Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Темы » Советы » Трёхдиапазонный измеритель индуктивности

    Трёхдиапазонный измеритель индуктивности


    Большинство простых измерительных приборов не имеют возможности измерять индуктивность. Однако зачастую бывает необходимость хотя бы с невысокой точностью проверить этот параметр у дросселя, катушки индуктивности, согласующего, выходного или силового трансформаторов. Современные цифровые мультиметры, также довольно редко оснащаются функцией измерения индуктивности, хотя имеют хорошие (чувствительные и с высоким входным сопротивлением) вольтметры. Если радиолюбитель обладает таким цифровым мультиметром, то совсем не сложно собрать к нему простую приставку - трёхдиапазонный измеритель индуктивности.

    При измерении индуктивности катушек используется принцип работы прибора, основанный на явлении самоиндукции. Если через катушку индуктивности протекает изменяющийся по величине ток, то возникает ЭДС самоиндукции и напряжение на катушке UL можно определить по формуле:
    UL = – (LΔI / Δt),

    где L – индуктивность катушки, ΔI – изменение амплитуды тока, Δt – время, в течение которого это изменение происходит.
    Измеряемая индуктивность катушки пропорциональна амплитуде напряжения на ней и имеет линейную зависимость. Поэтому если добиться того, чтобы численные значения постоянного напряжения на индикаторе цифрового мультиметра соответствовали численным значениям индуктивности, то получится простая приставка для измерения индуктивности.

    Авторский вариант трёхдиапазонного измерителя индуктивности (далее просто ТИИ) проверялся в работе с цифровым мультиметром серии M890 и показал весьма удовлетворительные результаты. Цифровой мультиметр M890F имеет минимальный диапазон измерения постоянного напряжения 200 мВ и входное сопротивление (на всех диапазонах измерения U =) 10 МОм.
    ТИИ это разновидность КИП (контрольно – измерительных приборов), имеющая автономный источник питания, и позволяющая измерять индуктивность от 10 мкГн до 20 мГн с точностью до 10 %.



    Отличительная особенность ТИИ в повышенной экономичности. При отключённом светодиоде «Включено» схема ТИИ потребляет ток 1,3 мА, поэтому в качестве источника питания используется компактная батарея 6F22 «Корунд» или аккумулятор с номинальным напряжением + 9 Вольт и рекомендуемым током разряда 20 … 100 мА.

    Основной недостаток ТИИ – неодинаковая точность измерения на разных участках диапазона измерения, вызванная нелинейной ВАХ импульсного диода. Поэтому для повышения точности измерения, рекомендуется калибровать ТИИ на нужном (начальном, среднем или оконечном) участке диапазона измерения эталонными дросселями или катушками индуктивности.

    Второй недостаток в том, что ТИИ при измерении L не учитывает RL – активное сопротивление (сопротивление, измеренное на постоянном токе) катушек индуктивности.

    ТИИ (см. рисунок 1) состоит из:



    - генератора прямоугольных импульсов на логическом элементе DD1.1 («2И-НЕ» с триггером Шмитта на входе) и элементов времязадающей цепи С1, R1 … R3;
    - многопозиционного переключателя SA1 «Диапазон» с резисторами R1 … R3 установки рабочей частоты генератора прямоугольных импульсов;
    - буфера - инвертора, составленного из логических элементов «2И-НЕ» (DD1.2, DD1.3, DD1.4) включённых параллельно;
    - низкоомной нагрузки R4 Lх буфера – инвертора DD1.2, DD1.3, DD1.4;
    - делителя напряжения, составленного из переменного резистора RP1 «Калибровка» и резистора R6;
    - однополупериодного выпрямителя на кремниевом диоде VD1;
    - конденсатора С5 фильтра нагрузочного резистора R6;
    - индикатора «Включено», выполненного на красном светодиоде HL1 и токоограничительном резисторе R5;
    - интегрального стабилизатора DA1 с выходным напряжением + 5 Вольт и «атрибутов» его типовой схемы включения - конденсаторов фильтра постоянного тока С2 С3 и С4 С6;
    - гнезда XS1 «Lх» для подключения измеряемой индуктивности;
    - гнезда XS2 «Выход» для подключения приставки ТИИ к цифровому мультиметру, включённому в режим милливольтметра постоянного тока (диапазон 200 мВ);
    - тумблера SA2 "Вкл» и батареи GB1 «Корунд» автономного питания.

    При замыкании контактов тумблера SA2 «Вкл», ток, текущий от вывода «+» батареи GB1, быстро заряжает конденсаторы С4, С6 и поступает на вход (вывод 3) интегрального стабилизатора DA1. На выходе (выводе 1) стабилизатора DA1 устанавливается стабилизированное напряжение + 5 Вольт, которое заряжает конденсаторы фильтра постоянного тока С2 и С3. Это напряжение через резистор R5 поступает на красный светодиод HL1 «Включено» и вызывает его постоянное свечение. Также напряжение с выхода (вывода 1) DA1 подаётся на вход («+» питания) - вывод 14 - ИМС DD1, обеспечивает работу генератора прямоугольных импульсов DD1.1 С1, R1 … R3 и буфера - инвертора, составленного из логических элементов DD1.2, DD1.3, DD1.4, включённых параллельно.

    Если многопозиционный переключатель SA1 «Диапазон» установлен в положение «х 1», то времязадающей цепью генератора являются конденсатор С1 и резистор R1, а на выходе (выводе 3) DD1.1 присутствуют импульсы прямоугольной формы со скважностью 2 (меандр) и частотой порядка 3125 Гц.

    Если многопозиционный переключатель SA1 «Диапазон» установлен в положение «х 10», то времязадающей цепью генератора являются конденсатор С1 и резистор R2, а на выходе (выводе 3) DD1.1 присутствует меандр частотой порядка 312 Гц.

    Если многопозиционный переключатель SA1 «Диапазон» установлен в положение «х 100», то времязадающей цепью генератора являются конденсатор С1 и резистор R3, а на выходе (выводе 3) DD1.1 присутствует меандр частотой порядка 31 Гц.

    Буфер – инвертор из элементов DD1.2, DD1.3, DD1.4, включённых параллельно, усиливает выходной сигнал генератора по току. С его выхода (выводов 4, 10, 11) DD1.2, DD1.3, DD1.4 (соответственно) через резистор R4, ограничивающий выходной ток буфера, сигнал поступает на измеряемую индуктивность Lx и через потенциометр RP1 на детектор – однополупериодный выпрямитель VD1. С выхода детектора (анода VD1) отрицательные составляющие прямоугольных импульсов поступают на резистор нагрузки R6 и сглаживаются конденсатором фильтра С5. Таким образом, на выходе ТТИ (верхнем выводе гнезда XS2) появляется постоянная составляющая (постоянное напряжение отрицательной полярности) прямо пропорциональная измеряемой индуктивности Lx.

    Следует заметить, что схема ТИИ имеет значительную погрешность измерения индуктивности из-за нелинейности вольт - амперной характеристики кремниевого диода VD1. Поэтому для повышения точности измерения, рекомендуется калибровать ТИИ на нужном (начальном, среднем или оконечном) участке диапазона измерения эталонными дросселями или катушками индуктивности. ТИИ калибруется в одной точке диапазона (значение Lx которой близко к ожидаемой Lx измеряемой детали). В качестве эталонных можно использовать дроссели типа ДМ 0,1 (ДМ 0,1 … ДМ 0,6) с установленным допуском 5%.

    Для снятия показания (результатов измерения), к выходу ТИИ – гнезду XS2 «Выход» подключается цифровой мультиметр типа M890. Измерения проводят в режиме милливольтметра постоянного тока в диапазоне 200 мВ. Измеренная индуктивность отображается на индикаторе цифрового мультиметра в микроГенри (целым числом от 0 до 199). Для совместной работы с ТИИ следует использовать мультиметры, имеющие входное сопротивление не менее 1 Мома. Для справки: входное сопротивление M890F (во всех диапазонах вольтметра постоянного тока) равно 10 МОм.

    Проверка и настройка ТИИ



    Собранный без ошибок и из исправных радиоэлектронных компонентов ТИИ работоспособен при первом включении.
    Изменить яркость индикатора HL1 можно подбором сопротивления резистора R5. Допустимый рабочий ток HL1 от 0,1 до 20 мА. Практически рабочего тока 0,5 … 3 мА для HL1 вполне достаточно для уверенной индикации включённого питания. Однако такой режим возможен при применении СДИ повышенной яркости, к которым относится и тип HL1, указанный на схеме. Рабочий ток HL1 при указанном на схеме (рисунок 1) номинале R5 составляет 2,7 мА. Ток, потребляемый всей схемой ТИИ (при напряжении GB1 = 9 Вольт) не превышает 4 мА.
    Измерение L (индуктивности) начинают с калибровки ТИИ потенциометром RP1.

    К гнезду XS1 «Lx» подключают эталонный дроссель с номиналом 100 мкГн, а к гнезду XS2 «Выход» - мультиметр. Включают питание тумблером SA2. Галетный переключатель SA1 «Диапазон» устанавливают в положение «х 1» и вращением ручки RP1 добиваются показаний индикатора мультиметра «100.» Так ТИИ оказывается откалиброванным для измерения с максимально возможной точностью для средней точки измеряемого диапазона. Аналогично перед предстоящим измерением ТИИ можно откалибровать для начального или конечного участка измеряемого диапазона.

    Чем больше будет эталонных дросселей в распоряжении радиолюбителя, тем точнее можно будет производить измерения. Однако практически для хорошей калибровки достаточно иметь по 3 - 4 эталонных (контрольных) дросселя для каждого диапазона измерения ТИИ. Если измеряемые индуктивности будут иметь мало различающиеся RL – активные сопротивления (сопротивления, измеренные на постоянном токе), то откалибровав ТИИ в диапазоне «х 1», можно с приемлемой точностью производить измерения и в остальных («х 10», «х 100») диапазонах.
    Если обнаружится, что при отключении измеряемой детали от гнезда XS1 «Lx» показания мультиметра значительно отличаются от нулевых (например, на шкале мультиметра – «переполнение»), следует проверить (и при допущенной ошибке изменить) полярность включения диода VD1.

    По окончании работы с ТИИ (во избежание разряда GB1) тумблер SA2 «Вкл.» следует разомкнуть: об этом напоминает свечение красного светодиода HL1.

    Примечание: Если в распоряжении радиолюбителя не окажется малогабаритного галетного переключателя SA1 типа МПН-1 (10П1Н), то его можно заменить мини тумблером на два положения, например, SМТS-102-A2, SМТS-102-2A2 или любым, подходящим по габаритам. В таком случае ТИИ станет двухдиапазонным.


    Детали ТИИ



    В ТИИ применены резисторы R1 … R3 с допуском (допустимым отклонением от номинала) не более 1 … 2 % типа С2-13, С2-14, С2-29В, С2-31. Остальные - типа С2-33, МЛТ с мощностью рассеивания 0,125 Ватт. Подстроечный резистор RP1 - типа СП4-1. Конденсаторы С2, С6 - оксидные К50 - 35 или малогабаритные зарубежного производства. Остальные конденсаторы керамические типа КМ, К10-7, К10-17. Диод VD1 КД520 … КД522 с любым буквенным индексом. Светодиод HL1 можно заменить любыми суперъяркими, например: белым 13W25C-B (3 мм., 20 мА); зелёным 13G20C-B (3 мм., 20 мА); жёлтым 13Y20C-B (3 мм., 20 мА). Интегральный стабилизатор DA1 можно заменить отечественным КР1157ЕН502. Микросхема DD1 К561ТЛ1 имеет зарубежный аналог CD4093А. Галетный переключатель SA1 - МПН-1 (10П1Н). Тумблер SA2 - SМТS-102-A2, SМТS-102-2A2 или любой, подходящий по габаритам. Батарея GB1 «Корунд» 6F22 или никель – кадмиевый аккумулятор зарубежного производства типа «ANSMANN» с номинальным рабочим напряжением +8,4 Вольт и ёмкостью 120 мА / час. Аккумулятор «ANSMANN» имеет такой же типоразмер корпуса, что и батарея «Корунд».

    Печатная плата ТИИ выполнена из односторонне фольгированного гетинакса или стеклотекстолита размерами 50 х 40 х 1,5 мм (см. рисунки 2 и 3). Диаметр отверстий на печатной плате под микросхемы - 0,7 … 0,8 мм, под остальные радиоэлектронные компоненты – 0,8 … 1 мм, под соединительные проводники - 1…1,2 мм., под крепёжные отверстия – 3 мм.




    Рисунок печати (см. рисунок 3) может быть перенесён на медную фольгу методом термопереноса или переведён при помощи копирки и обведён кислотостойкими перманентными маркерами. Подойдут, например, маркеры centropen 2846 CE PERMANENT или другие, используемые для подписывания компьютерных CD – дисков.

    Пайку радиоэлектронных компонентов следует вести заземлённым жалом паяльника. Обойтись без заземления можно, применив для ИМС специальные розетки, и установив в них ИМС по окончании пайки остальных деталей.

    Плата ТИИ устанавливается в прямоугольном пластмассовом корпусе подходящих размеров (например, в мыльнице с наружными размерами 100 х 60 х 30 мм.). Плата крепится винтами М3 с полукруглыми головками к передней стенке корпуса (к верхней крышке мыльницы). С обратной стороны крышки на винты надеваются полые цилиндры (h = 17 мм.), "одевается" ПП, а затем накручиваются гайки с прокладкой простых и пружинных плат. Возможные варианты фальшпанелей ТИИ в масштабе 1:1 (размер 95 х 54 мм.) для корпуса - мыльницы с указанными выше размерами приводятся на рисунках 4А, 4Б, 4В, 4Г.

    Трёхдиапазонный измеритель индуктивности




    Гнезда XS1 «Lx» и XS2 «Выход» составлены из двух (для каждого гнезда) гнёздных контактов, вынутых из кабельных разъёмов. К таким относится, например, разъём (штекер гнёздный) 2РМ24КПЭ19Г1В1 и многие другие подобные. Контакты гнёзд XS1 и XS2 впаиваются непосредственно в печатную плату.

    Уважаемые читатели, предлагаем Вашему вниманию загадку:



    Обратное смещение - и ёмкость уменьшается,
    а в КПЕ приёмник уж больше не нуждается.


    Загадка очень простенькая. Узнайте, что такое КПЕ и ответ Вами будет практически найден. Дополнительные подсказки: 1). Ответ состоит из 7 букв. 2). Пароль пишется с большой буквы.


    Разгадав загадку, введите получившийся ответ в строку «Пароль» файла «TII_4work» и получите для работы схемы, рисунок ФП (фальшпанели) и отражённый рисунок ПП (печатной платы), готовый к термопереносу (в масштабе 1:1). Архив файла «TII_4work» (361 кБ) можно скачать здесь:

    tii_4work.zip [360,18 Kb] (скачиваний: 26)



    Приложение 1




    Дорогие друзья! В этом приложении ребусы, как обычно имеют близкую к статье тематику. Ранее разгадывать ребусы было не очень удобно. Но теперь под каждым из 3 ребусов имеется развёрнутый ответ. В развёрнутом ответе [в квадратных скобках] объясняется почему именно так разгадывается данный ребус. Для того, чтобы увидеть ответ, достаточно нажать триггерную кнопку «скрыть/показать текст». Потренируйтесь!










    Кроме того, если Вы заинтересуетесь разгадыванием ребусов, то сможете скачать Правила для разгадывания ребусов радиотехнической тематики прямо здесь. Файл называется «rebus_rules for solving puzzles» и находится он на Яндекс.Диске.


    Некоторые особенности изготовления ТИИ.




    Рисунок 8.


    На рисунке 8 изображены две половинки корпуса – мыльницы, в котором будут размещены все детали ТИИ. В нижней половинке лежит короткий кабель для подключения измеряемой детали (дросселя, катушки индуктивности, обмотки трансформатора или реле) к гнезду XS1. Следует заметить: чем меньше длина соединительных проводников кабеля, тем меньше погрешность измерения. Поэтому при возможности измеряемые детали следует подключать непосредственно в гнездо XS2.


    Рисунок 9.


    На рисунке 9 показана ПП ТИИ в сборе. С «галетника» SA1 «Диапазон» снята ручка-колпачок, так как она будет устанавливаться и фиксироваться винтом только после установки ПП в корпус.


    Рисунок 10.


    Для прочной фиксации тумблера SA2 «Вкл.», подстроечного резистора RP1 «Калибровка» с внутренней стороны корпуса на их цилиндрическую резьбовую часть одеты пружинные шайбы. Для того, чтобы аккумулятор GB1 не болтался в корпусе, его рекомендуется обернуть 1-2 слоями тонкого поролона.


    Рисунок 11.


    На рисунке ТИИ показан в полном сборе, при включённом питании и c подключённым к гнезду «Lx» измеряемом дросселе. Светодиод HL1 «Вкл.» красного цвета свечения заменён синим. Для снятия результатов измерения к гнезду XS2 «Выход» следует подключить мультиметр типа M890F с соблюдением полярности!


    Рисунок 12.


    На рисунке 12 под ТИИ показан самодельный «магазин» из подобранных прецизионных индуктивностей, предназначенный для калибровки трёхдиапазонного измерителя ёмкости. Миништекеры «магазина» при калибровке подключаются непосредственно в гнёзда «Lx» ТИИ.

    В заключение, предлагаем прослушать совет голосового помощника Алисы изготовителям ТИИ, посланный с борта флиполёта, уносящего Алису в недалёкое будущее. Туда, где Алисе разрешено озвучивать тексты не только на русском, но и на других иностранных языках.



    Если хотите статической визуальности произошедшего с Алисой и её флиполётом, считайте QR - код.




    Литература:

    1). "Радиомир" 2011, №1, с 27, рис. 1. (Прототип. Проверен 05.07.2012).
    2). "Радио" 1982, №3, с.47, 48. Степанов А. Простой LC-метр.
    3). "Радио" 1995, №4, с.37. Терентьев Е. Измеритель ёмкости и индуктивности.
    4). "Радио" 1998, №6, с.33. В. Иванов. Усовершенствование измерителя ёмкости и индуктивности.

    dontknow
    Контрольно-измерительные приборы
    В наше время КИП своими руками. Это целесообразно?
    Всего проголосовало: 4

    Игра «Отрази нападение инопланетян»

    Приспособление для стяжки раны в полевых условиях

    Добавить комментарий

    3 комментария
    Korolev
    ТИИ при измерении L не учитывает RL 
    "LCR-T3 тестер транзисторов, диодов, триодов, емкости ESR LCR Meter MOS PNP NPN ... 698.43 руб."
    smile 
     

    Иван_Похмельев
    А можно выпрямитель сделать на двух rail-to-rail ОУ вообще без диодов: ​например, так.​​​
    Иван_Похмельев
    Остальные конденсаторы керамические типа КМ, К10-7, К10-17.
    КМК, C1 должен быть не какой попало. К10-17 на 10 нФ есть и М47, и МП0.
    Для повышения линейности и точности подумайте о применении прецизионного двухполупериодного выпрямителя с незаземленной нагрузкой, построенного на ОУ с однополярным питанием.

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии