- Nepieciešamie materiāli
- Kā darbojas tvertnes ķēde?
- Uzstādīšana induktivitātes un kapacitātes mērīšanai
- Kā izmērīt rezonanses frekvenci ar osciloskopu?
Rezistori, induktori un kondensatori ir visbiežāk izmantotie pasīvie komponenti gandrīz katrā elektronikas ķēdē. No šiem trim rezistoru un kondensatoru vērtība parasti tiek atzīmēta virs tā vai nu kā rezistora krāsu kods, vai kā ciparu marķējums. Arī pretestību un kapacitāti var izmērīt, izmantojot parasto multimetru. Bet lielākajai daļai induktoru, it īpaši ferīta serdeņiem un gaisa serdeņiem, nez kāpēc nav nekāda veida marķējuma. Tas kļūst diezgan nepatīkami, ja jums ir jāizvēlas pareizā induktora vērtība ķēdes dizainam vai esat to izglābis no vecās elektroniskās PCB un vēlējāties uzzināt tā vērtību.
Tiešs risinājums šai problēmai ir izmantot LCR skaitītāju, kas varētu izmērīt induktora, kondensatora vai rezistora vērtību un to tieši parādīt. Bet ne visiem ir ērts LCR mērītājs, tāpēc šajā rakstā mēs varam uzzināt, kā izmantot osciloskopu, lai izmērītu induktora vai kondensatora vērtību, izmantojot vienkāršu shēmu un vienkāršus aprēķinus. Protams, ja jums ir nepieciešams ātrāks un drošāks veids, kā to izdarīt, varat arī izveidot savu LC skaitītāju, kas izmanto to pašu tehniku, kā arī papildu MCU, lai nolasītu vērtības displeju.
Nepieciešamie materiāli
- Osciloskops
- Signālu ģenerators vai vienkāršs PWM signāls no Arduino vai cita MCU
- Diode
- Zināms kondensators (0.1uf, 0.01uf, 1uf)
- Rezistors (560 omi)
- Kalkulators
Lai izmērītu nezināma induktora vai kondensatora vērtību, mums jāveido vienkārša shēma, ko sauc par tvertnes ķēdi. Šo ķēdi var saukt arī par LC ķēdi vai rezonanses ķēdi vai noregulētu ķēdi. Tvertnes ķēde ir ķēde, kurā mums būs induktors un kondensators, kas savienoti paralēli viens otram, un, kad ķēde tiek darbināta, spriegums un strāva pāri tai rezonēs frekvencē, ko sauc par rezonējošo frekvenci. Sapratīsim, kā tas notiek, pirms mēs virzāmies uz priekšu.
Kā darbojas tvertnes ķēde?
Kā stāstīts iepriekš, tipiska tvertnes ķēde sastāv tikai no induktora un kondensatora, kas savienoti paralēli. Kondensators ir ierīce, kas sastāv tikai no divām paralēlām plāksnēm, kas spēj uzglabāt enerģiju elektriskajā laukā, un induktors ir spole, kas savīta virs magnētiskā materiāla, kas spēj arī uzglabāt enerģiju magnētiskajā laukā.
Kad ķēde tiek darbināta, kondensators tiek uzlādēts un pēc tam, kad strāva tiek atvienota, kondensators izlādē enerģiju induktorā. Laikā, kad kondensators iztukšo enerģiju induktorā, induktors tiek uzlādēts un izmantotu savu enerģiju, lai virzītu strāvu atpakaļ kondensatorā pretējā polaritātē, lai kondensators atkal uzlādētos. Atcerieties, ka induktori un kondensatori, mainot polaritāti, uzlādējot un izlādējoties. Tādā veidā spriegums un strāva šūpotos turp un atpakaļ, radot rezonansi, kā parādīts augšējā GIF attēlā.
Bet tas nevar notikt mūžīgi, jo katru reizi, kad kondensators vai induktors uzlādē un izlādē daļu enerģijas (sprieguma), vadu pretestības vai magnētiskās enerģijas dēļ tiek zaudēta, un lēnām rezonanses frekvences lielums izgaist, kā parādīts zemāk viļņu forma.
Kad mēs saņemam šo signālu mūsu darbības jomā, mēs varam izmērīt šī signāla frekvenci, kas nav nekas cits kā rezonanses frekvence, tad mēs varam izmantot zemāk norādītās formulas, lai aprēķinātu induktora vai kondensatora vērtību.
FR = 1 / / 2π √LC
Iepriekš minētajās formulās F R ir rezonanses frekvence, un tad, ja mēs zinām kondensatora vērtību, mēs varam aprēķināt induktora vērtību un līdzīgi zinām induktora vērtību, kā arī kondensatora vērtību.
Uzstādīšana induktivitātes un kapacitātes mērīšanai
Pietiekami daudz teorijas, tagad ķersim ķēdi uz maizes dēļa. Šeit man ir induktors, kura vērtība man jānoskaidro, izmantojot zināmu induktora vērtību. Ķēdes iestatīšana, kuru es šeit izmantoju, ir parādīta zemāk
Kondensators C1 un induktors L1 veido tvertnes ķēdi, diode D1 tiek izmantots, lai novērstu strāvas atgriešanos atpakaļ PWM signāla avotā, un rezistors 560 omi tiek izmantots strāvas ierobežošanai caur ķēdi. Šeit es esmu izmantojis savu Arduino, lai ģenerētu PWM viļņu formu ar mainīgu frekvenci. Jūs varat izmantot funkciju ģeneratoru, ja jums tāds ir, vai vienkārši izmantot jebkuru PWM signālu. Darbības joma ir savienota visā tvertnes ķēdē. Mana aparatūras iestatīšana izskatījās kā zemāk, kad ķēde bija pabeigta. Šeit jūs varat redzēt arī manu nezināmo straujo kodola induktoru
Tagad ieslēdziet ķēdi, izmantojot PWM signālu, un novērojiet rezonanses signālu par darbības jomu. Varat mēģināt mainīt kondensatora vērtību, ja nesaņemat skaidru rezonanses frekvences signālu, parasti 0,1uF kondensatoram vajadzētu darboties lielākajai daļai induktoru, bet jūs varat arī izmēģināt ar zemākām vērtībām, piemēram, 0,01uF. Kad esat saņēmis rezonanses frekvenci, tam vajadzētu izskatīties apmēram šādi.
Kā izmērīt rezonanses frekvenci ar osciloskopu?
Dažiem cilvēkiem līkne parādīsies kā tāda, citiem, iespējams, būs mazliet jāpieliek. Pārliecinieties, ka darbības joma ir iestatīta uz 10x, jo mums ir nepieciešams atdalīšanas kondensators. Iestatiet arī laika sadalījumu 20us vai mazāk un pēc tam samaziniet lielumu līdz mazāk nekā 1V. Tagad mēģiniet palielināt PWM signāla frekvenci, ja jums nav viļņu formas ģeneratora, mēģiniet samazināt kondensatora vērtību, līdz pamanāt rezonanses frekvenci. Kad esat saņēmis rezonanses frekvenci, ievietojiet darbības jomu vienā secībā. režīmā, lai iegūtu skaidru viļņu formu, kā parādīts iepriekš.
Pēc signāla saņemšanas mums jāmēra šī signāla biežums. Kā redzat, signāla lielums mirst, kad laiks palielinās, lai mēs varētu izvēlēties jebkuru pilnīgu signāla ciklu. Dažām jomām var būt mērīšanas režīms, lai to izdarītu, taču šeit es jums parādīšu, kā izmantot kursoru. Novietojiet pirmo kursora līniju uz sinusa viļņa sākuma un otro kursoru uz sinusa viļņa beigām, kā parādīts zemāk, lai izmērītu frekvences periodu. Manā gadījumā laika periods bija tāds, kā norādīts zemāk esošajā attēlā. Manā tvērumā tiek parādīts arī biežums, taču mācību nolūkos vienkārši ņemiet vērā laika periodu. Varat arī izmantot diagrammas līnijas un laika sadalījuma vērtību, lai atrastu laika periodu, ja jūsu darbības joma to neparāda.
Mēs esam izmērījuši tikai signāla laika periodu, lai zinātu frekvenci, mēs vienkārši varam izmantot formulas
F = 1 / T
Tātad mūsu gadījumā laika perioda vērtība ir 29,5uS, kas ir 29,5 × 10 -6. Tātad frekvences vērtība būs
F = 1 / (29,5 × 10 -6) = 33,8 KHz
Tagad mums ir rezonanses frekvence kā 33,8 × 10 3 Hz, un kondensatora vērtība ir 0,1uF, kas ir 0,1 × 10 –6 F, aizstājot to visu formulās, kuras mēs iegūstam
FR = 1 / 2π √LC 33,8 × 10 3 = 1 / 2π √L (0,1 x 10-6)
Atrisinot L, mēs iegūstam
L = (1 / (2π x 33.8 x 10 3) 2 / 0.1 x 10 -6 = 2,219 × 10 -4 = 221 x 10 -6 L ~ = 220 UH
Tātad nezināma induktora vērtība tiek aprēķināta kā 220uH, tāpat jūs varat aprēķināt kondensatora vērtību, izmantojot zināmu induktoru. Es to izmēģināju arī ar dažām citām zināmām induktora vērtībām, un šķiet, ka tās darbojas lieliski. Pilnīgu darbu varat atrast arī zemāk pievienotajā videoklipā.
Ceru, ka sapratāt rakstu un uzzinājāt kaut ko jaunu. Ja jums ir kādas problēmas, lai tas darbotos jums, atstājiet savus jautājumus komentāru sadaļā vai izmantojiet forumu, lai iegūtu vairāk tehniskas palīdzības.