина напряжения питания не критична и может находиться в пределах 3 — 24 В , т.е.

можно использовать любые имеющиеся под рукой батарейки или аккумуляторы. Тумблер S1 служит для отключения прибора при длительных перерывах в работе. Лампа HL1 может быть любого типа на напряжение не ниже чем Епит. Она нужна для контроля подачи напряжения питания на схему (для предупреждения ошибочных выводов о непригодности испытываемой катушки).

Полезно рядом с проверяемыми катушками иметь заведомо исправную катушку того же типа для сравнительного контроля. Кнопка S2 может быть любого типа и служит для разрыва цепи питания при проверке катушки. Резистор R1 Тр.(Др.) служит для ограничения тока, протекающего через неоновую лампочку HL2.

Х2, ХЗ -штыри типа LU4 с надетыми на них зажимами типа , которые с припаянными к ним гибкими проводниками подключаются непосредственно к выводам проверяемой катушки индуктивности.Собранный без ошибок прибор в настройке не нуждается. Его можно разместить в любом малогабаритном корпусе.

Хочу обратить внимание начинающих радиолюбителей, что данный способ проверки катушек индуктивности на отсутствие или наличие короткозамкнутых витков ни в коем случае нельзя использовать для проверки радиочастотных катушек, ибо могут размагнититься подстроечные сердечники или даже перегореть проводники катушек.

Две схемы прибора для проверки межвиткового замыкания у катушек индуктивности и трансформаторов

Схема межвиткового тестора и его работа довольна проста и доступна для сборки даже начинающими электронщиками.

Благодаря этому прибору сможно проверить практически любые трансформаторы, генераторы, дроссели и катушеки индуктивности номиналом от 200 мкГн до 2 Гн.

Индикатор способен определить не только целостность исследуемой обмотки, но и отлично выявляет межвитковое замыкание, а кроме того им можно проверить p-n переходы у кремниевых полупроводниковых диодов.

Короткозамкнутые витки в трансформаторе: описание, схемы

Короткозамкнутые витки в трансформаторе — явление, вызывающее изменение магнитного потока, противодействующего или искривляющего постоянный поток. Это общая функция, но также он приводит к тому, что накопленная энергия рассеивается в магнитопровода. Для некоторых устройствах важно, чтоб явления были обнаружены и удалены.

Короткозамкнутый виток в трансформаторе: что это такое?

Короткозамкнутый дефект представляет собой нарастание потока магнитной энергии. Происходит это при включении электромагнита при средних показателях напряжения трансформатора. Падение потока наблюдается при отключении.

Находится на двух стержнях сердечника. Но в зависимости от конструктивных узлов и характеристик трансформатора изменяется.

Особенность его в том, что складываться основным энергетическим потоком. Устанавливается параметр в сторону отставания, при этом угол, наблюдаемый между первичным и вторичным токами, уменьшается. При этом изменяется не только величина потока, но фаза, что является важным показателем. В обязательном порядке используются специальные механизмы для определения этого угла.

Механизм образования витков

Механизм образования завихрений в трансформаторе стандартный для любых типов оборудования.

Общий поток при прохождении делится на первый поток, который распределяется по плоскостям, которые не охвачены витками полюса. Второй поток электромагнита находится на плоскости, которая принадлежит кв.

На втором образуется ЭДС, приводящая к токовому импульсу. При этом возникает определенного значения угол, который определяется индуктивностью.

Одновременно с прохождением потока возникает сила притяжения. Она складывается из двух составляющих, которые сдвинуты во времени.

Пульсация (амплитудные соотношения) определяется сугубо углом сдвига, который возникает между двумя потоками в области действия. Угол никогда не превышает значение 90 градусов.

Обычно его значение лежит между 50 и 80 градусами. Объясняется это тем, что достигнуть сдвига потоков на прямой угол невозможно.

Чем опасно появления короткозамкнутых витков в обмотке трансформатора

Появление на обмотке считается дефектом оборудования, которое следует устранять. Электротехническая схема указывает, что подтвержденной частью обмотки является первичная. Та, на которой есть они, является вторичной. Для устранения дефектов используются методики, основанные на знании о параметрах возникающей магнитной связи между частями обмотки.

Действие напряжения импульса неразрывно связно не только с поврежденной частью обмотки. Воздействие влияет на работу первичной части, которая дефектов не имеет. Проявляется действие короткозамкнутых контуров прежде всего в резких и ничем не обусловленных скачках напряжения. Обратите внимание, что:

  • для устранения проблемы необходим расчет параметров витка;
  • если характеристики первичного и вторичного витков похожи, то скачок напряжения будет максимальным;
  • идентичные характеристики витков приводят к увеличению рассеивающего коэффициента.

В результате наличия витков короткозамкнутого контура возникают скачки напряжения. Но это не единственная серьезная проблема, требующая рассмотрения и решения. Поражается вторичная обмотка из-за рассеивания магнитного потока, возникает короткое замыкание в этой части.

Явление грозит выходом их строя конструктивных узлов механизма и тех приборов, которые оно питает (по крайней мере одновременное их отключение от сети или переброс в атомический режим работы от аккумуляторов). Также возникает опасность поражения электрическим током.

Безусловно, диагностика трансформатора (обязательная визуальная и при помощи прибора) является обязательным методом безопасности на производстве.



Как обнаружить короткозамкнутые витки

Обнаружение должно стать первостепенной задачей. Эти негативные явления проявляются в половине случаев при самостоятельной сборке трансформатора, в большей части при изготовлении контурных катушек и дросселей.

Выявит и устранить дефект обязательно, так как имеющийся недостаток скажется отрицательным образом на эффективности устройства, приведет к поломке, которую тяжело починить, вызывает риск безопасности сотрудника, обслуживающего прибор.

Определение происходит по внешним признакам первоначально. Если наблюдаются видимые изменения технических показателей без причин на это, слышно потрескивание, то следует провести диагностику. Причинами возникновения являются дефекты катушки.

Например, наложение перекрестным, а не симметричным образом витков, пользование намотки низкого качества от непроверенного производителя, повреждение изоляции в ходе работ или при перемещении прибора, механических повреждениях. Но действенным способом нахождения витка является неиспользование электронных приборов.

Только с их помощью можно определить источник поражения обмотки, выявить его характеристики.

Какой прибор используют для обнаружения

Короткозамкнутый виток не обнаруживаются при помощи омметра в стандартных по комплектации трансформаторах. Используется осциллограф с большой точностью.

Специалист собирает компактное устройство самостоятельно или же выставляет необходимые характеристики на стандартном. Собирается по схеме с использованием резистора (сопротивление минимум 10 Ом), обмотки, которая подлежит исследованию.

Прибор для определения короткозамкнутых витков по своей сути является генератором звуковой частоты, функционирующим беспрерывно. Отвечает за генерацию резистов, при этом если установить катушку трансформатора на основание прибора, то явление генерации по физическим причинам остановится. Устройство покажет, что есть дефекты тем, что отключит светодиод, перестанет работать.

Собрать прибор можно в домашних условиях. Понадобится ферритный стержень, провод (выбирается определенное число витков), карточная гильза, светодиод, несколько элементов для питания. В качестве плоскости сборки используют обычную плату.

Как проверить на короткозамкнутые витки тороидальный трансформатор

Тороидальный трансформатор проверить стандартным образом нельзя. Используется автомобильный генератор с частотой от 85 кГц (до 30 витков). Подключается конец провода в два входа, который отвечает тороид.

После установки проводов в клеммы и расположения резистора происходит установка амплитуды и измерение. Наличие короткозамкнутого витка констатируется по искажению напряжения.

Прибор для обнаружения короткозамкнутых витков

Прибор, принципиальная схема которого приведена на рисунке, предназначен для обнаружения короткозамкнутых витков и обрывов обмоток в трансформа­торах, катушках и рамках измерительных головок (без металлического каркаса).

Кроме того, его можно использовать как вольтметр для измерения напряжений по­стоянного тока до 250 В при пределах измерения 0,5; 5; 25 и 250 В. Точность изме­рения не хуже ±2,5%. Питание осуществляется от одной батареи 3336Л.

Прибор содержит блокинг-генератор, собранный на транзисторе T1, и вольт­метр.

Блокинг-генератор выполнен по обычной схеме и при подаче на него напряже­ния питания кнопкой Кн1 вырабатывает колебания частотой около 85 кГц. К обмот­ке II трансформатора Тр1 блокинг-генератора через выпрямитель на диодах Д1 и Д2 подключен измерительный прибор ИП1.

Он регистрирует величину тока вы­прямителя. Отклонение стрелки прибора устанавливают резисторами R2 «Усиле­ние» и R4 «Чувствительность». При включенной кнопке Кн1, т. е.

генерации бло- кинг-генератора, добиваются резисторами R2 и R4 отклонения стрелки измери­тельного прибора на последнюю отметку шкалы.

Трансформатор блокинг-генератора намотан на стержневом сердечнике из феррита, на свободный конец которого одевают катушку, проверяемую на наличие короткозамкнутых витков. Если короткозамкнутых витков нет, то катушка не оказы­вает влияния на работу блокинг-генератора и стрелка прибора отклонится на по­следнюю отметку шкалы при нажатии кнопки Кн1.

Если же короткозамкнутые витки имеются, то за счет большого вносимого зату­хания в контуре блокинг-генератора колебания не возникают и стрелка прибора останется на нулевой отметке шкалы.

При проверке обмотки катушки на обрыв один из выводов подключают к гнезду «5 В», а другой — к штепселю «Пробник».

Если обмотка не имеет обрыва, через прибор ИП1 будет проходить ток от плюса батареи Б1 через кнопку Кн1> резис­торы R5-R7 и обмотку катушки к минусу батареи.

Стрелка прибора отклонится до какой-то отметки шкалы в зависимости от сопротивления обмотки. При обрыве об­мотки стрелка останется на нулевой отметке шкалы.

Вольтметр прибора состоит из измерительной головки ИП1 и добавочных рези­сторов R5-R9. Кроме измерения напряжений в различных устройствах, вольтмет­ром можно контролировать напряжение батареи питания. Для этого необходимо нажать на кнопку Кн2 и батарея будет подключена к вольтметру.

Трансформатор прибора выполнен на каркасе из электрокартона толщиной 0,5 мм; диаметр каркаса — 9, а длина — 70 мм. Все обмотки намотаны в один слой, виток к витку. Обмотка I содержит 40, обмотка II — 120, а III — 250 витков провода ПЭВ-2 0,15. В трансформаторе применен стержневой сердечник из феррита М400НН 160×8.

Так как конструктивно один из концов сердечника выступает из корпуса прибо­ра, а сердечник из феррита хрупок и может сломаться при неосторожном обраще­нии, то прибор сделан так, что сердечник при транспортировке и хранении может быть вынут.

В приборе применена измерительная головка М592 на 50 мкА с сопротивлени­ем рамки 2,25 кОм. Резисторы R1, R3 — УЛМ, R2vR4 — СПО-0,25.

Прибор собран в корпусе от омметра М57 размерами 1 20x70x40 м м .

Налаживание блокинг-генератора сводится к определению правильности вклю­чения обмоток / или //. Если обмотки включены правильно, то при нажатии на кноп­ку Кн 1 стрелка прибора ИП1 отклонится на какую-то отметку шкалы. Если же от­клонения стрелки не произойдет, то необходимо поменять выводы одной из об­моток.B – суммарное сопротивление добавочных резисторов, Ом; U — макси­мальная величина измеряемого напряжения, В; iP — ток полного отклонения стрел­ки прибора, мА; RP — сопротивление рамки прибора, Ом.

Источник: Измерительные пробники. Сост. А. А. Халоян.— М.: ИП РадиоСофт, ЗАО «Журнал «Радио», 2003.— 244 с: ил.— (Радиобиблиотечка. Вып. 20)

Способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках

Предложенное изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволит достоверно выявлять короткозамкнутые витки в обмотках с массивным стальным каркасом, например в соленоидах, в обмотках шаговых двигателей.

Предложенный способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках заключается в том, что подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра.

При этом напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при определении короткозамкнутых витков в обмотках электрических машин.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках (авторское свидетельство СССР №928259, МПК G01R 31/06, 1982 г.).

В известном способе определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра.

Напряжение изменяющейся частоты подают на три обмотки таким образом, чтобы цепь замыкалась через распределенные емкости обмоток.

При этом в качестве измеряемого параметра резонансного контура, который образован обмотками (индуктивностями и распределенными емкостями обмоток), используют разность напряжений, снимаемых с двух обмоток.

При отсутствии дефекта в обмотке имеет место самый низкий частотный максимум, а при наличии короткозамкнутого витка величина первого частотного максимума увеличивается примерно на порядок.

Недостатком известного способа является невысокая достоверность определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках с массивным стальным каркасом.

Это объясняется тем, что стальной каркас, являясь мощным короткозамкнутым витком, создает в обмотке большие электрические потери, на фоне которых потери, вызванные единичным короткозамкнутым витком, значительно меньше и зависят от положения короткозамкнутого витка относительно стенок каркаса. Поэтому достоверно обнаружить потери, вызванные короткозамкнутым витком в обмотке, невозможно.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, который позволит достоверно выявлять короткозамкнутые витки в обмотках с массивным стальным каркасом, например в соленоидах, в обмотках шаговых двигателей.

Техническим результатом настоящего изобретения является высокая чувствительность к наличию короткозамкнутых витков, что позволяет обнаружить с одинаковой достоверностью как единичный, так и большой массив короткозамкнутых витков вне зависимости от их положения относительно каркаса обмотки.

Это объясняется тем, что в качестве измеряемого параметра используют добротность резонансного контура, образованного взаимной индуктивностью обмоток и их распределенными емкостями.

Причем взаимная индуктивность обладает свойствами виртуального индуктивного элемента с идеальными параметрами, у которого добротность достигает 10000, тогда как у реальных высококачественных индуктивных элементов добротность не превышает 800.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, при котором подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра, напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, при этом резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена электрическая схема устройства, реализующего способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, на фиг.2 изображена эквивалентная схема включения резонансного контура.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока, вычислитель 4 добротности и дисплей 5. Генератор 1, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока соединены с вычислителем 4 добротности, в качестве которого может быть использован микропроцессор.

Вычислитель 4 соединен с дисплеем 5.

Генератор 1 синусоидального напряжения изменяющейся частоты, измеритель 2 напряжения, измеритель 3 тока, вычислитель 4 добротности и дисплей 5 могут быть конструктивно объединены в виде единого измерительного прибора, например измерителя добротности Е4-11 (Е4-13) или измерителя имметанса Е7-20.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят контроль одновременно двух одинаковых электрических обмоток 6, 7, например, шагового двигателя. Обмотки 6, 7 располагают с образованием магнитной связи между ними. Например, размещают обмотки соосно и вблизи, с обеспечением механического контакта между каркасами, или, например, располагают обмотки на общем магнитопроводе и т.п.

Два вывода 8, 9 обмоток 6, 7 соединяют между собой и подключают к общему проводу (заземляют). Генератор 1 подключают к выводу 10 обмотки 6. Измеритель 2 напряжения подключают к выводу 10 обмотки 6 и к выводу 11 обмотки 7. Измеритель 3 тока подключают к выводу 11 обмотки 7.

Устанавливают частоту, например, 1 кГц и амплитуду напряжения, например, 1 В на выходе генератора 1 и поддерживают выбранные величины на постоянном уровне. Затем производят измерения добротности на установленной частоте. Ток генератора 1, проходя по обмотке 6, создает переменное магнитное поле, взаимодействующее с обмоткой 7.

Магнитная связь обмоток 6, 7 характеризуется взаимной индуктивностью, которая обладает свойствами виртуального индуктивного элемента Lm, напряжение на котором измеряется измерителем 2, а ток, проходящий через него, — измерителем 3.

Распределенная (паразитная) емкость C1 между выводами 8, 10 обмотки 6 и распределенная (паразитная) емкость С2 между выводами 9, 11 обмотки 7 соединены последовательно, подключены параллельно виртуальному индуктивному элементу Lm и образуют резонансный контур, что проиллюстрировано на эквивалентной схеме включения резонансного контура (фиг.2).

Вычислитель 4 по сигналам генератора 1, измерителя 2 напряжения, измерителя 3 тока определяет величину добротности резонансного контура, которая отображается на дисплее 5. После этого дискретно изменяют частоту генератора 1 и находят частотный максимум добротности, подавая напряжение переменной частоты на обмотку 6.

О дефектах в обмотке судят по частотному максимуму добротности резонансного контура проверяемых обмоток 6, 7. Если ни одна из катушек 6, 7 не содержит короткозамкнутых витков, то величина добротности будет близка к максимуму, а при наличии хотя бы одного короткозамкнутого витка в одной из обмоток 6, 7 величина добротности снизится в несколько десятков раз.

Наличие в одной из обмоток 6, 7 короткозамкнутого витка представлено на эквивалентной схеме включения резонансного контура (фиг.2) в виде сопротивления потерь Rпот.Для обеспечения стабильности показаний измерения целесообразно проводить на частотах вблизи максимума добротности, например, при величинах добротности 0.4-0.7 от максимальной величины.

Способ определения короткозамкнутых витков в электрических обмотках, при котором подают напряжение изменяющейся частоты, измеряют параметры резонансного контура обмоток и судят о наличии коротких замыканий по частотному максимуму измеряемого параметра, отличающийся тем, что напряжение изменяющейся частоты подают на одну из обмоток, при этом резонансный контур образуют между двумя обмотками посредством создания магнитной связи между ними и соединения с заземлением двух выводов обмоток, а в качестве измеряемого параметра резонансного контура используют добротность.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Наличие короткозамкнутых витков на полюсах двигателя вызывает значительные электрические потери, величина которых не зависит от нагрузки.

Благодаря этому свойству двигатель СЃ экранированными полюсами может находиться длительное время РІ режиме короткого замыкания ( обмотка статора включена РІ сеть, Р° ротор неподвижен), что СѓРґРѕР±РЅРѕ РІ целом СЂСЏРґРµ случаев эксплуатации двигателя.  [1]

Наличие короткозамкнутых витков, однако, РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє увеличению времени действия реле, поэтому применение РёС… нежелательно для быстродействующих реле постоянного тока. Проверка катушек РЅР° отсутствие короткозамкнутых витков производится СЃ помощью соответствующих РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ.  [3]

Наличие короткозамкнутых витков РІ силовом трансформаторе можно обнаружить, включив его РЅР° 1 — 1 5 часа РІ сеть переменного тока Рё оставив РїСЂРё этом ненагруженными РІСЃРµ вторичные обмотки. Если РїСЂРё этом трансформатор РЅРµ будет заметно нагреваться, то можно считать, что РІ нем отсутствуют короткозамкнутые витки. Можно также измерить омметром омические сопротивления обмоток: уменыые -; РЅРёРµ сопротивления обмотки РїРѕ сравнению СЃ указываемым заводом-изготовителем свидетельствует Рѕ наличии короткого, замыкания части обмотки.  [4]

Наличие короткозамкнутых витков РІ обмотке Р·РІСѓРєРѕРІРѕР№ катушки сказывается РІ значительном уменьшении громкости РїРѕ сравнению СЃ исправным громкоговорителем того же типа.  [5]

Наличие короткозамкнутых витков РЅР° магнитопроводе, потерь РІ магнитопроводе РЅР° вихревые токи Рё перемагничивание аналогично появлению реактивного ( индуктивного) магнитного сопротивления РІ магнитной цепи. Активное магнитное сопротивление магнитопро-РІРѕРґР° определяется магнитной проницаемостью материала.  [7]

Наличие короткозамкнутых витков на полюсах двигателя вызывает значительные электрические потери, величина которых не зависит от нагрузки.

Благодаря этому свойству двигатель СЃ экранированными полюсами может находиться длительное время РІ режиме короткого замыкания ( обмотка статора включена РІ сеть, Р° ротор неподвижен), что СѓРґРѕР±РЅРѕ РІ СЂСЏРґРµ случаев эксплуатации двигателя.  [8]

Наличие короткозамкнутых витков обмотки электромагнита характеризуется резким уменьшением сопротивления многовитковой обмотки переменному току.

На магни-топровод насажена катушка возбуждения /, по которой проходит переменный ток. �спытуемая катушка 2 надевается на второй сердечник магнитопровода.

 [9]

При наличии короткозамкнутых витков во вторичной обмотке трансформатора тока его характеристика намагничивания снижается, как показано на рис.

14 — 9, что может быть обнаружено РїСЂРё сравнении полученной характеристики СЃ характеристикой, снятой ранее, или СЃ характеристиками однотипных трансформаторов тока.  [10]

При наличии короткозамкнутых витков характеристика намагничивания резко снижается, как показано на рис.

216, что может быть обнаружено РїСЂРё сравнении полученной характеристики СЃ характеристикой, снятой ранее, или СЃ характеристиками однотипных трансформаторов тока.  [12]

РџСЂРё наличии короткозамкнутых витков стальная пластина, находящаяся над пазом, начинает вибрировать. РџСЂРё коротком замыкании или обрыве обмотки СЏРєРѕСЂСЊ заменяют.  [14]

РџСЂРё наличии короткозамкнутых витков РЅР° экране появляются РґРІРµ кривые, РѕРґРЅР° над нулевой линией, другая РїРѕРґ ней.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Проверяем трансформаторы и катушки индуктивности

 Проверяем трансформаторы и катушки индуктивности 

  А.П. Кашкаров. г. Санкт-Петербург. Россия При ремонте радиоэлектронной аппаратуры бывает необходимо быстро проверить дискретные компоненты устройства. Когда все возможные версии неисправности отработаны и оказались неэффективны, остается обратить пристальное внимание на трансформаторы и катушки индуктивности.

Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы проверяют визуально или на обрыв с помощью омметра. Простой метод проверки намоточных катушек индуктивности и трансформаторов на предмет обрыва выполняют омметром в режиме измерения сопротивления. Для обнаружения короткозамкнутых витков внутри катушки рекомендуется схема, показанная на рис.1.

На выходе генератора синусоидальных колебаний устанавливают частоту 1 кГц и подают сигнал амплитудой 5 В через резистор R1 на проверяемую обмотку L1. Сопротивление ограничительного резистора зависит от амплитуды сигнала генератора, которую выбирают в зависимости от параметров проверяемой катушки L1.

При амплитуде выходных импульсов генератора 5 В сопротивление резистора выбирают в пределах 1 кОм. Напряжение на обмотке L1 в точке А контролируют с помощью осциллографа. Появление дифференцированных импульсов в точке А указывает на наличие в обмотке катушки короткозамкнутого витка.

Такой метод показал себя эффективным и доступным в обычной домашней лаборатории.

На практике часто возникают отказы трансформаторов, причем из-за короткого замыкания вторичных обмоток возникает опасность поражения электрическим током.

Конечно, проверять обмотки трансформаторов на пригодность можно и визуально, например, если из трансформатора при включении идет дым и присутствует специфический запах гари, причем не важно, сколько в нем исправных обмоток и какой характер неисправности, потому что такой трансформатор использовать в дальнейшем нецелесообразно.

Однако, если отсутствуют визуальные признаки неисправности, существует альтернативный метод. Предлагаемый ниже второй метод проверки позволяет обнаружить в силовом трансформаторе короткозамкнутые обмотки.

На первичную обмотку Т2 с автотрансформатора Т1 через лампу накаливания EL1, мощность которой 15…25 Вт (она приблизительно должна соответствовать половине мощности испытуемых силовых трансформаторов), подают переменное напряжение от 0 до 170 В.

При первом включении выходное напряжение автотрансформатора должно быть установлено на «0». После этого в собранном по схеме рис.2 устройстве выходное напряжение автотрансформатора плавно доводят до максимального значения (150.170 В). В качестве автотрансформатора используют промышленный ЛАТР 220/170-50-20 или другой аналогичный.

На этом этапе проверки, при исправном тестируемом трансформаторе Т2, индикаторная лампа EL1 не должна светиться. Если лампа EL1 все же загорелась, то во вторичной (вторичных) обмотке имеется короткозамкнутые витки. Подтверждением этому будет отсутствие изменения или незначительное изменение в силе накала лампы EL1.

Для силовых трансформаторов с несколькими обмотками производят проверку каждой вторичной обмотки.

Как измерить индуктивность дросселя в домашних условиях. Измерение индуктивности подручными средствами. Мостовой метод измерения параметров катушек индуктивности. Универсальные измерительные мосты

Приставка для измерения индуктивности и ее применение в практике радиолюбителя

Предлагаемая приставка к частотомеру для определения расчетным путем индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения для катушек на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить с достаточной для практики точностью начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа.

Для многих начинающих радиолюбителей изготовление и оценка индуктивности катушек, дросселей, трансформаторов становится «камнем преткновения». Промышленные измерители малодоступны, самодельные законченные конструкции, как правило, сложны в повторении и при их настройке необходимы промышленные приборы. Поэтому особой популярностью пользуются простые приставки к частотомеру или осциллографу.

Описания и схемы подобных устройств были опубликованы в периодической литературе . Они просты в повторении, удобны в применении. Но сведения в статьях в части заявленных погрешностей и пределов измерения нередко приводят к ошибочным выводам и искаженным результатам. Так в указано, что приставка позволяет измерить индуктивность более 0,1 мкГн, а погрешность измерения зависит от подбора конденсатора, который в авторской конструкции имеет допустимое отклонение номинальной емкости не более ±1 %. И это при том, что на указанных на схеме транзисторах устойчивая генерация начинается с индуктивностью колебательного контура 0,15…0,2 мкГн (желающие легко могут проверить), а собственная индуктивность выводов от платы до разъема 30 мм оказывается равной 0,1…0,14 мкГн. В другой статье указывается погрешность до 1,5 % от верхнего предела (кстати, обратите внимание, нижний предел 0,5 мкГн с погрешностью 0,9 мкГн ― и это верно, иными словами измерение таких величин носит оценочный характер) как для маленьких, так и больших значений индуктивности, без учета собственной емкости катушек. А такая емкость может достигать соизмеримой с контурной величины и вносить дополнительную погрешность до 10…20 %.

В этой статье сделана попытка в какой-то мере восполнить отмеченный пробел и показать методы оценки погрешности измерений и способы применения действительно простой и полезной конструкции в лаборатории каждого радиолюбителя.

Предлагаемая приставка к частотомеру предназначена для оценки и измерения с достаточной для практики точностью индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн. Она отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения индуктивности на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа. Такую возможность оценят те, кому часто приходится заниматься ремонтом и настройкой аппаратуры при отсутствии схем и описаний.

Для работы с приставкой подходят любые самодельные или промышленные частотомеры, позволяющие измерять частоту до 3 МГц с точностью не менее 3х знаков. Если нет частотомера, подойдет и осцилограф. Точность измерения временных параметров у последних, как правило, порядка 7…10%, что и определит погрешность измерения индуктивности.

Ток, потребляемый приставкой при напряжении питания в интервале значений 5…15 В, не более 22 мА.

Принцип измерения индуктивности основан на известном соотношении, связующим параметры элементов колебательного контура с частотой его резонанса (формула Томсона)

При емкости контура Ск = 25330 пФ, формула упрощается

Где Т ― период в микросекундах.

В приставке (ее схема показана на рис. 1 ) используется генератор с эмиттерной связью в двухкаскадном усилителе, частота гармонических колебаний которого определяется емкостью конденсатора С1 и измеряемой индуктивностью Lx, подключаемой к пружинным зажимам Х1. Так как используется непосредственное соединение базы транзистора VT1 с коллектором VT2, то коэффициент петлевого усиления генератора высок, что обеспечивает устойчивую генерацию при изменении соотношения L/C в широком диапазоне. Коэффициент петлевого усиления пропорционален крутизне используемых транзисторов и может эффективно регулироваться изменением тока эмиттеров, для чего используется выпрямитель на диодах VD1, VD2 и управляющий транзистор VT3. Введение усилителя на транзисторе VT4 с КU= 8…9 позволило снизить амплитуду напряжения на контуре до уровня 80…90 мВ при выходной амплитуде 0,7 В. Эмиттерный повторитель обеспечивает работу на низкоомную нагрузку.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в интервале 5…15 В, при этом вариации уровня выходного напряжения не превышают 20 %, а уход частоты F= 168,5 кГц (с катушкой высокой добротности, намотанной на сердечнике 50ВЧ при индуктивности L= 35 мкГн) не более 40 Гц!

В конструкции можно использовать в позициях VT1, VT2 транзисторы КТ361Б, КТ361Г, КТ 3107 с любым буквенным индексом, хотя несколько лучшие результаты достигаются с КТ326Б; в позиции VT3 ― кремниевые транзисторы структуры р-n-р, например, КТ209В, КТ361Б, КТ361Г, КТ3107 с любым буквенным индексом. Для буферного усилителя (VT4, VT5) пригодно большинство высокочастотных транзисторов. Параметр h31Э для транзистора VT4 ― более 150, для остальных не менее 50.

Диоды VD, VD2 ― любые высокочастотные кремнивые, например, серий КД503, КД509, КД521, КД522.

Резисторы ― МЛТ-0,125 или аналогичные. Конденсаторы, кроме С1, ― малогабаритные соотвественно керамические и электролитические, допустим разброс 1,5…2 раза.

Конденсатор С1 емкостью 25330 пФ определяет точность измерения, поэтому ее значение желательно подобрать с отклонением не более ±1 % (можно составить из нескольких термостабильных конденсаторов, например 10000+10000+5100 пФ из группы КСО, К31. Если нет возможности точно подобрать емкость, можно воспользоваться описанной ниже методикой.

В качестве разъема Х1 удобно использовать пружинящие зажимы для «акустических» кабелей. Разъем Х3 для соединения с частотомером ― СР–50-73Ф.

Детали монтируют на печатной плате (рис. 2 ) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Допустимо использовать навесной монтаж.В качестве корпуса для приставки можно применить любой подходящий по размерам коробок из любого материала. Разместить разъем Х1 необходимо так, чтобы обеспечить минимальную длину соединяющих его с платой проводников.

После проверки правильности монтажа следует подать питание напряжением 12 В, не подключая катушки к разъему Х1. Напряжение на эмиттере VT5 должно быть примерно равным половине питающего напряжения; если отклонение больше, потребуется подбор резистора R4. Ток потребления окажется близким к 20 мА.

Присоедините к разъему Х1 катушку Lx индуктивностью в пределах десятков―сотен микрогенри (точное значение некритично), а к разъему Х3 ― осциллограф или высокочастотный вольтметр. На выходе приставки должно быть переменное напряжение 0,45…0,5 В эфф (амплитудное значение 0,65…0,7 В). При необходимости его уровень можно установить в диапазоне 0,25…0,7 Вэфф подбором резистора R8.

Теперь можно приступить к калибровке приставки, подключив ее к частотомеру. Это можно сделать несколькими методами.

Если есть возможность измерить с точностью не хуже 1 % катушку на незамкнутом магнитопроводе с индуктивностью порядка десятков-сотен мкГ, то используя ее как образцовую, подберите емкость конденсаторов С1…С4 так, чтобы показания приставки совпали с требуемым значением.

Во втором случае понадобится один термостабильный эталонный конденсатор, емкость которого не менее 1000 пФ и известна с высокой точностью. В крайнем случае, если нет возможности точно измерить емкость, можно применить конденсаторы КСО, К31 с допуском ±2―5 %, смирившись с вероятным увеличением погрешности. Автор использовал конденсатор К31-17 с номинальной емкостью 5970 пФ ±0,5 %. Сначала по частотомеру фиксируем частоту F1 для катушки Lx без дополнительного внешнего конденсатора. Затем присоединяем параллельно катушке эталонный конденсатор Cэт и фиксируем частоту F2. Теперь можем определить реальную входную емкость собранной приставки и индуктивность катушки Lx по формулам

Вручную делать многократные пересчеты долго, поэтому автор пользуется удачной программой расчетов MIX10, разработанной А. Беспальчиком и любезно выложенной им на сайте СКР > .

Чтобы можно было пользоваться приведенными в начале статьи упрощенными формулами, нужно подбором конденсаторов С1―С4 установить емкость Свх равной 25330±250 пФ. После окончательной корректировки емкости конденсатором С1 сделайте контрольный замер по приведенной выше методике, чтобы убедиться, что емкость С вх соответствует требуемой.

После этого приставка готова к работе. Попробуем оценить ее возможности; для этого проведем несколько опытов.

1 . При измерении малых значений индуктивности большую погрешность вносит собственная индуктивность приставки, состоящая из индуктивности проводников, соединяющих разъем Х1 с платой, и индуктивности монтажа. Попробуем ее измерить. Сначала замкнем контакты разъема Х1 прямым коротким проводником. Скрученные провода, идущие к разъему Х1 длиной 30 мм, и перемычка длиной 30 мм образуют один виток катушки. Если в генераторе транзисторы КТ326Б, колебания возникают только при ударном возбуждении контура путем периодичного включения питания; при этом частота F1 = 2,675…2,73 МГц, что соответствует индуктивности 0,14 мкГн (с транзисторами КТ3107Б генерация совсем не возникает). Теперь сделаем из провода диаметром 0,5 мм кольцо диаметром 3 с расчетной индуктивностью около 0,08 мкГн и подключим к Х1. Для генератора на транзисторах КТ326Б частотомер показал значение 2,310 МГц, что соответствует индуктивности 0,19 мкГн. Вариант на транзисторах КТ3107Б генерировал только при ударном возбуждении контура. Таким образом, собственная индуктивность приставки оказалась в пределах 0,1…0,14 мкГн.

Выводы: высокая точность измерений обеспечивается для индуктивности более 5 мкГн. При значениях в интервале 0,5… 5 мкГн надо учитывать собственную индуктивность 0,1…0,14 мкГн. При индуктивности менее 0,5 мкГн измерения носят оценочный характер. Уверенно регистрируемая минимальное значение индуктивности 0,2 мкГн.

2 . Измерение неизвестной индуктивности. Допустим, для нее частота F1= 0,16803 МГц, что по упрощенной формуле расчета индуктивности дает 35,42 мкГн.

При проверке с эталонным конденсатором частота F2 = 0.15129 МГц соответствует индуктивности 35,09 мкГн. Погрешность ― менее 1 %.

3 . Используя измеренную индуктивность в качестве образцовой, можно оценить входную емкость генератора. Емкость контура состоит из емкости конденсаторов С1―С4 и емкости Сген, состоящей из суммы емкости монтажа и емкости, вносимой транзисторами VT1, VT2, т. е. Свх= С1+С ген.

Чтобы определить величину С ген, отключаем конденсаторы С1―С4 и измеряем с используемой индуктивностью частоту F3. Теперь Сген можно рассчитать по формуле

В авторском варианте приставки с транзисторами КТ3107Б емкость Сген равна 85 пФ, а с транзисторами КТ326Б ― З9 пФ. По сравнению с требуемым значением 25330 пФ это меньше 0,4 %, что позволяет применять практически любые высокочастотные транзисторы без заметного влияния на точность измерения.

4 . Благодаря большой собственной емкости приставки, при измерении индуктивности до 0,1 Гн погрешность, вносимая собственной емкостью катушек, несущественна. Так при измерении индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора от транзисторных приемников получилось значение L = 105,6 мГн. При дополнении колебательного контура эталонным конденсатором 5970 пФ получилось другое значение ― L=102 мГн, а собственная емкость обмотки Стр= Сизм– С1 = 25822 – 25330 = 392 пФ.

5 . Амплитуда на измерительном колебательном контуре величиной 70…80 мВ оказывается меньше порога открывания кремниевых p-n переходов, что позволяет во многих случаях измерять индуктивность катушек и трансформаторов прямо в схеме (естественно, обесточенной). Благодаря большой собственной емкости приставки (25330 пФ), если емкость в измеряемой цепи не более 1200 пФ, погрешность измерения не превысит 5 %.

Так при измерении индуктивности катушки контура ПЧ (емкость контура не более 1000 пФ) непосредственно на плате транзисторного приемника получено значение 92,1 мкГн. При измерении индуктивности катушки, выпаянной из платы, расчетное значение оказалось меньше ― 88,7мкГн (погрешность менее 4 %).

Для подключения к катушкам индуктивности, размещенных на платах, автор использует щупы с соединительными проводами длиной 30 см, скрученных с шагом одна скрутка на сантиметр. Ими вносится дополнительная индуктивность 0,5…0,6 мкГн ― это важно знать при измерении малых величин, для оценки ее достаточно замкнуть щупы между собой.

В заключение еще несколько полезных советов.

Определить магнитную проницаемость кольцевого магнитопровода без маркировки можно по следующей методике. Намотать 10 витков провода, равномерно распределив его по кольцу, и измерить индуктивность обмотки, а полученное значение индуктивности подставить в формулу:

L-индуктивность

W- кол-во витков

D,d,h – размер кольца в мм

В практических расчетах удобно пользоваться упрощенной формулой для расчета числа витков на кольцевых магнитопроводах

Значения коэффициента k для ряда широкораспространенных кольцевых магнитопроводов по данным В. Т. Полякова приведены в табл. 1 .

Таблица 1

Типоразмер

К18х8х4

К18х8х4

К18х8х4

К18х8х4

К18х8х4

К18х8х4

Магнитная проницаемость

3000

2000

1000

2000

1000

Для широко распространенных броневых магнитопроводов из карбонильного железа индуктивность удобнее рассчитывать в микрогенри, поэтому введем коэффициент m, и формула соответственно изменится.

Некоторые значения для распространенных броневых магнитопроводов приведены в табл. 2 .

Сердечник

СБ-9а

СБ-12а

СБ-23-17а

СБ23-11а

Составить подобную таблицу для имеющихся у вас кольцевых и броневых магнитопроводов, воспользовавшись предлагаемой приставкой, не составит большого труда.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гайдук П. Частотомер измеряет индуктивность. ― Радиолюбитель, 1996, № 6, с. 30. 2. L-метр с линейной шкалой. ― Радио, 1984, № 5, с. 58, 61. 3. Поляков В. Катушки индуктивности. ― Радио, 2003, № 1, с. 53. 4. Поляков В. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. ― М.: Патриот, 1990, с. 137, 138. 5. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. /Терещук Р. М. и др./ ― Киев: Наукова думка, 1987, с. 104.

С. Беленецкий, г. Луганск, Украина
Радио, 2005, №5, с.26-28

Содержимое:

«Индуктивность» означает либо взаимную индукцию, когда напряжение в электрической цепи возникает в результате изменения силы тока в другой цепи, либо самоиндукцию, при которой напряжение в цепи создается в результате изменения тока в этой же цепи. В обоих случаях индуктивность определяется отношением напряжения к силе тока, а единицей ее измерения является генри, равный 1 вольт в секунду, поделенный на ампер. Поскольку генри является большой величиной, индуктивность обычно измеряют в миллигенри (мГн, тысячная часть генри) или в микрогенри (мкГн, миллионная часть генри). Ниже описаны несколько методов измерения индуктивности катушки.

Шаги

1 Измерение индуктивности по зависимости напряжение-ток

  1. 1 Подключите к катушке индуктивности источник импульсного напряжения. При этом полный импульс должен составлять не более 50 процентов.
  2. 2 Включите монитор на регистрацию тока. Необходимо подключить в цепь токочувствительный резистор, или же использовать амперметр. И первый и второй следует соединить с осциллографом.
  3. 3 Зафиксируйте максимальное значение тока и время между двумя импульсами напряжения в сети. Сила тока измеряется в амперах, время — в микросекундах.
  4. 4 Умножьте напряжение, прикладываемое к цепи за один импульс, на длительность импульса. Например, если напряжение 50 вольт сообщается цепи в течение 5 микросекунд, в результате получим 50, умноженные на 5, т.е. 250 вольт в микросекунду.
  5. 5 Поделите произведение напряжения и длительности импульса на максимальную силу тока. Продолжая приведенный выше пример, если максимальный ток составил 5 ампер, индуктивность будет равна 250 вольт в секунду, поделенным на 5 ампер, или же 50 микрогенри.
    • Несмотря на простоту расчетов, этот метод измерения индуктивности требует более сложного оборудования по сравнению с остальными.

2 Измерение индуктивности с помощью сопротивления

  1. 1 Подключите последовательно к катушке индуктивности резистор, сопротивление которого известно. Величина сопротивления должна быть известна с точностью не ниже одного процента. При последовательном соединении электрический ток проходит как через катушку, так и через сопротивление; катушка и резистор должны иметь электрический контакт лишь в одной точке.
  2. 2 Пропустите ток через получившуюся цепь. Это делается с помощью функционального преобразователя, моделирующего реальные токи через катушку и резистор.
  3. 3 Зафиксируйте значения напряжения на входе и в месте соединения катушки с сопротивлением. Отрегулируйте ток так, чтобы напряжение в месте соединения составило половину входного напряжения цепи.
  4. 4 Определите частоту тока. Частота измеряется в килогерцах.
  5. 5 Вычислите индуктивность. В отличие от предыдущего метода, настоящий способ требует меньше оборудования, но более сложные вычисления. Индуктивность рассчитывается следующим образом:
    • Умножьте сопротивление резистора на корень квадратный из 3. К примеру, если резистор имеет сопротивление 100 ом, умножение на 1,73 (корень квадратный из 3 с точностью до второго знака после запятой) даст вам 173.
    • Поделите результат произведения на на частоту, умноженную на 2 и число пи. Если частота равна 20 килогерц, делить надо на 125,6; 173, поделенное на 125,6 даст вам, с точностью до второго знака после запятой, 1,38 миллигенри.
    • мГн = (R x 1,73) / (6,28 x (Гц / 1000))
    • Например: дано R = 100 и Гц = 20.000
    • мГн = (100 X 1,73) / (6,28 x (20.000 / 1000)
    • мГн = 173 / (6,28 x 20)
    • мГн = 173 / 125,6
    • мГн = 1,38

3 Измерение индуктивности с помощью конденсатора и сопротивления

  1. 1 Подключите катушку индуктивности параллельно с конденсатором, емкость которого известна. Параллельное подключение катушки и конденсатора приводит к созданию электрического колебательного контура. Используйте конденсатор, емкость которого известна с точностью не ниже 10 процентов.
  2. 2 Подключите получившийся контур последовательно к сопротивлению.
  3. 3 Пропустите через цепь ток. Это, как и в предыдущем случае, делается при помощи функционального преобразователя.
  4. 4 Подсоедините клеммы осциллографа к полученной цепи. После этого измените силу тока от минимальных до максимальных значений.
  5. 5 Найдите на осциллографе точку резонанса. В этой точке ток максимален.
  6. 6 Поделите 1 на произведение квадрата энергии на выходе и емкости конденсатора. Энергия 2 джоуля и емкость 1 фарад дадут в знаменателе 2 в квадрате, т.е. 4; 1, поделенное на 4 равно 0,25 генри, или 250 миллигенри.
  • При последовательном соединении индукторов их общая индуктивность равна сумме индуктивностей каждого из индукторов. Если же они соединены параллельно, обратная общая индуктивность (т.е. 1 поделить на L) равна сумме обратных индуктивностей.
  • Индукторы могут представлять собой проволочные катушки, кольцевые сердечники, или быть сделаны из тонкой фольги. Чем больше витков имеет катушка на единицу длины, тем выше ее суммарное поперечное сечение и, соответственно, индуктивность. Индуктивность длинных катушек ниже индуктивности более коротких.

Предупреждения

  • Индуктивность можно определить непосредственно с помощью измерителя индуктивности, но такие приборы не очень распространены, и большинство из них предназначены для измерения слабых токов.

Что вам понадобится

  • Функциональный преобразователь
  • Осциллограф с клеммами
  • Резистор или конденсатор


Практически каждый, кто увлекается электроникой, будь то начинающий, или опытный радиолюбитель, просто обязан иметь в своём арсенале приборы для измерений. Наиболее часто приходится измерять, конечно же, напряжение, ток и сопротивление. Чуть реже, в зависимости от специфики работы, — параметры транзисторов, частоту, температуру, ёмкость, индуктивность.

Сейчас в продаже имеется множество недорогих универсальных цифровых измерительных приборов, так называемых мультиметров. С их помощью можно измерять практически все вышеназванные величины. За исключением, пожалуй, индуктивности, которая очень редко встречается в составе комбинированных приборов. В основном, измеритель индуктивности — это отдельный прибор, также его можно встретить совместно с измерителем ёмкости (LC — метр).

Обычно, измерять индуктивность приходится нечасто. В отношении себя я бы даже сказал — очень редко. Выпаял, например, с какой-нибудь платы катушку, а она без маркировки. Интересно же узнать, какая у неё индуктивность, чтобы потом где-нибудь применить.

Или сам намотал катушку, а проверить нечем. Для таких эпизодических измерений я посчитал нерациональным приобретение отдельного прибора. И вот я начал искать какую-нибудь очень простую схему измерителя индуктивности. Особых требований по точности я не предъявлял, — для любительских самоделок это не столь важно.

В качестве средства измерения и индикации в схеме, описанной в статье, применяется цифровой вольтметр с чувствительностью 200 мВ , который продаётся в виде готового модуля. Я же решил использовать для этой цели обычный цифровой мультиметр UNI-T M838 на пределе измерения 200 мВ постоянного напряжения. Соответственно, схема упрощается, и в итоге приобретает вид приставки к мультиметру.

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

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

Калибровка измерителя индуктивности

В статье рекомендуется следующий способ калибровки (для примера первого диапазона).
Подключаем катушку с индуктивностью 100 мкГ, движком подстроечного резистора P1 устанавливаем на дисплее число 100,0. Затем подключаем катушку с индуктивностью 15 мкГ и тем же подстроечником добиваемся индикации числа 15 с точностью 5%.

Аналогично — в остальных диапазонах. Естественно, что для калибровки нужны точные индуктивности, либо образцовый прибор, которым необходимо измерить имеющиеся у вас индуктивности. У меня, к сожалению, с этим были проблемы, так что нормально откалибровать не получилось. В наличии у меня есть десятка два катушек, выпаянных из разных плат, большинство из них без какой-либо маркировки.

Их я измерил на работе прибором (совсем не образцовым) и записал на кусочках бумажного скотча, которые прилепил к катушкам. Но тут ещё проблема и в том, что у любого прибора тоже есть какая-то своя погрешность.

Есть ещё один вариант: можно использовать . Из деталей нужен всего один резистор, два штеккера и два зажима. Также нужно научиться пользоваться данной программой, как пишет автор, измерения «требуют определённой работы мозга и рук». Хотя точность измерений здесь тоже «радиолюбительская», у меня получились вполне сравнимые результаты.

Плата и сборка

Плату разработал в Sprint Layout, берите в разделе файлов. Размеры получились небольшие. Подстроечные резисторы применил б/у, отечественные. Переключатель диапазонов на три положения — от какой-то старой импортной магнитолы. Можно, конечно, применить другие типы, просто подкорректируйте файл печатной платы под свои детали.


Провода к «бананам» и «крокодилам» берём покороче, чтобы уменьшить вклад их индуктивности при измерениях. Концы проводов припаиваем непосредственно к плате (без разъёмов), и в этом месте фиксируем каплей термоклея.

Корпус

Корпус можно изготовить из любого подходящего материала. Я применил для корпуса кусок пластикового монтажного короба 40×40 из отходов. Подогнал под размеры платы длину и высоту короба, получились габариты 67×40×20.

Сгибы в нужных местах делаем так. Нагреваем феном место сгиба до такой температуры, чтобы пластик размягчился, но ещё не плавился. Затем быстро прикладываем к заранее подготовленной поверхности прямоугольной формы, сгибаем под прямым углом и так держим до тех пор, пока пластик не остынет. Для быстрого остывания лучше прикладывать к металлической поверхности.

Чтобы не получить ожогов, используйте рукавицы или перчатки. Сначала рекомендую потренироваться на небольшом отдельном куске короба.

Затем в нужных местах делаем отверстия. Пластик очень легко обрабатывается, так что на изготовление корпуса уходит мало времени. Крышку я зафиксировал маленькими шурупами.
На принтере распечатал наклейку, сверху заламинировал скотчем и приклеил к крышке двусторонней «самоклейкой».

Примеры измерений

Измерения производятся просто и быстро. Для этого подключаем мультиметр, устанавливаем на нём переключателем DC 200 mV , подаём питание около 15 Вольт на измеритель (можно нестабилизированное — стабилизатор есть на плате), крокодилами цепляемся за выводы катушки. Переключателем диапазонов L-метра выбираем нужный предел измерений.

Результаты измерений индуктивности 100 мкГ


Первый диапазон


Второй диапазон


Третий диапазон


С помощью программы LIMP

Недостатки схемы: нужны дополнительно мультиметр и внешний блок питания, несколько сложная и непонятная калибровка (особенно, когда нечем калибровать), невысокая точность измерений, маловат верхний предел.

Я считаю, что этот простой измеритель индуктивности может быть полезен начинающим радиолюбителям, а также тем, у кого не хватает средств на покупку дорогостоящего прибора.

Применение данного измерителя оправдано в тех случаях, когда к точности измерений абсолютных значений индуктивности не предъявляется строгих требований.

Измеритель может, например, пригодиться для контроля индуктивности обмоток при намотке дросселей сетевых фильтров, подавляющих синфазные помехи. При этом важна идентичность двух обмоток дросселя, чтобы не допустить насыщение сердечника.

Источники

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

Инструкция

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

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

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

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

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

Видео по теме

Обратите внимание

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

Полезный совет

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

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

Вам понадобится

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

Инструкция

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

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

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

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.

Что такое добротность колебательного контура?как измерить добротность в радиолюбительских условиях.

«Добротность обозначается символом Q (от английского quality factor) и является тем параметром колебательной системы, который определяет ширину резонанса и характеризует, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан.

Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания» — авторитетно учит нас Википедия.

Да уж. Напустили тумана ироды — без поллитры не разберёшься. А ведь придётся, раз впряглись.

Для начала возьмём ёжика. Хорошее животное! Хотя выдающимся умом не обладает, но думаю, что и оно в курсе, что «quality factor» — это показатель качества колебательного контура и в первую очередь, конструктивного качества катушки индуктивности.
Теперь возьмём женщину в теле — добротную женщину. Таких женщин рисовали художники 18-го, 19-го веков, а поэты писали: «Её выпуклости меня восхищают, её впуклости сводят с ума».

Так вот. К чему это я?
А к тому, что для получения в сухом остатке высокодобротного колебательного контура, придётся поискать в загашнике и высококачественный конденсатор с низким током утечки, и катушку индуктивности — крепкую, добротную и красивую, словно выпавшую из картины венецианского мастера в Пушкинском музее.

Приведём эквивалентную схему колебательного контура.

Здесь L и C — собственные индуктивность и ёмкость компонентов, входящих в состав колебательного контура,

rL — сопротивление катушки, эквивалентное потерям электрической энергии в проводе катушки индуктивности,

— сумма сопротивлений, обусловленных потерями в изоляции провода, каркасе, экране, сердечнике катушки индуктивности, а также потерями, вызванные наличием токов утечки в конденсаторе.

Рис.1

При подключении к контуру внешних цепей, параллельно Rш добавляется дополнительное сопротивление Rн, вносимое этими внешними цепями.

По большому счёту, на Рис.1 не хватает ещё одной ёмкости, равной сумме паразитных ёмкостей катушки индуктивности, внешних цепей и паразитной ёмкости монтажа. На высоких частотах эти привнесённые ёмкости могут иметь существенные величины, соизмеримые с ёмкостью самого контурного конденсатора. На добротность эти ёмкости существенного влияния не оказывают, но при расчёте резонансной частоты их необходимо учитывать и суммировать со значением основной ёмкости С.

Теперь давайте разберёмся, что такое «скорость затухания собственных колебаний в системе» и, каким боком она связана с добротностью.

Для начала мысленно спаяем схему, нарисованную на Рис.1, и замкнём переключатель на батарейку (в левое по схеме положение).

Конденсатор С зарядится до уровня, равного напряжению питания.

Теперь перещёлкнем переключатель в правое по схеме положение.

Благодаря энергии, запасённой в конденсаторе, в образовавшейся LC-цепи возникнут свободные колебания на частоте резонанса колебательного контура, равной fо= 1/2π√LС.
Поскольку у нас ни с какой стороны не вечный двигатель — свободные колебания затухают, причём скорость затухания зависит от потерь в конденсаторе и катушке индуктивности: чем они меньше, тем медленнее затухание.
Число колебаний от момента возбуждения свободных колебаний до момента, когда их амплитуда уменьшится в еπ = 23,14 раза, как раз и будет числено равняться добротности контура Q.

Число периодов свободных колебаний в контуре можно подсчитать счётчиком импульсов и таким образом узнать добротность колебательного контура, генератор сигналов в этом случае не нужен.

Собственно говоря, на таком принципе и строится большинство промышленных измерителей добротности.

Вспоминаем дальше: «Добротность является тем параметром колебательной системы, который определяет ширину резонанса».

Рисуем резонансную кривую (амплитудно частотную характеристику) колебательного контура.

По частотной характеристике условно определяется полоса пропускания контура Δf.
При этом сделано допущение, что напряжение внутри этой полосы имеет право снижаться до уровня 0,707 от максимального.
Исходя из этого, формула для определения добротности приобретает следующий вид: Q = f рез/Δf .
Рис.2

Из формулы естественным образом вытекает, что чем выше добротность — тем уже полоса пропускания резонансного контура, соответственно, чем ниже — тем шире.

А как измерить добротность контура, не прибегая к изготовлению специальных устройств, в домашней лаборатории?

1. Если речь идёт о низких (звуковых) частотах, то тут всё просто.
В этом случае, Q равна отношению реактивного сопротивления индуктивного или ёмкостного характера (характеристического сопротивления) к полному последовательному сопротивлению потерь в резонансном контуре. В виду того, что конденсаторы на данных частотах практически не вносят потерь, то добротность контура равна добротности катушки индуктивности, величина которой напрямую зависит от активного сопротивления катушки.
А поскольку данное сопротивление можно легко измерить обычным омметром, то имеет полный смысл проделать эту не сильно замысловатую манипуляцию, после чего перейти на страницу ссылка на страницу и в первой таблице произвести расчёт добротности. Естественным образом, подразумевается, что катушка намотана на соответствующем для данных частот сердечнике, не вносящих существенных потерь в работу колебательного контура.

2. На высоких частотах (радиочастотах) значение активного сопротивления катушки может составлять доли ома, к тому же возможно проявление влияния добротности конденсатора на общую добротность цепи, поэтому такими же примитивными методами, как в случае НЧ обойтись не удастся.
Рискну сделать осторожное предположение, что в радиолюбительской лаборатории у нас затерялся высокочастотный генератор с 50-омным выходом и такой же высокочастотный осциллограф, или, на худой конец, измеритель ВЧ напряжений.

В этом случае мы воспользуемся ещё одним определением Q. Добротность резонансного контура равна фактору увеличения напряжения и может быть выражена отношением напряжения, развиваемого на реактивных элементах к входному напряжению, поданному последовательно с контуром.

Спаяем пару резисторов.

Добротность измеряется при настройке генератора сигналов на частоту резонанса контура, соответствующую максимальному выходному напряжению.
Добротность Q рассчитывается как отношение выходного напряжения на резонансном контуре к напряжению, поданному на него.
В нашем случае Q = 250 x V2/V1 .
Рис.3

Так как в случае высокодобротных элементов, сопротивление контура на резонансной частоте может превышать значение в сотню килоом, для корректного измерения добротности, входные импедансы измерителя ВЧ напряжений, либо осциллографа должны превышать это значение как минимум на порядок.

Все наши рассуждения и формулы корректны для ненагруженных параллельных колебательных контуров, то есть для случаев, когда на выходе отсутствует реальная нагрузка.
В реальной схеме контур связан с источником колебаний и нагрузкой, которые вносят в него дополнительные потери, снижающие добротность.
Эквивалентная добротность Q параллельного колебательного контура с учётом этих потерь вычисляется по следующей формуле: Q = Q0x Rш/(Rш+Rо) , где
Q0 — добротность ненагруженного контура,
Rш — шунтирующее сопротивление, равное R(источника) ll R(нагрузки),
Rо — эквивалентное сопротивление ненагруженного контура, равное сопротивлению контура на резонансной частоте, значение которого можно посчитать на той же странице ссылка на страницу   во 2-ой таблице.

А на следующей странице порассуждаем на тему: что надо сделать, чтобы намотать катушку с максимально-возможной добротностью.

 

Приставка для измерения индуктивности катушки. Простой измеритель индуктивности

Инструкция

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

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

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

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

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

Видео по теме

Обратите внимание

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

Полезный совет

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

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

Вам понадобится

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

Инструкция

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

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

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

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

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

Аналоговый мультиметр

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

Цифровой мультиметр

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

Измеритель индуктивности для мультиметра

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

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

Сборка платы приставки.

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

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

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

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

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

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

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

Корпус приставки к мультиметру

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

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

Настройка измерителя индуктивности

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

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

Проведение замеров индуктивности

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

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

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

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

Назначение и устройство

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

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

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

В светильниках

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

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

Проверка в лампах

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

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

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

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

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

Проверка межвиткового замыкания

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

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

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

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

Схема прибора приведена на рисунке.

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

Последовательность действия

Порядок проверки следующий:

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

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

Проверка индуктивности

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

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

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


Практически каждый, кто увлекается электроникой, будь то начинающий, или опытный радиолюбитель, просто обязан иметь в своём арсенале приборы для измерений. Наиболее часто приходится измерять, конечно же, напряжение, ток и сопротивление. Чуть реже, в зависимости от специфики работы, — параметры транзисторов, частоту, температуру, ёмкость, индуктивность.

Сейчас в продаже имеется множество недорогих универсальных цифровых измерительных приборов, так называемых мультиметров. С их помощью можно измерять практически все вышеназванные величины. За исключением, пожалуй, индуктивности, которая очень редко встречается в составе комбинированных приборов. В основном, измеритель индуктивности — это отдельный прибор, также его можно встретить совместно с измерителем ёмкости (LC — метр).

Обычно, измерять индуктивность приходится нечасто. В отношении себя я бы даже сказал — очень редко. Выпаял, например, с какой-нибудь платы катушку, а она без маркировки. Интересно же узнать, какая у неё индуктивность, чтобы потом где-нибудь применить.

Или сам намотал катушку, а проверить нечем. Для таких эпизодических измерений я посчитал нерациональным приобретение отдельного прибора. И вот я начал искать какую-нибудь очень простую схему измерителя индуктивности. Особых требований по точности я не предъявлял, — для любительских самоделок это не столь важно.

В качестве средства измерения и индикации в схеме, описанной в статье, применяется цифровой вольтметр с чувствительностью 200 мВ , который продаётся в виде готового модуля. Я же решил использовать для этой цели обычный цифровой мультиметр UNI-T M838 на пределе измерения 200 мВ постоянного напряжения. Соответственно, схема упрощается, и в итоге приобретает вид приставки к мультиметру.

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

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

Калибровка измерителя индуктивности

В статье рекомендуется следующий способ калибровки (для примера первого диапазона).
Подключаем катушку с индуктивностью 100 мкГ, движком подстроечного резистора P1 устанавливаем на дисплее число 100,0. Затем подключаем катушку с индуктивностью 15 мкГ и тем же подстроечником добиваемся индикации числа 15 с точностью 5%.

Аналогично — в остальных диапазонах. Естественно, что для калибровки нужны точные индуктивности, либо образцовый прибор, которым необходимо измерить имеющиеся у вас индуктивности. У меня, к сожалению, с этим были проблемы, так что нормально откалибровать не получилось. В наличии у меня есть десятка два катушек, выпаянных из разных плат, большинство из них без какой-либо маркировки.

Их я измерил на работе прибором (совсем не образцовым) и записал на кусочках бумажного скотча, которые прилепил к катушкам. Но тут ещё проблема и в том, что у любого прибора тоже есть какая-то своя погрешность.

Есть ещё один вариант: можно использовать . Из деталей нужен всего один резистор, два штеккера и два зажима. Также нужно научиться пользоваться данной программой, как пишет автор, измерения «требуют определённой работы мозга и рук». Хотя точность измерений здесь тоже «радиолюбительская», у меня получились вполне сравнимые результаты.

Плата и сборка

Плату разработал в Sprint Layout, берите в разделе файлов. Размеры получились небольшие. Подстроечные резисторы применил б/у, отечественные. Переключатель диапазонов на три положения — от какой-то старой импортной магнитолы. Можно, конечно, применить другие типы, просто подкорректируйте файл печатной платы под свои детали.


Провода к «бананам» и «крокодилам» берём покороче, чтобы уменьшить вклад их индуктивности при измерениях. Концы проводов припаиваем непосредственно к плате (без разъёмов), и в этом месте фиксируем каплей термоклея.

Корпус

Корпус можно изготовить из любого подходящего материала. Я применил для корпуса кусок пластикового монтажного короба 40×40 из отходов. Подогнал под размеры платы длину и высоту короба, получились габариты 67×40×20.

Сгибы в нужных местах делаем так. Нагреваем феном место сгиба до такой температуры, чтобы пластик размягчился, но ещё не плавился. Затем быстро прикладываем к заранее подготовленной поверхности прямоугольной формы, сгибаем под прямым углом и так держим до тех пор, пока пластик не остынет. Для быстрого остывания лучше прикладывать к металлической поверхности.

Чтобы не получить ожогов, используйте рукавицы или перчатки. Сначала рекомендую потренироваться на небольшом отдельном куске короба.

Затем в нужных местах делаем отверстия. Пластик очень легко обрабатывается, так что на изготовление корпуса уходит мало времени. Крышку я зафиксировал маленькими шурупами.
На принтере распечатал наклейку, сверху заламинировал скотчем и приклеил к крышке двусторонней «самоклейкой».

Примеры измерений

Измерения производятся просто и быстро. Для этого подключаем мультиметр, устанавливаем на нём переключателем DC 200 mV , подаём питание около 15 Вольт на измеритель (можно нестабилизированное — стабилизатор есть на плате), крокодилами цепляемся за выводы катушки. Переключателем диапазонов L-метра выбираем нужный предел измерений.

Результаты измерений индуктивности 100 мкГ


Первый диапазон


Второй диапазон


Третий диапазон


С помощью программы LIMP

Недостатки схемы: нужны дополнительно мультиметр и внешний блок питания, несколько сложная и непонятная калибровка (особенно, когда нечем калибровать), невысокая точность измерений, маловат верхний предел.

Я считаю, что этот простой измеритель индуктивности может быть полезен начинающим радиолюбителям, а также тем, у кого не хватает средств на покупку дорогостоящего прибора.

Применение данного измерителя оправдано в тех случаях, когда к точности измерений абсолютных значений индуктивности не предъявляется строгих требований.

Измеритель может, например, пригодиться для контроля индуктивности обмоток при намотке дросселей сетевых фильтров, подавляющих синфазные помехи. При этом важна идентичность двух обмоток дросселя, чтобы не допустить насыщение сердечника.

Источники

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

Предлагаемая приставка к частотомеру для определения расчетным путем индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения для катушек на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить с достаточной для практики точностью начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа.

Для многих начинающих радиолюбителей изготовление и оценка индуктивности катушек, дросселей, трансформаторов становится «камнем преткновения». Промышленные измерители малодоступны, самодельные законченные конструкции, как правило, сложны в повторении и при их настройке необходимы промышленные приборы. Поэтому особой популярностью пользуются простые приставки к частотомеру или осциллографу.

Описания и схемы подобных устройств были опубликованы в периодической литературе . Они просты в повторении, удобны в применении. Но сведения в статьях в части заявленных погрешностей и пределов измерения нередко приводят к ошибочным выводам и искаженным результатам. Так в указано, что приставка позволяет измерить индуктивность более 0,1 мкГн, а погрешность измерения зависит от подбора конденсатора, который в авторской конструкции имеет допустимое отклонение номинальной емкости не более ±1 %. И это при том, что на указанных на схеме транзисторах устойчивая генерация начинается с индуктивностью колебательного контура 0,15…0,2 мкГн (желающие легко могут проверить), а собственная индуктивность выводов от платы до разъема 30 мм оказывается равной 0,1…0,14 мкГн. В другой статье указывается погрешность до 1,5 % от верхнего предела (кстати, обратите внимание, нижний предел 0,5 мкГн с погрешностью 0,9 мкГн ― и это верно, иными словами измерение таких величин носит оценочный характер) как для маленьких, так и больших значений индуктивности, без учета собственной емкости катушек. А такая емкость может достигать соизмеримой с контурной величины и вносить дополнительную погрешность до 10…20 %.

В этой статье сделана попытка в какой-то мере восполнить отмеченный пробел и показать методы оценки погрешности измерений и способы применения действительно простой и полезной конструкции в лаборатории каждого радиолюбителя.

Предлагаемая приставка к частотомеру предназначена для оценки и измерения с достаточной для практики точностью индуктивности в диапазоне 0,2 мкГн… 4 Гн. Она отличается от прототипов пониженным напряжением на измеряемой индуктивности (амплитуда не более 100 мВ), что снижает погрешность измерения индуктивности на малогабаритных кольцевых и замкнутых магнитопроводах и дает возможность измерить начальную магнитную проницаемость магнитопроводов. Кроме того, малое значение напряжения на контуре позволяет оценивать индуктивность катушки непосредственно в конструкции, без демонтажа. Такую возможность оценят те, кому часто приходится заниматься ремонтом и настройкой аппаратуры при отсутствии схем и описаний.

Для работы с приставкой подходят любые самодельные или промышленные частотомеры, позволяющие измерять частоту до 3 МГц с точностью не менее 3х знаков. Если нет частотомера, подойдет и осциллограф. Точность измерения временных параметров у последних, как правило, порядка 7…10%, что и определит погрешность измерения индуктивности.

Принцип измерения индуктивности основан на известном соотношении, связующим параметры элементов колебательного контура с частотой его резонанса (формула Томсона)


Здесь и далее во всех формулах частота указана в мегагерцах, емкость ― в пикофарадах, индуктивность ― в микрогенри.

При емкости контура Ск = 25330 пФ, формула упрощается

, где Т ― период в микросекундах.

В приставке (ее схема показана на рис. 1 ) используется генератор с эмиттерной связью в

двухкаскадном усилителе, частота гармонических колебаний которого определяется емкостью конденсатора С1 и измеряемой индуктивностью Lx, подключаемой к пружинным зажимам Х1. Так как используется непосредственное соединение базы транзистора VT1 с коллектором VT2, то коэффициент петлевого усиления генератора высок, что обеспечивает устойчивую генерацию при изменении соотношения L/C в широком диапазоне. Коэффициент петлевого усиления пропорционален крутизне используемых транзисторов и может эффективно регулироваться изменением тока эмиттеров, для чего используется выпрямитель на диодах VD1, VD2 и управляющий транзистор VT3. Введение усилителя на транзисторе VT4 с КU= 8…9 позволило снизить амплитуду напряжения на контуре до уровня 80…90 мВ при выходной амплитуде 0,7 В. Эмиттерный повторитель обеспечивает работу на низкоомную нагрузку.

Устройство работоспособно при изменении напряжения питания в интервале 5…15 В, при этом вариации уровня выходного напряжения не превышают 20 %, а уход частоты F= 168,5 кГц (с катушкой высокой добротности, намотанной на сердечнике 50ВЧ при индуктивности L= 35 мкГн) не более 40 Гц!

В конструкции можно использовать в позициях VT1, VT2 транзисторы КТ361Б, КТ361Г, КТ 3107 с любым буквенным индексом, хотя несколько лучшие результаты достигаются с КТ326Б, КТ363; в позиции VT3 ― кремниевые транзисторы структуры р-n-р, например, КТ209В, КТ361Б, КТ361Г, КТ3107 с любым буквенным индексом. Для буферного усилителя (VT4, VT5) пригодно большинство высокочастотных транзисторов. Параметр h31Э для транзистора VT4 ― более 150, для остальных не менее 50.

Диоды VD, VD2 ― любые высокочастотные кремниевые, например, серий КД503, КД509, КД521, КД522.

Резисторы ― МЛТ-0,125 или аналогичные. Конденсаторы, кроме С1, ― малогабаритные соответственно керамические и электролитические, допустим разброс 1,5…2 раза.

Конденсатор С1 емкостью 25330 пФ определяет точность измерения, поэтому ее значение желательно подобрать с отклонением не более ±1 % (можно составить из нескольких термостабильных конденсаторов, например 10000+10000+5100+ 220пФ из группы КСО, К31. Если нет возможности точно подобрать емкость, можно воспользоваться описанной ниже методикой.

В качестве разъема Х1 удобно использовать пружинящие зажимы для «акустических» кабелей. Разъем Х3 для соединения с частотомером ― СР–50-73Ф.

Детали монтируют на печатной плате (рис. 2 ) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Чертёж печатной платы в формате lay разработки П.Семина можно

Допустимо использовать навесной монтаж. В качестве корпуса для приставки можно применить любой подходящий по размерам коробок из любого материала. Разместить разъем Х1 необходимо так, чтобы обеспечить минимальную длину соединяющих его с платой проводников. На фото, для примера, показан аккуратно выполненная конструкция от Павла Семина.


После проверки правильности монтажа следует подать питание напряжением 12 В, не подключая катушки к разъему Х1. Напряжение на эмиттере VT5 должно быть примерно равным половине питающего напряжения; если отклонение больше, потребуется подбор резистора R4. Ток потребления окажется близким к 20 мА. Присоедините к разъему Х1 катушку Lx индуктивностью в пределах десятков―сотен микрогенри (точное значение некритично), а к разъему Х3 ― осциллограф или высокочастотный вольтметр. На выходе приставки должно быть переменное напряжение 0,45…0,5 В эфф (амплитудное значение 0,65…0,7 В). При необходимости его уровень можно установить в диапазоне 0,25…0,7 Вэфф подбором резистора R8.

Теперь можно приступить к калибровке приставки , подключив ее к частотомеру.

Это можно сделать несколькими методами.

Если есть возможность измерить с точностью не хуже 1 % катушку на незамкнутом магнитопроводе с индуктивностью порядка десятков-сотен мкГ, то используя ее как образцовую, подберите емкость конденсаторов С1 так, чтобы показания приставки совпали с требуемым значением.

Во втором случае понадобится один термостабильный эталонный конденсатор, емкость которого не менее 1000 пФ и известна с высокой точностью. В крайнем случае, если нет возможности точно измерить емкость, можно применить конденсаторы КСО, К31 с допуском ±2―5 %, смирившись с вероятным увеличением погрешности. Автор использовал конденсатор К31-17 с номинальной емкостью 5970 пФ ±0,5 %. Сначала по частотомеру фиксируем частоту F1 для катушки Lx без дополнительного внешнего конденсатора. Затем присоединяем параллельно катушке эталонный конденсатор Cэт и фиксируем частоту F2. Теперь можем определить реальную входную емкость собранной приставки и индуктивность катушки Lx по формулам

Чтобы можно было пользоваться приведенными в начале статьи упрощенными формулами, нужно подбором группы конденсаторов С1 установить емкость Свх равной 25330±250 пФ. После окончательной корректировки емкости конденсаторов С1 сделайте контрольный замер по приведенной выше методике, чтобы убедиться, что емкость С вх соответствует требуемой.Вручную делать многократные пересчеты долго, поэтому автор пользуется удачной программой расчетов MIX10 , разработанной А. Беспальчиком.

После этого приставка готова к работе. Попробуем оценить ее возможности; для этого проведем несколько опытов.

  1. При измерении малых значений индуктивности большую погрешность вносит собственная индуктивность приставки, состоящая из индуктивности проводников, соединяющих разъем Х1 с платой, и индуктивности монтажа. Попробуем ее измерить. Сначала замкнем контакты разъема Х1 прямым коротким проводником. Скрученные провода, идущие к разъему Х1 длиной 30 мм, и перемычка длиной 30 мм образуют один виток катушки. Если в генераторе транзисторы КТ326Б, колебания возникают только при ударном возбуждении контура путем периодичного включения питания; при этом частота F1 = 2,675…2,73 МГц, что соответствует индуктивности 0,14 мкГн (с транзисторами КТ3107Б генерация совсем не возникает). Теперь сделаем из провода диаметром 0,5 мм кольцо диаметром 3 с расчетной индуктивностью около 0,08 мкГн и подключим к Х1. Для генератора на транзисторах КТ326Б частотомер показал значение 2,310 МГц, что соответствует индуктивности 0,19 мкГн. Вариант на транзисторах КТ3107Б генерировал только при ударном возбуждении контура. Таким образом, собственная индуктивность приставки оказалась в пределах 0,1…0,14 мкГн.

Выводы: высокая точность измерений обеспечивается для индуктивности более 5 мкГн. При значениях в интервале 0,5… 5 мкГн надо учитывать собственную индуктивность 0,1…0,14 мкГн. При индуктивности менее 0,5 мкГн измерения носят оценочный характер. Уверенно регистрируемая минимальное значение индуктивности 0,2 мкГн.

  1. Измерение неизвестной индуктивности. Допустим, для нее частота F1= 0,16803 МГц, что по упрощенной формуле расчета индуктивности дает 35,42 мкГн.

При проверке с эталонным конденсатором частота F2 = 0.15129 МГц соответствует индуктивности 35,09 мкГн. Погрешность ― менее 1 %.

  1. Используя измеренную индуктивность в качестве образцовой, можно оценить входную емкость генератора. Емкость контура состоит из емкости группы конденсаторов С1 и емкости Сген, состоящей из суммы емкости монтажа и емкости, вносимой транзисторами VT1, VT2, т. е. Свх= С1+С ген.

Чтобы определить величину С ген, отключаем конденсаторы С1 и измеряем с используемой индуктивностью частоту F3. Теперь Сген можно рассчитать по формуле

В авторском варианте приставки с транзисторами КТ3107Б емкость Сген равна 85 пФ, а с транзисторами КТ326Б ― З9 пФ. По сравнению с требуемым значением 25330 пФ это меньше 0,4 %, что позволяет применять практически любые высокочастотные транзисторы без заметного влияния на точность измерения..

  1. Благодаря большой собственной емкости приставки, при измерении индуктивности до 0,1 Гн погрешность, вносимая собственной емкостью катушек, несущественна. Так при измерении индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора от транзисторных приемников получилось значение L = 105,6 мГн. При дополнении колебательного контура эталонным конденсатором 5970 пФ получилось другое значение ― L=102 мГн, а собственная емкость обмотки Стр= Сизм– С1 = 25822 – 25330 = 392 пФ.
  2. Амплитуда на измерительном колебательном контуре величиной 70…80 мВ оказывается меньше порога открывания кремниевых p-n переходов, что позволяет во многих случаях измерять индуктивность катушек и трансформаторов прямо в схеме (естественно, обесточенной). Благодаря большой собственной емкости приставки (25330 пФ), если емкость в измеряемой цепи не более 1200 пФ, погрешность измерения не превысит 5 %.

Так при измерении индуктивности катушки контура ПЧ (емкость контура не более 1000 пФ) непосредственно на плате транзисторного приемника получено значение 92,1 мкГн. При измерении индуктивности катушки, выпаянной из платы, расчетное значение оказалось меньше ― 88,7мкГн (погрешность менее 4 %).

Для подключения к катушкам индуктивности, размещенных на платах, автор использует щупы с соединительными проводами длиной 30 см, скрученных с шагом одна скрутка на сантиметр. Ими вносится дополнительная индуктивность 0,5…0,6 мкГн ― это важно знать при измерении малых величин, для оценки ее достаточно замкнуть щупы между собой.

В заключение еще несколько полезных советов .

Определить магнитную проницаемость кольцевого магнитопровода без маркировки можно по следующей методике. Намотать 10 витков провода, равномерно распределив его по кольцу, и измерить индуктивность обмотки, а полученное значение индуктивности подставить в формулу:

В практических расчетах удобно пользоваться упрощенной формулой для расчета числа витков на кольцевых магнитопроводах

Значения коэффициента k для ряда широкораспространенных кольцевых магнитопроводов по данным В. Т. Полякова приведены в табл. 1 .

Таблица 1

Типоразмер К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4 К18х8х4
Магнитная проницаемость 3000 2000 1000 2000 1000 400
k 21 26 37 31 44 70

Для широко распространенных броневых магнитопроводов из карбонильного железа индуктивность удобнее рассчитывать в микрогенри, поэтому введем коэффициент m, и формула соответственно изменится:

Некоторые значения для распространенных броневых магнитопроводов приведены в табл. 2 .

Сердечник СБ-9а СБ-12а СБ-23-17а СБ23-11а
m 7.1 6.7 4.5 4.0

Составить подобную таблицу для имеющихся у вас кольцевых и броневых магнитопроводов, воспользовавшись предлагаемой приставкой, не составит большого труда.

ЛИТЕРАТУРА

1.Гайдук П. Частотомер измеряет индуктивность. ― Радиолюбитель, 1996, № 6, с. 30.

  1. L-метр с линейной шкалой. ― Радио, 1984, № 5, с. 58, 61.
  2. Поляков В. Катушки индуктивности. ― Радио, 2003, № 1, с. 53.
  3. Поляков В. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. ― М.: Патриот, 1990, с. 137, 138.
  4. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. /Терещук Р. М. и др./ ― Киев: Наукова думка, 1987, с. 104.

С.Беленецкий, US5MSQ Луганск Украина Радио, 2005, №5, с.26-28

Обсудить статью, высказать свое мнение и предложения можно на форуме

Измерение индуктивности с помощью мультиметра и резистора

Предпосылки

С самого раннего возраста я всегда интересовался повторным использованием, переработкой и изобретением способов использования вещей, а также расширением их текущего использования или поиском новых целей. Моим основным направлением всегда была электроника (звуковая электроника, если быть точнее, электрогитара, если быть точным). Когда я построил свой первый ламповый усилитель, я использовал 90% переработанных деталей, и это звучало УБИЙСТВЕННО !.

Если вы работали с электронными компонентами, вы знаете, что большинство из них (резисторы, конденсаторы, электронные лампы и т. Д.) легко идентифицировать. На них проштампован их номинал или стоимость, они имеют цветовую кодировку, или вы можете напрямую измерить их с помощью мультиметра.

Проблема связана с индукторами и трансформаторами. Когда вы повторно используете их из старого оборудования, вы не можете быть уверены в их ценности. Даже если вы используете новый, без таблицы вы застряли.

Я использовал простой метод, который собираюсь описать, и он сработал для моего приложения.

Моя идея состоит в том, что, хотя сегодня люди в более развитых местах на земле могут очень легко купить оборудование (у кого нет осциллографа или генератора сигналов, верно?).Большая часть этого «материала» была недоступна, когда я росла, и до сих пор недоступна в других местах на земле. Раньше у меня не было осциллографа или аудиогенератора, поэтому я обойдусь без них. Мы должны стремиться делать все, что в наших силах, с тем, что у нас есть под рукой.

Допущения

Это руководство предполагает, что читатель имеет базовые представления об электронике и ее основных управляющих законах: Ома и Кирхгофа.

Хотя я изложу некоторые принципы, используемые для расчетов, я рекомендую прочитать теорию электрических цепей для более глубокого понимания их.

Objective

Цель данного руководства — представить простой и проверенный метод косвенного определения индуктивности дросселя фильтра (индуктора).

Ожидания

Ожидание состоит в том, чтобы получить значение компонента, которое можно использовать в ваших проектах. Он будет определять только значение L индуктора. Этот метод не будет определять максимальный ток, максимальные значения диэлектрической изоляции, максимальное входное напряжение, мощность и т. Д.Размер индуктора и приложение, из которого вы берете его для повторного использования, могут дать вам представление о максимальной мощности и токе, но я не собираюсь этого делать в этой инструкции.

Соображения

Расчетный результат будет очень близким приближением к реальному значению, мы не ищем до 5-й самой значащей цифры, хорошо? 🙂

Подавляющее большинство используемых компонентов имеют допуск 5%. Еще лучше: большинство индукторов фильтров (дросселей) рассчитаны на плюс / минус 20% от номинального значения в соответствии с техническими описаниями производителя.В итоге: методологические ошибки, лежащие в пределах +/- 20% от расчетного значения, считаются приемлемыми для меня .

Например: при добавлении двух величин, если одно из них имеет значение меньше, чем 10% другого, я отброшу его как «несущественное для каких-либо практических целей».

Во время вычислений я укажу на это, сказав: Из-за того, что A более чем в 10 раз больше, чем B, если A + B = C, я предполагаю, что C приблизительно равно A, поэтому в расчетах отбрасываю B.

Инструменты, инструменты, материалы и т. Д.

Для этих измерений нам потребуется:

  • известный понижающий трансформатор (от 120/240 В до 6/12 В или что у вас есть под рукой).
  • потенциометр (я рекомендую что-то в линейном диапазоне от 10 кОм до 100 кОм)
  • мультиметр
  • компоненты, которые нужно проверить 🙂

Все расчеты будут выполняться при 60 Гц, что является стандартной частотой переменного тока в домашних условиях в США, но вы можете изменить расчеты на частоту вашей страны.

Предупреждение : Здесь мы имеем дело с потенциально опасными напряжениями и токами. Пожалуйста, не пытайтесь выполнять какие-либо из этих тестов, если вы не знакомы с процедурами безопасности. БЫТЬ БЕЗОПАСНЫМ!

Использование измерителя погружения для измерения индуктивности »Электроника

Измеритель погружения генератора провала сетки может использоваться для измерения многих параметров, включая индуктивность катушки индуктивности.


Dip Meter Tutorial:
Dip meter / основы GDO Как пользоваться измерителем угла падения / GDO Использование GDO для измерения индуктивности Использование GDO для измерения емкости Резонансная частота измерительной антенны Электрическая длина измерительного фидера


Измеритель падения сетки или осциллятор падения сетки, GDO — очень универсальный измерительный прибор.Его можно использовать для измерения многих параметров. Некоторые измерения выполняются напрямую и достаточно очевидны, другие менее очевидны, но, тем не менее, измеритель угла наклона может выполнять некоторые полезные измерения различных параметров.

Одно из таких измерений, которое может выполнить прибор для измерения угла падения, — это измерение индуктивности неизвестной катушки индуктивности.

Как измерить индуктивность с помощью измерителя угла наклона

Метод, используемый для измерения индуктивности неизвестного индуктора с помощью измерителя угла наклона сетки, относительно прост.Используемый метод включает использование известного конденсатора параллельно с неизвестной катушкой индуктивности для создания параллельного резонансного контура.

При подключенном известном конденсаторе измеритель провала сетки или генератор провала сетки можно использовать обычным способом для определения резонансной частоты резонансного контура.

После того, как резонансная частота была найдена, можно относительно просто вычислить значение индуктивности. Его можно найти по формуле:

Где
π = 3.142
f = частота резонанса (т. Е. Точка максимального провала)
C = значение конденсатора в фарадах
L = значение индуктора в Генри

Меры предосторожности

Для достижения наилучших результатов необходимо соблюдать ряд мер предосторожности:

  • Использование разных конденсаторов дает разные результаты: Если индуктивность измеряется этим методом с помощью измерителя угла наклона с использованием разных значений конденсатора, то будут выведены несколько другие значения индуктивности.Причина этого — распределенная емкость катушки индуктивности. Если индуктор имеет металлический сердечник, это также приведет к изменению индуктивности в зависимости от частоты. В результате лучше всего проверять любые индукторы, близкие к частоте предполагаемого использования.

Хотя это не самый точный метод определения значения индуктивности, он работает очень хорошо, если не доступны другие методы. Это, безусловно, дает результаты, которые настолько точны, насколько это необходимо для большинства приложений.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

Как использовать индукторы кроссовера громкоговорителей в DIY

В большинстве домов есть несколько систем / устройств для воспроизведения звука, будь то телевизор, радио, Компьютеры или Hi-Fi. Общим звеном между этими системами являются корпуса громкоговорителей и их компоненты, которые преобразовать электрические сигналы в приемлемый акустический эффект.
Один из ключевых компонентов в большинстве этих корпусов (где установлено более одного динамика), представляет собой электрическую цепь, называемую кроссовером.Он распределяет электрические сигналы тщательно предписанным способом, чтобы свести к минимуму динамик / драйвер искажение и обеспечить приемлемый результат. Эти кроссоверы содержат три основных типа компонентов, т. Е. резисторы, конденсаторы и индукторы и обычно называются пассивными кроссоверами, поскольку они работают без дополнительной мощности.
Кроссоверы, используемые в кинотеатрах, театрах, звукоусилении и, во многих случаях, в меньшей степени, в высококачественных системах Hi-IF используются электронные кроссоверы с автономным питанием и без индукторов, так достаточно сказано там тогда.

Проще говоря, индукторы можно рассматривать как частотно-зависимые резисторы, то есть они работают с сигналами переменного тока, чем выше частота, тем выше их сопротивление. В схемах переменного тока термин «сопротивление» заменяется понятием «импеданс». Часто в сочетании с другими компонентами свойство увеличения или уменьшения импеданса компонента с частотой может быть используется для управления уровнем сигнала, подаваемого на отдельные громкоговорители.

В то время как резисторы имеют свойство, называемое сопротивлением, которое измеряется в Ом и по существу не зависит от частоты, индукторы имеют свойство, называемое индуктивностью (в этом нет ничего удивительного), который измеряется в Генри. Кроме того, иногда указываются два других параметра (1) его сопротивление постоянному току и (2) его сопротивление, собственно импеданс, на той или иной частоте, ну не так уж часто в Аудио срабатывают.

1.Ассорти бобин с воздушным сердечником

В зависимости от вашей точки зрения, индукторы — это довольно умные устройства или просто мотки проволоки. Большинство катушек индуктивности намотаны на формирователи или бобины круглой или прямоугольной формы, которые обычно изготовлены из материалов, которые для ферритовых материалов обладают очень специфическими электрическими свойствами. Шпульки с воздушным сердечником не такие суетливы, поскольку в качестве рабочей среды используют воздух.

2.Ферритовые бобины

Два наиболее широко используемых стиля шпульки — это катушки с воздушным или ферритовым сердечником. Есть много комбинаций этих аранжировок которые включают нейлоновые бобины с центральным воздушным сердечником, что делает его индуктором с воздушным сердечником. Центр с воздушным сердечником также может быть заменен на Ферритовый сердечник, в этом случае он становится ферритовым индуктором. Кроме того, вся бобина может быть изготовлена ​​из феррита, что делает его также ферритовым индуктором.

Для кроссоверов / аудио использования громкоговорителей диапазон индуктивности большинства индукторов составляет 10 мГн. (миллигенри) примерно до 0,1 мГн. Примечание. 0,1 мГн эквивалентно 100 мкГн (микрогенри). Большие значения обычно используются для управляют низкими частотами, связанными с басовыми и средне-басовыми драйверами, в то время как меньшие значения используются для управления АЧХ твитера.
Индукторы не являются устройствами без потерь, и некоторая энергия всегда теряется в виде тепла.Басовый кроссовер В секции используются индукторы, подключенные последовательно с драйвером громкоговорителя. Любые значительные потери в индукторе приводят к снижению производительности системы. эффективность или потеря уровня звука. Увеличение входной мощности, тока (увеличение громкости, что часто делается) может привести к увеличению нагрев катушки, плавление изолированного покрытия на проводе, короткое замыкание витков катушки и быстрое прекращение работы устройства в качестве индуктора.

3. Индуктор с воздушным сердечником

Типичный звуковой индуктор для средних и низких частот

Итак, почему 2 типа ?? Что ж, вступает в силу свойство, называемое «насыщенность катушки».Это мера способности индуктора поддерживать его свойства / значение индуктивности при увеличении тока / мощности. Помнить, мы хотим, чтобы свойства нашей схемы кроссовера были согласованы в широком диапазоне уровней мощности, чтобы стабильность наших катушек индуктивности это важный момент ….

4. Ферритовый индуктор звуковой частоты

Теперь индукторы с воздушным сердечником не насыщаются легко, поэтому их производительность выше. надежный / линейный по производительности, чем их эквивалент конструкции на основе феррита, поэтому часто считается, что они обеспечивают лучшее качество звука.Однако всегда есть обратная сторона. Для любого конкретного требования к индуктивности длина провода, необходимого для катушки с воздушным сердечником, составляет значительно длиннее, чем у эквивалентного феррита. Чем длиннее провод, тем выше его сопротивление постоянному току и тем выше его сопротивление. потеря мощности.
Для кроссоверов громкоговорителей оптимально требуются индукторы с низким сопротивлением постоянному току. производительность, если они не должны приводить к слишком большим потерям и не тратить впустую ценную мощность усилителя. Во многих стандартных производимых громкоговорителях индукторы, таким образом, сделаны на основе феррита, что позволяет экономить провод, стоимость и размер для разумной хорошая производительность.
Чтобы снизить сопротивление постоянному току, мы могли бы использовать более толстый провод, то есть провод большего диаметра, но это уменьшает количество витков на слой катушки требует гораздо большей катушки и, следовательно, значительно увеличивает стоимость меди.
DC (сопротивление индуктивности постоянному току) также является частью внутренней цепи кроссовера. электрические характеристики конструкции и поэтому замена ферритовой катушки на катушку с воздушным сердечником (сомнительное обновление без тщательного согласования) может привести к в плохом опыте.Например, увеличение DCR басовых катушек может привести к повышенному нагреву катушки и последующему отказу катушки.

5. Примечания к катушечной обмотке проволоки

Большинство / почти все индукторы громкоговорителей намотаны с использованием медной проволоки. В зависимости от применения кроссовера и требований к мощности, диаметр провода может варьироваться от 0,5 мм до 1,5 мм или (от 24 до 15) AWG. Если стоимость не имеет значения, вы можете перейти к использованию плоской медной ленты или чистой серебряной проволоки.Во всех случаях проволока или лента имеют быть электрически изолированным. Акустическое улучшение спорно.

Медная проволока изолирована, и проволока классифицируется как сорт 1 или сорт 2. Проволока протягивается через химическую ванну для окунания. содержащий изоляцию. Один проход — это проволока класса 1, а для более толстого покрытия он проходит дважды, что делает его классом 2. Существует возможность нанесите два разных покрытия для высокотемпературных покрытий (электродвигатели) или покрытий с низким коэффициентом трения, которые используются в высокоскоростной обмотке машины.Кроме того, возможно термоскрепление катушек с использованием специального покрытия (предотвращает жужжание и шумы катушек), благодаря чему изоляционное покрытие имеет через него проходит тщательно откалиброванный электрический ток высокой величины, чтобы частично расплавить внешнее покрытие и связать все витки / слои вместе. Это также позволяет Катушки с воздушным сердечником без катушки, что позволяет сэкономить на стоимости шпульки. Процесс без бобины / формирователя обычно выполняется на машинах с разборными намоточными оправками.

Медную проволоку также можно классифицировать по содержанию примесей.Для общего использования у нас есть обычный медный обмоточный провод, (номинально от 9996 до 9999, известных как 4 девятки, то есть чистая медь на 99,99%) или OFC (бескислородная медь, условно 6 девяток, чистая медь на 99,9999%). Если ты хочешь накрутить ваши собственные катушки, возможно, вам будет сложно найти медный провод OFC, если вы не хотите загружать поддон.
Для дросселей громкоговорителей класс 2 — лучший вариант, поскольку он обеспечивает более прочный изолированный провод и может лучше обрабатываться. без снятия покрытия.Диаметр проволоки незначительно увеличивается из-за покрытия и, следовательно, может уменьшаться количество витков на слой. слегка затрудняющие расчеты катушки.
Для минимального размера катушки / эффективности индуктора и максимального содержания меди можно использовать проволоку прямоугольного сечения, но с ней сложно обращаться, наматывать, получать и, естественно, дороже.

6. Намотка индукторов для собственных громкоговорителей

Сложная намоточная машина для настольных ПК

Хотя это звучит хорошей идеей, она редко стоит затрат или усилий.Вам нужен измеритель индуктивности, Бобины или ферритовые сердечники, какое-то устройство намотки и, конечно же, проволока.
Кроме того, вам нужно рассчитать количество витков и т. Д., Точность невысока, если процесс намотки не является кратким. Случайные неслоистые обмотки не обеспечивают индуктивности с малым допуском. Важно правильно натянуть проволоку, чтобы чтобы убрать перегибы проволоки и добиться равномерного наслаивания.

На приведенном выше изображении показана типичная настольная намоточная машина середины 90-х с компьютерным управлением, способная точной намотки широкого диапазона конфигураций катушки / бобины.Изображение предоставлено Marsilli & Co.spa. Конечно, такое оборудование далеко за пределами кармана обычных пользователей DIY, поскольку, как говорится, «если бы вам пришлось спрашивать цену, вы, вероятно, не смогли бы себе этого позволить».

7. Маленькие и большие ферритовые индукторы с воздушным сердечником и радиочастотным сердечником

Натяжение проволоки может варьироваться от нескольких граммов для тонкой проволоки, напоминающей волосы, до немного (8-9) кг для материала толщиной 1,5 мм. Этот тип натяжения сложно точно применить без специального инструмента.
Любые перегибы уменьшают количество витков на слой. Поскольку индуктивность нелинейна с витками, нельзя просто добавить пару потерянных витков. обратно в конце процесса. Если вам нужны катушки с жесткими допусками, лучше приобрести катушки или перемотать на немного более высокую Значение индуктивности, а затем осторожно раскрутите несколько витков, измеряя индуктивность по ходу движения, пока не получите требуемое значение.
Если у вас есть особые потребности, возможно, вам подойдет намотка собственных катушек, но покупка товаров на складе, вероятно, лучший способ пойти.
Здесь, в QTA Systems, мы наматываем собственные катушки и можем намотать как воздушный сердечник, так и ферритовые катушки. типы, использующие провода следующих диаметров (0,8, 1,0, 1,12, 1,25, 1,32) мм в соответствии с конкретными значениями индуктивности заказчика. Мы также можем поставить незакрепленные шпульки и / или медь. провод, если вы хотите попробовать свои силы в небольшом количестве поделок. Для сыпучих материалов или специальных катушек индуктивности просмотрите катушки индуктивности

8. Монтаж индукторов

Все индукторы создают электрическое поле, и, если они расположены слишком близко друг к другу, они взаимодействуют, вызывая нежелательные нелинейные побочные эффекты.Установка бобин с воздушным сердечником обычно проста, так как один конец бобины имеет центральное отверстие, и оно может быть прикреплено болтами к переходная доска с помощью болта из цветного металла (нейлона или латуни).
При установке более чем одной катушки их следует располагать как можно дальше друг от друга. как позволяет дизайн платы. Если места мало, рекомендуется закрепить каждую катушку на разных ортогональных элементах. (ось под прямым углом). В этом случае из-за геометрии катушки болтами можно закрепить только одну катушку.На помощь приходит силиконовый клей, оставшиеся катушки устанавливаем по другая ось, в хороший слой клея.

9. Простой ферритовый галстук

Для ферритовых катушек требуется другая техника монтажа. Комментарии относительно интервалов и ориентация по-прежнему сохраняется, но отверстия под болты могут отсутствовать, и в этом случае их можно закрепить силиконовым клеем. Длинные нейлоновые болты легко растягиваются при чрезмерном затягивании и могут допускать дребезжание…. Снова силиконовый клей полезен для постели катушки в. Однако после установки его может быть трудно удалить, и ножом скальпеля прорезать нижнюю часть. силиконовая связка может быть единственным способом освободить устройство. Итак, если вы хотите поэкспериментировать, немного переместите макет, Тогда ответом может быть двусторонний скотч (непостоянная фиксация, он часто размягчается и высвобождается при нагревании) или нейлоновые галстуки. Вам нужно всего лишь сделать несколько отверстий в доске, чтобы продеть через них бинты.

Просмотр статьи Индукторы Часть 2

Просмотр продуктов Индукторы

Как измерить индуктивность без измерителя LCR?

Естественно, что в вашем доме будут какие-то электронные устройства, например, телевизор или радио. Индуктивность — это то, что происходит регулярно в таких машинах, поскольку в них электрический ток должен внезапно останавливаться и переключаться на другой ток.

Это будет происходить каждый раз при смене канала.Эта индуктивность дает нам возможность переключать каналы в любое время. Вы также можете измерить эту индуктивность.

Но как измерить индуктивность без измерителя LCR — это немного сложно. Мы здесь, чтобы помочь вам в этом!

Как измерить индуктивность без измерителя LCR

Мы знаем, что индуктивность — это способ, которым катушка останавливает электрический ток, когда он протекает через электронные устройства. Есть несколько других способов измерить индуктивность в ваших электронных устройствах или машинах.

Лучший измеритель LCR не обязательно нужен для такой задачи. Ниже приведены некоторые шаги:

Шаг 1. Выбор подходящего резистора для использования

Для измерения индуктивности вам понадобится резистор 100 Ом. Убедитесь, что он также имеет сопротивление около 1%. На этом конкретном компоненте должен быть рисунок коричнево-черно-коричневого цвета, так как все резисторы имеют цветные полосы, чтобы нам было легче определить, какое сопротивление на каком резисторе.

Убедитесь, что вы выбрали резистор, который дает вам известное значение сопротивления, когда вы застряли, выбирая из множества вариантов.

Новые резисторы всегда будут иметь этикетки, но как только вы вытащите их из упаковки, вы больше не сможете их отличить. Поэтому, пожалуйста, убедитесь, что вы используете резистор, который вам хорошо известен, если вы хотите избежать проблем, связанных с методом проб и ошибок.

Шаг 2: Подключение катушки индуктивности к резистору

Теперь, когда вы купили подходящий резистор для работы, вам просто нужно подключить его к катушке индуктивности в вашем электронном устройстве или машине.

Не забывайте, что он должен быть подключен последовательно с вашим резистором. Здесь термин «последовательно» относится к электрическому току, последовательно проходящему через катушку индуктивности.

Вам необходимо создать цепь с катушкой индуктивности и резистором, разместив их рядом. У них должен быть хотя бы 1 контактный контакт. После этого вам нужно достать провода питания и подключить их к резистору и катушке индуктивности на их оголенных концах.

Эти силовые провода можно найти в любом строительном магазине, они бывают красного и черного цветов.Вам нужно получить по одному каждого. Подключите красный провод питания к концу резистора, а черный провод питания к концу катушки индуктивности.

Отверстия в макете также могут помочь при соединении проводов с резистором и катушкой.

Шаг 3: Колебание

Для этого шага вам понадобится генератор функций вместе с осциллографом. Функциональный генератор представляет собой разновидность электрического тестера. Его задача — посылать электрические волны по вашей цепи.

Вы можете управлять сигналами, проходящими через катушку индуктивности, и рассчитывать индуктивность. Кроме того, это оборудование показывает изменение волн электрического тока и определяет напряжение сигнала в цепи.

Он отображает эти данные в виде строки на мониторе или экране. Это поможет вам визуализировать тип сигнала, который вы настраиваете с помощью своего генератора. Части выходных выводов функционального генератора должны быть подключены к осциллографу.

Теперь вам просто нужно включить оба устройства.Пока они работают, вам нужно взять красный выходной провод функционального генератора и подключить его к красному проводу питания вашей уже настроенной цепи.

Таким же образом необходимо подключить черный входной провод осциллографа к черному проводу питания схемы. Таким образом, вы подключили функциональный генератор и осциллограф к цепи.

Шаг 4. Бегущие токи в цепи

Генератор будет стимулировать токи к катушке индуктивности и резистору, когда они используются.На устройстве есть ручка управления. Если вы хотите запустить текущий поток, вам нужно использовать эту ручку.

Настройте свой функциональный генератор примерно на 50–100 Ом и настройте его на синусоидальные колебания. Таким образом, вы можете видеть более крупные и изогнутые волны на мониторе или экране.

Если вы когда-нибудь захотите увидеть отображаемую волну другого типа, вам нужно перейти в настройки генератора функций и изменить их.

Среди различных волн функциональный генератор может создавать синусоидальные, квадратные, треугольные и т. Д.являются общими. Хотя большинство из этих типов волн не обязательно использовать, если вы хотите рассчитать индуктивность.

Шаг 5: Контроль напряжения на экране

На осциллографе вы можете увидеть на мониторе отображение двух синусоидальных волн. В основном вам нужно следить за напряжениями на входе и резисторе. Функциональный генератор может помочь вам контролировать большую синусоидальную волну.

Меньшая синусоида возникает в месте соединения катушки индуктивности и резистора.Вам необходимо отрегулировать частоту генератора так, чтобы напряжение перехода уменьшилось вдвое по сравнению с исходным напряжением.

Напряжение перехода здесь означает разницу между двумя синусоидальными волнами на экране осциллографа.

Шаг 6: Поиск подходящей частоты

Частота тока генератора, которую нужно найти, должна отображаться на экране осциллографа. Вам просто нужно посмотреть на число в нижней части индикатора и найти значение в килогерцах (кГц).

Запишите это число, так как оно может понадобиться для расчета индуктивности. Формула преобразования герц (Гц) в килогерцы (кГц) приведена ниже:
1 кГц = 1000 Гц
Или 1 Гц = 0,001 кГц

Шаг 7: Расчет индуктивности

Для этого шага необходимо использовать математические формулы. Формула, которую вам нужно использовать, приведена ниже:
L = R *

.

Здесь «L» — искомая индуктивность. Для этого вам понадобится «R» — сопротивление и «f» — частота.

После того, как вы умножите резистор на квадратный корень из 3, вам нужно умножить частоту на 2 и пи, что приблизительно равно 3,1416. Резистор будет числом Ом, а частота — числом килогерц.

Разделите числитель со знаменателем, и ответ будет выражен в миллигенри (мГн), поскольку именно так рассчитывается индуктивность при использовании измерителя LCR.

Затем вы можете преобразовать миллигенри в микрогенри (мкГн), выполнив следующие измерения:
1 миллигенри (мГн) = 1000 микрогенри (мкГн)

Итак, если у вас есть, скажем, 1.378 миллигенри индуктивности, тогда она станет 1378 микрогенри.

Заключительные слова

Существуют различные калькуляторы или программы, которые можно использовать для расчета индуктивности. Но вам все равно нужно выяснить величину сопротивления и частоты, исходящие от схемы, которую вы настроили.

Знание ответа на вопрос — «как вы измеряете индуктивность без измерителя LCR» кажется длительным процессом, но он все еще очень интересен, поскольку теперь вы можете увидеть, что происходит, когда вы праздно расслабляетесь и переключаете каналы на своем телевизоре или радио.

Ссылка на источник:

  1. https://www.quora.com/Is-it-possible-to-measure-inductance-without-an-inductance-meter.

6,9 Индуктивность | Texas Gateway

Катушки индуктивности

Индукция — это процесс, при котором ЭДС индуцируется изменением магнитного потока. До сих пор обсуждалось множество примеров, некоторые из которых более эффективны, чем другие. Трансформаторы, например, спроектированы так, чтобы быть особенно эффективными при наведении желаемого напряжения и тока с очень небольшими потерями энергии в другие формы.Есть ли полезная физическая величина, связанная с эффективностью данного устройства? Ответ — да, и эта физическая величина называется индуктивностью.

Взаимная индуктивность — это влияние закона индукции Фарадея для одного устройства на другое, например, первичная катушка, при передаче энергии вторичной обмотке в трансформаторе. См. Рис. 6.39, где простые катушки индуцируют ЭДС друг в друге.

Рис. 6.39. Эти катушки могут вызывать ЭДС друг в друге, как неэффективный трансформатор.Их взаимная индуктивность M указывает на эффективность связи между ними. Здесь видно, что изменение тока в катушке 1 вызывает ЭДС в катушке 2. (Обратите внимание, что наведенная E2E2 представляет наведенную ЭДС в катушке 2.)

Во многих случаях, когда геометрия устройств фиксирована, магнитный поток изменяется изменяющимся током. Поэтому мы концентрируемся на скорости изменения тока, ΔI / Δt, ΔI / Δt, размер 12 {ΔI} {} как причина индукции. Изменение тока I1I1 размером 12 {I rSub {размер 8 {1}}} {} в одном устройстве, катушка 1 на рисунке, индуцирует ЭДС размером 12 {«ЭДС» rSub {размер 8 {2}}} { } в другом.Мы выражаем это в форме уравнения как

6.34 ЭДС2 = −MΔI1Δt, ЭДС2 = −MΔI1Δt, размер 12 {«ЭДС» rSub {размер 8 {2}} = — M {{ΔI rSub {размер 8 {1}}} над { Δt}}} {}

, где размер MM 12 {M} {} определяется как взаимная индуктивность между двумя устройствами. Знак минус является выражением закона Ленца. Чем больше взаимная индуктивность M, M, размер 12 {M} {}, тем эффективнее связь. Например, катушки на рисунке 6.39 имеют небольшой размер MM 12 {M} {} по сравнению с катушками трансформатора на рисунке 6.28. Единицы измерения для MM: (V⋅s) / A = Ω⋅s, (V⋅s) / A = Ω⋅s, что называется Генри (H), в честь Джозефа Генри. То есть 1 H = 1Ω⋅s, 1 H = 1Ω⋅s.

Природа здесь симметрична. Если мы изменим ток I2I2 размером 12 {I rSub {размер 8 {2}}} {} в катушке 2, мы индуцируем ЭДС 1 размера 12 {«emf» rSub {size 8 {1}}} {} в катушке 1, что равно

6.35 emf1 = −MΔI2Δt, emf1 = −MΔI2Δt, size 12 {«emf» rSub {size 8 {1}} = — M {{ΔI rSub {size 8 {2}}} over {Δt}} } {}

, где размер MM 12 {M} {} такой же, как и для обратного процесса.Трансформаторы работают в обратном направлении с такой же эффективностью или взаимной индуктивностью M.M. размер 12 {M} {}

Большая взаимная индуктивность MM размером 12 {M} {} может быть желательной или нежелательной. Мы хотим, чтобы трансформатор имел большую взаимную индуктивность. Но такой прибор, как электрическая сушилка для одежды, может вызвать опасную ЭДС на своем корпусе, если взаимная индуктивность между его катушками и корпусом велика. Один из способов уменьшить взаимную индуктивность MM размера 12 {M} {} состоит в том, чтобы намотать катушки против ветра для подавления создаваемого магнитного поля.(См. Рисунок 6.40.)

Рис. 6.40. Нагревательные змеевики электрической сушилки для одежды могут быть намотаны в противоположную сторону, так что их магнитные поля нейтрализуют друг друга, что значительно снижает взаимную индуктивность по сравнению с корпусом сушилки.

Самоиндукция, действие закона индукции Фарадея устройства на самого себя, также существует. Когда, например, увеличивается ток через катушку, магнитное поле и магнитный поток также увеличиваются, вызывая противоэдс, как того требует закон Ленца.И наоборот, если ток уменьшается, индуцируется ЭДС, которая препятствует уменьшению. Большинство устройств имеют фиксированную геометрию, и поэтому изменение магнитного потока полностью связано с изменением тока ΔIΔI размером 12 {ΔI} {} через устройство. Индуцированная ЭДС связана с физической геометрией устройства и скоростью изменения тока. Выдается

6.36 ЭДС = −LΔIΔt, ЭДС = −LΔIΔt, размер 12 {«ЭДС» = — L {{ΔI} над {Δt}}} {}

, где LL размер 12 {L} {} — это собственная индуктивность устройства.Устройство, которое демонстрирует значительную самоиндукцию, называется индуктором и обозначено символом на рисунке 6.41.

Знак минус является выражением закона Ленца, означающего, что ЭДС препятствует изменению тока. Единицами самоиндукции являются генри (Гн), как и для взаимной индуктивности. Чем больше самоиндукция LL, размер 12 {L} {} устройства, тем сильнее оно сопротивляется любому изменению тока через него. Например, большая катушка с множеством витков и железным сердечником имеет большой размер LL 12 {L} {} и не позволяет току быстро изменяться.Чтобы избежать этого эффекта, необходимо добиться небольшого размера LL 12 {L} {}, например, за счет встречной намотки катушек, как показано на рисунке 6.40.

Катушка индуктивности 1 Гн — это большая катушка индуктивности. Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим устройство с L = 1.0 HL = 1.0 H размером 12 {L = 1 «.» 0`H} {}, через который протекает ток 10 А. Что произойдет, если мы попытаемся быстро отключить ток, возможно, всего за 1,0 мс? ЭДС, заданная eemf = −L (ΔI / Δt), будет выступать против изменения. Таким образом, ЭДС будет индуцирована eemf = −L (ΔI / Δt) = (1,0 H) [(10 A) / (1.0 мс)] = 10 000 В. . Положительный знак означает, что это большое напряжение направлено в том же направлении, что и ток, но противодействует его уменьшению. Такие большие ЭДС могут вызвать дуги, повредить коммутационное оборудование, и поэтому может потребоваться более медленное изменение тока.

Есть применение для такого большого наведенного напряжения. Во вспышках камеры используются батарея, два индуктора, которые работают как трансформатор, и система переключения или генератор для создания больших напряжений. (Помните, что нам нужно изменяющееся магнитное поле, вызванное изменяющимся током, чтобы вызвать напряжение в другой катушке.) Система генератора будет делать это много раз, когда напряжение батареи повышается до более чем тысячи вольт. (Вы можете услышать пронзительный свист трансформатора, когда конденсатор заряжается.) Конденсатор сохраняет высокое напряжение для последующего использования для питания вспышки. (См. Рисунок 6.42.)

Рис. 6.42. Благодаря быстрому переключению катушки индуктивности можно использовать батареи 1,5 В для индукции ЭДС в несколько тысяч вольт. Это напряжение можно использовать для хранения заряда в конденсаторе для последующего использования, например, в насадке для вспышки камеры.

Можно рассчитать размер LL 12 {L} {} для катушки индуктивности, учитывая ее геометрию (размер и форму) и зная создаваемое ею магнитное поле. В большинстве случаев это сложно из-за сложности создаваемого поля. Итак, в этом тексте индуктивность LL размером 12 {L} {} обычно является заданной величиной. Единственным исключением является соленоид, потому что он имеет очень однородное поле внутри, почти нулевое поле снаружи и простую форму. Поучительно вывести уравнение для его индуктивности.Начнем с того, что заметим, что индуцированная ЭДС определяется законом индукции Фарадея как eemf = −N (ΔΦ / Δt) и, по определению самоиндукции, как eemf = −L (ΔI / Δt). Приравнивая эти доходности к

6.37 ЭДС = −NΔΦΔt = −LΔIΔt.emf = −NΔΦΔt = −LΔIΔt. размер 12 {«emf» = — N {{ΔΦ} свыше {Δt}} = — L {{ΔI} более {Δt}}} {}

Решение для размера LL 12 {L} {} дает

6.38 L = NΔΦΔI.L = NΔΦΔI. размер 12 {L = N {{ΔΦ} больше {ΔI}}} {}

Это уравнение для самоиндукции LL устройства размером 12 {L} {} всегда верно.Это означает, что величина собственной индуктивности LL 12 {L} {} зависит от того, насколько эффективен ток для создания магнитного потока; чем эффективнее, тем больше ΔΔΦ ​​/ ΔI является.

Давайте воспользуемся этим последним уравнением, чтобы найти выражение для индуктивности соленоида. Поскольку площадь AA соленоида фиксирована, изменение магнитного потока равно ΔΦ = Δ (BA) = AΔB.ΔΦ = Δ (BA) = AΔB. Найти ΔB, ΔB, заметим, что магнитное поле соленоида определяется выражением B = μ0nI = μ0NIℓ.B = μ0nI = μ0NIℓ. Размер 12 {B = μ rSub {размер 8 {0}} ital «nI» = μ rSub { размер 8 {0}} {{ital «NI»} больше {ℓ}}} {} (Здесь nn = N / ℓ, где NN — количество витков и ℓℓ — длина соленоида.) Изменяется только ток, так что ΔΦ = AΔB = μ0NAΔIℓ.ΔΦ = AΔB = μ0NAΔIℓ.размер 12 {ΔΦ = AΔB = μ rSub {размер 8 {0}} ital «NA» {{ΔI} over {ℓ}}} {} Подстановка ΔΦΔΦ в L = NΔΦΔIL = NΔΦΔI размер 12 {L = N {{ΔΦ} над {ΔI}}} {} дает

6,39 L = NΔΦΔI = Nμ0NAΔIℓΔI.L = NΔΦΔI = Nμ0NAΔIℓΔI. размер 12 {L = N {{ΔΦ} над {ΔI}} = N {{μ rSub {размер 8 {0}} итал «NA» {{ΔI} над {ℓ}}} над {ΔI}}} {}

Это упрощается до

6.40 L = μ0N2Aℓ (соленоид) .L = μ0N2Aℓ (соленоид). размер 12 {L = {{μ rSub {размер 8 {0}} N rSup {размер 8 {2}} A} больше {ℓ}} {}

Это самоиндукция соленоида с площадью поперечного сечения AA и длина ℓ, ℓ, Обратите внимание, что индуктивность зависит только от физических характеристик соленоида, в соответствии с его определением.

Пример 6.7 Расчет самоиндукции соленоида среднего размера

Рассчитайте самоиндукцию соленоида длиной 10,0 см и диаметром 4,00 см, который имеет 200 катушек.

Стратегия

Это прямое применение L = μ0N2Aℓ, L = μ0N2Aℓ, размер 12 {L = {{μ rSub {размер 8 {0}} N rSup {размер 8 {2}} A} над {ℓ}}} {} поскольку все величины в уравнении, кроме размера LL 12 {L} {}, известны.

Решение

Используйте следующее выражение для самоиндукции соленоида:

6.41 L = μ0N2AℓL = μ0N2Aℓ размер 12 {L = {{μ rSub {размер 8 {0}} N rSup {размер 8 {2}} A} больше {ℓ}}} {}

Площадь поперечного сечения в этом примере равна A = πr2 = (3,14…) (0,0200 м) 2 = 1,26 · 10−3 м2, A = πr2 = (3,14…) (0,0200 м) 2 = 1,26 · 10−3 м2, NN отводится быть 200, а длина ℓℓ — 0,100 м. Мы знаем, что проницаемость свободного пространства равна μ0 = 4π × 10−7T⋅m / A.μ0 = 4π × 10−7T⋅m / A. Подставляя их в выражение для LL дает

6,42 L = (4π × 10−7 Tm / A) (200) 2 (1,26 × 10−3 м2) 0,100 м = 0,632 мH.L = (4π × 10−7 Tm / A) (200) 2 (1,26 × 10−3 м2) 0,100 м = 0,632 мГн.

Обсуждение

Этот соленоид среднего размера. Его индуктивность около миллигенри также считается умеренной.

Одно из распространенных применений индуктивности используется в светофорах, которые могут определить, когда автомобили ждут на перекрестке.Электрическая цепь с индуктором размещается на дороге под местом остановки ожидающего автомобиля. Кузов автомобиля увеличивает индуктивность, и схема изменяется, посылая сигнал на светофор, чтобы изменить цвет. Точно так же металлоискатели, используемые для безопасности аэропортов, используют тот же метод. Катушка или индуктор в корпусе металлоискателя действует как передатчик и как приемник. Импульсный сигнал в катушке передатчика вызывает сигнал в приемнике. На самоиндукцию цепи влияет любой металлический предмет на пути.Такие детекторы могут быть настроены на чувствительность, а также могут указывать приблизительное местонахождение обнаруженного на человеке металла. См. Рисунок 6.43.

Рис. 6.43 Знакомые ворота безопасности в аэропорту могут не только обнаруживать металлы, но и указывать их приблизительную высоту над полом. (Alexbuirds, Wikimedia Commons)

Измерения емкости и индуктивности с помощью цифровых мультиметров в формате PXI

Конденсаторы

Конденсатор — это электронный компонент, способный накапливать энергию в виде заряда.Каждый конденсатор состоит из двух пластин из проводящего материала, разделенных диэлектриком, которым может быть воздух, бумага, пластик, оксид или любой другой изолятор. Диэлектрическая постоянная, или K, изолятора представляет его способность накапливать заряд. В таблице 2 показаны значения K для различных диэлектрических материалов.

Диэлектрик

Диэлектрическая проницаемость ( K )

Вакуум

1

Воздух

1.0001

Тефлон

2,0 ​​

Полипропилен

2,1

Полистирол

2,5

Поликарбонат

2,9

Полиэстер

3,2

FR-4

3.8–5,0

Стекло

4,0–8,5

Слюда

6,5–8,7

Керамика

От 6 до нескольких тысяч

Оксид алюминия

7

Оксид тантала

11

Таблица 2 .Значения K для различных диэлектрических материалов

Электрические свойства изоляторов изменяются в зависимости от таких факторов, как температура, частота, напряжение и влажность. Эта вариативность и механическая конструкция конденсатора создают далеко не идеальное устройство. Лучшее представление реальных конденсаторов показано в эквивалентной модели на рисунке 4, которая может помочь вам понять различные паразитные элементы, присутствующие в реальном компоненте. Эти паразитные элементы влияют на импеданс конденсатора на разных испытательных частотах.


Рисунок 4 . Модель различных паразитных элементов в реальном компоненте, которые могут повлиять на конденсатор

Параллельное сопротивление, R p , обычно имеет большое значение, и его влияние существенно только при измерении конденсаторов с малыми значениями. Эквивалентное последовательное сопротивление R s , хотя и небольшое значение, важно для конденсаторов с большими номиналами, где полное сопротивление мало по сравнению с R s и где рассеивается большая мощность.Последовательная индуктивность, L s , представляет собой спад общей индуктивности и емкости на более высоких частотах. На низких частотах емкость зависит от частоты и уровня тестового сигнала из-за изменений диэлектрических свойств. На рисунке 5 показан алюминиевый электролитический конденсатор емкостью 2,2 мкФ, 100 В, измеренный на различных частотах. Ошибка относится к измерению с использованием тестового сигнала 1 В среднеквадратичного значения переменного тока на частоте 1 кГц.

Рисунок 5 .Алюминиевый электролитический конденсатор на 100 В, 2,2 мкФ, измерения на разных частотах

Эти факторы приводят к тому, что конденсаторы имеют разные значения при различных условиях температуры, частоты и уровня сигнала.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности — это электронный компонент, способный накапливать энергию в виде тока. Каждый индуктор состоит из проводящей катушки, которую можно обернуть без сердечника или вокруг магнитного материала. Проницаемость материала сердечника является мерой напряженности магнитного поля, которое может быть индуцировано в нем.Электрические свойства сердечников изменяются в зависимости от таких факторов, как температура, частота, ток и т. Д. Эта изменчивость и механическая конструкция индуктора создают далеко не идеальное устройство. Лучшее представление реальных катушек индуктивности показано в эквивалентной модели на рисунке 6, которая может помочь вам понять различные паразитные элементы, присутствующие в реальном компоненте. Эти паразитные элементы влияют на импеданс катушки индуктивности на разных испытательных частотах.

Рисунок 6 . Модель различных паразитных элементов в реальном компоненте, которые могут повлиять на индуктор

Последовательное сопротивление R s представляет собой резистивные потери в проводнике. Параллельная емкость, C p , является эквивалентным емкостным эффектом между витками катушки, а параллельное сопротивление R p представляет собой сумму всех потерь, связанных с материалом сердечника. Воздушным сердечникам требуется намного больше витков в катушке для достижения высоких значений индуктивности.Таким образом, воздушные сердечники часто непрактичны для применения из-за их большого размера и веса. Кроме того, воздушные сердечники обычно имеют большую емкость обмотки и последовательное сопротивление с высоким значением индуктивности. Не все паразиты влияют на стоимость индуктора, но некоторые паразиты более заметны, чем другие, в зависимости от конструкции катушки, геометрии индуктора, калибра провода и характеристик сердечника. Значение индуктивности и величина каждого типа паразита по отношению к другим типам паразита определяют частотную характеристику.Геометрия некоторых компонентов может увеличить чувствительность компонентов к внешним факторам, и эта повышенная чувствительность может повлиять на стоимость индуктора. Индукторы с открытым магнитным потоком более чувствительны к металлическим материалам, которые находятся в непосредственной близости, потому что такие материалы изменяют магнитное поле. Тороидальные индукторы удерживают поток внутри сердечника и менее чувствительны к внешним проводникам в непосредственной близости. На рисунке 7 показан поток, связанный с этими типами катушек индуктивности:

Рисунок 7 .Типы индукционного потока

На рисунке 8 индуктор с воздушным сердечником 5 мГн измерен на разных частотах. Ошибка относится к измерению с тестовым сигналом 1 В , среднеквадратичное значение при 1 кГц. Этот тип индуктора имеет высокую емкость обмотки из-за размера и количества витков, необходимых для его конструкции. Следовательно, этот тип индуктора измеряет, как если бы индуктивность сильно зависела от частоты.

Рисунок 8 .Индуктор с воздушным сердечником, 5 мГн, измерения на разных частотах

Ожидается, что некоторые ферритовые сердечники сильно различаются в зависимости от уровня тестового сигнала. На рисунке 9 индуктор с ферритовым сердечником емкостью 100 мкГн испытывается при различных уровнях тестового сигнала. Ошибка относится к измерению с тестовым сигналом 1 мА rms при 1 кГц.

Рисунок 9 . Индуктор с ферритовым сердечником 100 мкГн протестирован при различных уровнях тестового сигнала

Все эти факторы могут сочетаться и приводить к тому, что индукторы имеют разные значения при различных условиях температуры, частоты и уровня сигнала.

Тестовый сигнал

Цифровые мультиметры

PXIe-4082 используют источник переменного тока в качестве возбуждения для измерений емкости и индуктивности. Форма волны тока представляет собой очень стабильную прямоугольную волну с ограничениями по гармоникам. Метод измерения извлекает многотоновую информацию, содержащуюся в тестовом сигнале, для определения емкости или индуктивности тестируемого устройства. Частота и уровень тестового сигнала и извлеченных из него тонов показаны в таблицах 3 и 4:

Емкость

Диапазон

Фундаментальный

Третья гармоника

Эффективный тестовый сигнал

Частота

Текущий

Частота

Текущий

Частота

Текущий

300 пФ

1 кГц

0.5 мкА

3 кГц

0,16 мкА

3 кГц

0,16 мкА

1 нФ

1 кГц

1 мкА

3 кГц

0,33 мкА

3 кГц

0,33 мкА

10 нФ
100 нФ

1 кГц

10 мкА

3 кГц

3.3 мкА

3 кГц

3,3 мкА

1 мкФ

1 кГц

100 мкА

3 кГц

33 мкА

1 кГц

100 мкА

10 мкФ

1 кГц

1 мА

3 кГц

330 мкА

1 кГц

1 мА

100 мкФ

91 Гц

1 мА

273 Гц

330 мкА

91 Гц

1 мА

1000 мкФ
10000 мкФ

Индуктивность

Диапазон

Фундаментальный

Третья гармоника

Эффективный тестовый сигнал

Частота

Текущий

Частота

Текущий

Частота

Текущий

10 мкГн
100 мкГн
1 мГн

1 кГц

1 мА

3 кГц

330 мкА

3 кГц

330 мкА

10 мГн

1 кГц

10 мкА

3 кГц

3.3 мкА

3 кГц

3,3 мкА

100 мГн

91 Гц

100 мкА

273 Гц

33 мкА

273 Гц

33 мкА

1 ч

91 Гц

10 мкА

273 Гц

3,3 мкА

273 Гц

3.3 мкА

5 H

91 Гц

1 мкА

273 Гц

0,33 мкА

273 Гц

0,33 мкА

Таблицы 3 и 4 . Частота и уровень тестового сигнала и извлеченных из него тонов

Дигитайзер измеряет полное сопротивление ИУ на двух частотах (тонах). По этим двум измерениям рассчитываются потери (входной сигнал, кабели и тестируемое устройство).Используя рассчитанные потери, программа вычисляет емкость или индуктивность на одной из двух частот (эффективная частота). Эффективный тестовый сигнал включен в качестве эталона. Это сигнал, который дает сравнимое значение емкости или индуктивности при измерении однотональным методом измерения. Из-за паразитов и материалов, используемых в конструкции реальных компонентов, измеренное значение емкости или индуктивности может отличаться от одного прибора к другому. При измерении конденсаторов с лучшими диэлектрическими свойствами вы наблюдаете гораздо меньшую разницу в показаниях между различными приборами.Это наблюдение также применимо к индукторам с лучшими магнитными свойствами. В таблице 5 приведены примеры диэлектриков с хорошими и плохими частотными характеристиками.

Диэлектрики с хорошими частотными характеристиками

Диэлектрики с плохими частотными характеристиками

Тефлон
Слюда
Полипропилен
Поликарбонат
Керамика COG
Оксид тантала
Оксид алюминия
Керамика Y5U

Таблица 5 .Примеры диэлектриков с хорошими и плохими частотными характеристиками

Из-за величины необходимого тока намагничивания вы можете увидеть увеличение чувствительности к изменениям частоты и другим факторам зависимости в индукторах с сердечниками большего размера, например, используемых в трансформаторах и силовых индукторах.

Температурные эффекты

Температура может иметь большое влияние на импеданс ИУ. Обычно конденсаторы имеют большие температурные коэффициенты (колебания от 5 до 80 процентов во всем диапазоне температур, в зависимости от используемого конденсатора), за исключением керамических конденсаторов COG, которые могут иметь только 0.003% / ° C отклонение. Индукторы, особенно с сердечником, отличным от воздуха, могут сильно изменяться в зависимости от температуры. Дрейф температуры окружающей среды и температуры тестируемого устройства (например, из-за обращения) может привести к ошибке в измерениях. Контролируйте изменения температуры окружающей среды, чтобы уменьшить количество ошибок.

Кабельная проводка

Чтобы уменьшить вариации паразитных параметров системы, NI рекомендует использовать коаксиальный кабель или экранированные витые пары с экраном, используемым в качестве пути возврата тока и подключенным к входу LO цифрового мультиметра. Эта конфигурация делает компенсацию ОТКРЫТО / КОРОТКОЕ более практичной и помогает уменьшить наводку шума.Для ручного измерения деталей для поверхностного монтажа вы можете использовать пинцет. Цифровой мультиметр PXIe-4082 может компенсировать импеданс, создаваемый испытательными приборами. Обратитесь к разделу «Компенсация при открытии / коротком замыкании» ниже для получения дополнительной информации. Уменьшите механические отклонения (например, перемещение или изгиб кабелей или изменение крепления) между двумя последовательными измерениями, чтобы сохранить повторяемость. Используйте высококачественный кабель, например Belden 83317, доступный на сайте belden.com. NI рекомендует кабели с тефлоновой, полипропиленовой или полиэтиленовой изоляцией.Для получения дополнительной информации о требованиях к кабелям см. Межкомпонентные соединения и кабели. Очень хорошие характеристики были достигнуты при использовании этого кабеля длиной до 25 футов при измерениях емкости и индуктивности за счет выполнения компенсации ОТКРЫТО / КОРОТКОЕ перед измерением.

Шумоподавитель

Чтобы свести к минимуму захват шума, держите кабели, установку и тестируемое устройство вдали от любых источников электромагнитного шума, таких как двигатели, трансформаторы и электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Избегайте источников частот около 91 Гц, 1 кГц, 10 кГц и соответствующих гармоник, потому что эти частоты являются частотами токов возбуждения, используемых NI 4082.Используйте экранированный кабель (рекомендуются разъемы BNC и коаксиальный кабель) для прокладки кабелей и для подключения внешнего проводника к входу LO цифрового мультиметра.

Взаимная индуктивность — Университетская физика, том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Сопоставьте две соседние цепи, которые переносят изменяющиеся во времени токи, с ЭДС, индуцированной в каждой цепи
  • Опишите примеры, в которых взаимная индуктивность может быть, а может и не быть желательной

Индуктивность — это свойство устройства, которое говорит нам, насколько эффективно оно индуцирует ЭДС в другом устройстве.Другими словами, это физическая величина, которая выражает эффективность данного устройства.

Когда две цепи, несущие изменяющиеся во времени токи, близки друг к другу, магнитный поток через каждую цепь изменяется из-за изменяющегося тока I в другой цепи. Следовательно, ЭДС индуцируется в каждой цепи изменяющимся током в другой. Поэтому этот тип ЭДС называется взаимно индуцированной ЭДС , а возникающее явление известно как взаимная индуктивность ( M ).В качестве примера рассмотрим две плотно намотанные катушки ((рисунок)). Катушки 1 и 2 имеют и вращают и проводят токи и соответственно. Поток через один виток катушки 2, создаваемый магнитным полем тока в катушке 1, равен, тогда как поток через один виток катушки 1 из-за магнитного поля составляет

Некоторые силовые линии магнитного поля, создаваемые током в катушке 1, проходят через катушку 2.

Взаимная индуктивность катушки 2 по отношению к катушке 1 — это отношение потока через витки катушки 2, создаваемого магнитным полем тока в катушке 1, деленное на этот ток, то есть

Точно так же взаимная индуктивность катушки 1 относительно катушки 2 составляет

Как и емкость, взаимная индуктивность является геометрической величиной.Это зависит от формы и относительного положения двух катушек и не зависит от токов в катушках. Единица СИ для взаимной индуктивности M названа генри (H) в честь Джозефа Генри (1799–1878), американского ученого, который открыл наведенную ЭДС независимо от Фарадея. Итак, у нас есть. Из (Рисунок) и (Рисунок) мы можем показать, что поэтому мы обычно опускаем индексы, связанные с взаимной индуктивностью, и пишем

ЭДС, возникающая в любой катушке, определяется путем объединения закона Фарадея и определения взаимной индуктивности.Поскольку — полный поток через катушку 2 из-за, получаем

, где мы использовали тот факт, что M — постоянная, не зависящая от времени, потому что геометрия не зависит от времени. Аналогично имеем

В (Рисунок) мы можем видеть значение более раннего описания взаимной индуктивности ( M ) как геометрической величины. Значение M аккуратно инкапсулирует физические свойства элементов схемы и позволяет отделить физическую схему схемы от динамических величин, таких как ЭДС и ток.(Рисунок) определяет взаимную индуктивность в терминах свойств в цепи, тогда как предыдущее определение взаимной индуктивности в (Рисунок) определяется в терминах испытываемого магнитного потока, независимо от элементов цепи. Вы должны быть осторожны при использовании (Рисунок) и (Рисунок), потому что они не обязательно представляют общие ЭДС в соответствующих катушках. Каждая катушка может также иметь наведенную в ней ЭДС из-за ее самоиндукции (самоиндукция будет обсуждаться более подробно в следующем разделе).

Большая взаимная индуктивность M может быть или нежелательна. Мы хотим, чтобы трансформатор имел большую взаимную индуктивность. Но такой прибор, как электрическая сушилка для белья, может вызвать опасную ЭДС на металлическом корпусе, если взаимная индуктивность между его катушками и корпусом велика. Один из способов уменьшить взаимную индуктивность — это противодействовать катушкам, чтобы нейтрализовать создаваемое магнитное поле ((Рисунок)).

Нагревательные катушки электрической сушилки для белья могут быть намотаны в противоположную сторону, так что их магнитные поля нейтрализуют друг друга, что значительно снижает взаимную индуктивность по отношению к корпусу сушилки.

Цифровая обработка сигналов — еще один пример, в котором взаимная индуктивность уменьшается за счет обмотки противообмоток. Быстрая ЭДС включения / выключения, представляющая единицы и нули в цифровой схеме, создает сложное зависящее от времени магнитное поле. ЭДС может возникать в соседних проводниках. Если этот проводник также передает цифровой сигнал, наведенная ЭДС может быть достаточно большой, чтобы переключить единицы и нули, с последствиями от неудобных до катастрофических.

Взаимная индуктивность (рисунок) показывает катушку из витков и радиуса, окружающую длинный соленоид с длиной радиуса и витков.а) Какова взаимная индуктивность двух катушек? (b) Если,,, и ток в соленоиде изменяется со скоростью 200 А / с, какая ЭДС индуцируется в окружающей катушке?

Соленоид, окруженный катушкой.

Стратегия Вне соленоида магнитное поле отсутствует, а поле внутри имеет величину и направлено параллельно оси соленоида. Мы можем использовать это магнитное поле, чтобы найти магнитный поток через окружающую катушку, а затем использовать этот поток для расчета взаимной индуктивности для части (а), используя (рисунок).Мы решаем часть (b), вычисляя взаимную индуктивность по заданным величинам и используя (рисунок) для вычисления наведенной ЭДС.

Решение

  1. Магнитный поток через окружающую катушку составляет


    Теперь из (Рисунок) взаимная индуктивность равна

  2. Используя предыдущее выражение и данные значения, взаимная индуктивность равна


    Таким образом, из (Рисунок), ЭДС, индуцированная в окружающей катушке, составляет

Важность Обратите внимание, что M в части (а) не зависит от радиуса окружающей катушки, поскольку магнитное поле соленоида ограничено его внутренней частью.В принципе, мы также можем рассчитать M , найдя магнитный поток через соленоид, создаваемый током в окружающей катушке. Этот подход намного сложнее, потому что он очень сложен. Однако, поскольку результат этого расчета нам известен.

Проверьте свое понимание Ток протекает через соленоид части (b) (рисунок). Какая максимальная ЭДС индуцируется в окружающей катушке?

Концептуальные вопросы

Покажите, что и оба выражения для самоиндукции имеют одинаковые единицы измерения.

Катушка индуктивности 10 Гн проводит ток 20 А. Опишите, как на ней может быть наведена ЭДС 50 В.

Цепь зажигания автомобиля питается от аккумулятора 12 В. Как мы можем генерировать большие напряжения с помощью этого источника питания?

Индуцированный ток от 12-вольтовой батареи проходит через индуктивность, генерируя большое напряжение.

Когда ток через большую катушку индуктивности прерывается переключателем, на открытых выводах переключателя возникает дуга.Объяснять.

Глоссарий

генри (H)
единица индуктивности,; это также выражается как вольт-секунда на ампер
индуктивность
свойство устройства, показывающее, насколько эффективно оно индуцирует ЭДС в другом устройстве
взаимная индуктивность
геометрическая величина, которая выражает, насколько эффективно два устройства индуцируют ЭДС друг в друге
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *