Messung der Induktivität der Drossel. Messung der Induktivität mit improvisierten Mitteln. Messen von Induktivitäten von Niederfrequenzspulen

Bei der Arbeit mit elektrischen Geräten oder leitfähigen Teilen ist die Anwesenheit von Messgeräten erforderlich, sei es ein Amperemeter, Voltmeter oder Ohmmeter. Um jedoch nicht alle diese Geräte zu kaufen, ist es besser, sich ein Multimeter zu besorgen.

Das Multimeter ist ein universelles Messgerät, mit dem Sie jede Eigenschaft von Elektrizität messen können. Es gibt analoge und digitale Multimeter.

Analoges Multimeter

Diese Art von Multimetern zeigt Messwerte mit einem Pfeil an, unter dem sich eine Anzeige mit verschiedenen Werteskalen befindet. Jede Skala zeigt die Messwerte der einen oder anderen Messung an, die direkt auf der Anzeigetafel unterschrieben werden. Für Anfänger ist ein solches Multimeter jedoch nicht die beste Wahl, da es ziemlich schwierig ist, alle Symbole auf dem Display zu verstehen. Dies kann zu Missverständnissen der Messergebnisse führen.

Digital-Multimeter

Im Gegensatz zu analogen Multimetern können Sie mit diesem Multimeter die interessierenden Größen einfach bestimmen, während die Messgenauigkeit im Vergleich zu Pfeilgeräten viel höher ist. Außerdem schließt das Vorhandensein eines Schalters zwischen verschiedenen Eigenschaften der Elektrizität die Möglichkeit aus, den einen oder anderen Wert zu verwechseln, da der Benutzer die Abstufung der Anzeigeskala nicht verstehen muss. Die Messergebnisse werden auf dem Display angezeigt (bei früheren Modellen - LED und bei modernen - Flüssigkristall). Damit ist das Digitalmultimeter für Profis komfortabel und für Einsteiger einfach und unkompliziert zu bedienen.

Induktivitätsmesser für Multimeter

Obwohl es bei der Arbeit mit Elektronik selten notwendig ist, die Induktivität zu bestimmen, ist sie manchmal immer noch erforderlich und Multimeter mit Induktivitätsmessung sind schwer zu finden. In dieser Situation hilft eine spezielle Befestigung am Multimeter, mit der Sie die Induktivität messen können.

Oft wird für eine solche Set-Top-Box ein Digitalmultimeter verwendet, das auf die Messung der Spannung mit einer Messgenauigkeitsschwelle von 200 mV eingestellt ist und in jedem Geschäft für Elektro- und Funkgeräte fertig gekauft werden kann. Auf diese Weise können Sie einen einfachen Anschluss an ein digitales Multimeter vornehmen.

Zusammenbau der Set-Top-Box-Platine.

Ein Testeraufsatz für ein Multimeter zur Messung der Induktivität lässt sich problemlos zu Hause aufbauen, wenn man über Grundkenntnisse und Fähigkeiten im Bereich der Funktechnik und des Lötens von Mikroschaltungen verfügt.

In der Platine können Sie die Transistoren KT361B, KT361G und KT3701 mit beliebigen Buchstabenmarkierungen verwenden, aber für genauere Messungen ist es besser, die mit KT362B und KT363 gekennzeichneten Transistoren zu verwenden. Diese Transistoren sind auf der Platine in den Positionen VT1 und VT2 installiert. An der Position VT3 muss ein Siliziumtransistor mit p-n-p-Struktur installiert werden, beispielsweise KT209V mit beliebiger Buchstabenmarkierung. Die Positionen VT4 und VT5 sind für Pufferverstärker. Die meisten Hochfrequenztransistoren sind geeignet, mit Parametern h21E für einen nicht weniger als 150 und für den anderen mehr als 50.

Alle Hochfrequenz-Siliziumdioden funktionieren für VD- und VD2-Positionen.

Als Widerstand kann MLT 0.125 oder ähnlich gewählt werden. Der Kondensator C1 wird mit einer Nennkapazität von 25330 pF genommen, da er für die Messgenauigkeit verantwortlich ist und sein Wert mit einer Abweichung von nicht mehr als 1% gewählt werden sollte. Ein solcher Kondensator kann hergestellt werden, indem thermostabile Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitäten kombiniert werden (zum Beispiel 2 bei 10.000 pF, 1 bei 5100 pF und 1 bei 220 pF). Für andere Positionen sind alle kleinen Elektrolyt- und Keramikkondensatoren mit einer zulässigen Streuung von 1,5-2 mal geeignet.

Kontaktdrähte zur Platine (Position X1) können angelötet oder mit Federklemmen für "akustische" Drähte verbunden werden. Anschluss X3 dient zum Anschluss einer Set-Top-Box.

Bei „Bananen“ und „Krokodilen“ ist es besser, einen kürzeren Draht zu nehmen, um den Einfluss der eigenen Induktivität auf die Messwerte zu reduzieren. An der Stelle, an der die Drähte mit der Platine verlötet sind, sollte die Verbindung zusätzlich mit einem Tropfen Schmelzkleber fixiert werden.

Wenn eine Anpassung des Messbereichs erforderlich ist, kann die Platine um einen Anschluss für einen Schalter (zB drei Bereiche) erweitert werden.

Multimeter-Befestigungskoffer

Der Körper kann aus einer vorgefertigten Schachtel geeigneter Größe hergestellt werden oder Sie können eine Schachtel selbst herstellen. Sie können jedes Material wählen, zum Beispiel Kunststoff oder dünnes Fiberglas. Die Box ist auf die Größe des Brettes abgestimmt und Löcher für die Befestigung sind darin vorbereitet. Außerdem sind Löcher zum Anschließen von Kabeln vorgesehen. Alles ist mit kleinen Schrauben befestigt.

Die Set-Top-Box wird über ein 12-V-Netzteil vom Stromnetz gespeist.

Aufstellen des Induktivitätsmessers

Um die Induktivitäts-Set-Top-Box zu kalibrieren, benötigen Sie mehrere Induktionsspulen mit bekannter Induktivität (z. B. 100 μH und 15 μH). Die Spulen sind der Reihe nach an die Set-Top-Box angeschlossen und der Trimmwiderstands-Schieberegler auf dem Multimeter-Bildschirm stellt je nach Induktivität den Wert 100,0 für eine 100 µH-Spule und 15 für eine 15 µH-Spule mit einer Genauigkeit von 5 % ein. In anderen Bereichen wird das Gerät nach der gleichen Methode abgestimmt. Ein wichtiger Faktor ist, dass genaue Testinduktoren benötigt werden, um den Adapter genau zu kalibrieren.

Eine alternative Methode zur Bestimmung der Induktivität ist das LIMP-Programm. Diese Methode erfordert jedoch einige Vorbereitung und Verständnis des Programms.
Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall wird die Genauigkeit solcher Induktivitätsmessungen jedoch nicht sehr hoch sein. Für die Arbeit mit hochpräzisen Geräten ist dieses Induktivitätsmessgerät schlecht geeignet, für den Heimgebrauch oder für Funkamateure ist es jedoch ein hervorragender Helfer.

Messung der Induktivität

Nach der Montage muss der Multimeteraufsatz getestet werden. Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Gerät zu überprüfen:

1. Bestimmung der Induktivität des Messaufsatzes. Dazu müssen die beiden Drähte, die mit der Induktionsspule verbunden werden sollen, kurzgeschlossen werden. Wenn beispielsweise jeder Draht und jede Brücke 3 cm lang ist, wird eine Windung der Induktionsspule gebildet. Diese Spule hat eine Induktivität von 0,1 - 0,2 µH. Bei der Bestimmung von Induktivitäten über 5 μH wird dieser Fehler in den Berechnungen nicht berücksichtigt. Im Bereich von 0,5 - 5 μH muss bei der Messung die Induktivität des Geräts berücksichtigt werden. Messwerte von weniger als 0,5 μH sind ungefähre Angaben.
2. Messung eines unbekannten Induktivitätswertes. Wenn Sie die Frequenz der Spule kennen und eine vereinfachte Formel zur Berechnung der Induktivität verwenden, können Sie diesen Wert bestimmen.
3. Wenn die Auslöseschwelle von Silizium-pn-Übergängen höher ist als die Amplitude des gemessenen Stromkreises (von 70 bis 80 mV), ist es möglich, die Induktivität der Spulen direkt im Stromkreis selbst zu messen (nachdem zuvor stromlos geschaltet wurde) ). Da die eigene Kapazität der Set-Top-Box von großer Bedeutung ist (25330 pF), beträgt der Fehler bei solchen Messungen nicht mehr als 5%, vorausgesetzt, die Kapazität des gemessenen Stromkreises überschreitet 1200 pF nicht.

Beim direkten Anschluss der Set-Top-Box an die auf der Platine befindlichen Spulen wird eine 30 cm lange Verkabelung mit Klemmen zur Befestigung oder Sonden verwendet. Die Drähte werden mit einer Umdrehung pro Zentimeter Länge verdrillt. In diesem Fall wird die Induktivität des Aufsatzes im Bereich von 0,5 - 0,6 µH gebildet, was auch bei der Induktivitätsmessung berücksichtigt werden muss.

Inhalt:

"Induktivität" bedeutet entweder gegenseitige Induktion, bei der eine Spannung in einem elektrischen Stromkreis infolge einer Änderung des Stroms in einem anderen Stromkreis auftritt, oder Selbstinduktion, bei der eine Spannung in einem Stromkreis als Ergebnis einer Änderung der Strom im gleichen Stromkreis. In beiden Fällen ist die Induktivität als das Verhältnis von Spannung zu Strom definiert, und die Maßeinheit ist Henry, was 1 Volt pro Sekunde geteilt durch Ampere ist. Da Henry groß ist, wird die Induktivität normalerweise in Millihenry (mH, ein Tausendstel von Henry) oder Mikrohenry (μH, Millionstel Henry) gemessen. Im Folgenden werden mehrere Verfahren zum Messen der Spuleninduktivität beschrieben.

Schritte

1 Messung der Induktivität nach Spannungs-Strom-Beziehung

1. 1 Schließen Sie eine Impulsspannungsquelle an die Induktivität an. In diesem Fall sollte der Gesamtimpuls nicht mehr als 50 Prozent betragen.
2. 2 Schalten Sie den Monitor ein, um den Strom zu registrieren. Es ist notwendig, einen Strommesswiderstand an den Stromkreis anzuschließen oder ein Amperemeter zu verwenden. Sowohl der erste als auch der zweite sollten an das Oszilloskop angeschlossen werden.
3. 3 Notieren Sie den maximalen Stromwert und die Zeit zwischen zwei Spannungsimpulsen im Netz. Strom wird in Ampere gemessen, Zeit wird in Mikrosekunden gemessen.
4. 4 Multiplizieren Sie die an die Schaltung angelegte Spannung in einem Impuls mit der Impulsbreite. Wenn beispielsweise 5 Mikrosekunden lang eine Spannung von 50 Volt an die Schaltung angelegt wird, ist das Ergebnis 50 mal 5, d.h. 250 Volt pro Mikrosekunde.
5. 5 Teilen Sie das Produkt aus Spannung und Pulsbreite durch die maximale Stromstärke. Um mit dem obigen Beispiel fortzufahren, wäre die Induktivität bei einem maximalen Strom von 5 Ampere 250 Volt pro Sekunde geteilt durch 5 Ampere oder 50 Mikrohenry.
   • Trotz der Einfachheit der Berechnungen erfordert diese Methode zur Messung der Induktivität komplexere Geräte als die anderen.

2 Induktivität mit Widerstand messen

1. 1 Schließen Sie einen Widerstand mit bekanntem Widerstand in Reihe mit der Induktivität an. Der Widerstandswert muss mit einer Genauigkeit von mindestens einem Prozent bekannt sein. Bei Reihenschaltung fließt ein elektrischer Strom sowohl durch die Spule als auch durch den Widerstand; Spule und Widerstand dürfen nur an einer Stelle in elektrischem Kontakt sein.
2. 2 Leiten Sie Strom durch die resultierende Schaltung. Dies geschieht mit einem Funktionswandler, der die realen Ströme durch Spule und Widerstand simuliert.
3. 3 Notieren Sie die Spannungswerte am Eingang und an der Verbindungsstelle der Spule mit dem Widerstand. Stellen Sie den Strom so ein, dass die Spannung an der Verbindungsstelle die Hälfte der Eingangsspannung der Schaltung beträgt.
4. 4 Bestimmen Sie die Frequenz des Stroms. Die Frequenz wird in Kilohertz gemessen.
5. 5 Berechnen Sie die Induktivität. Im Gegensatz zum vorherigen Verfahren erfordert das vorliegende Verfahren weniger Ausrüstung, aber komplexere Berechnungen. Die Induktivität berechnet sich wie folgt:
   • Multiplizieren Sie den Widerstand des Widerstands mit der Quadratwurzel von 3. Wenn der Widerstand beispielsweise 100 Ohm beträgt, ergibt eine Multiplikation mit 1,73 (Quadratwurzel von 3 bis 2 Dezimalstellen) 173.
   • Dividiere das Ergebnis des Produkts durch die Frequenz multipliziert mit 2 und die Zahl pi. Wenn die Frequenz 20 Kilohertz beträgt, dividiere durch 125,6; 173 geteilt durch 125,6 ergibt auf die zweite Dezimalstelle 1,38 Millhenri.
   • mH = (R x 1,73) / (6,28 x (Hz / 1000))
   • Zum Beispiel: gegeben R = 100 und Hz = 20.000
   • mH = (100 x 1,73) / (6,28 x (20.000 / 1000)
   • mH = 173 / (6,28 x 20)
   • mH = 173 / 125,6
   • mH = 1,38

3 Induktivität messen mit Kondensator und Widerstand

1. 1 Schließen Sie die Induktivität parallel zu einem bekannten Kondensator an. Durch die Parallelschaltung von Spule und Kondensator entsteht ein elektrischer Schwingkreis. Verwenden Sie einen Kondensator, dessen Kapazität mit einer Genauigkeit von mindestens 10 Prozent bekannt ist.
2. 2 Verbinden Sie die resultierende Schaltung in Reihe mit dem Widerstand.
3. 3 Führen Sie einen Strom durch den Stromkreis. Dies geschieht wie im vorherigen Fall über einen Funktionswandler.
4. 4 Verbinden Sie die Anschlüsse des Oszilloskops mit der resultierenden Schaltung.Ändern Sie dann die Stromstärke von minimalen auf maximale Werte.
5. 5 Finden Sie den Resonanzpunkt auf dem Oszilloskop. Zu diesem Zeitpunkt ist der Strom maximal.
6. 6 Teilen Sie 1 durch das Quadrat der Ausgangsenergie und der Kapazität. Eine Energie von 2 Joule und eine Kapazität von 1 Farad ergeben 2 zum Quadrat im Nenner, d.h. 4; 1 geteilt durch 4 entspricht 0,25 Henry oder 250 Millihenry.

• Wenn die Induktivitäten in Reihe geschaltet sind, ist ihre Gesamtinduktivität gleich der Summe der Induktivitäten jeder der Induktivitäten. Bei Parallelschaltung ist die Gesamtrückinduktivität (d.h. 1 geteilt durch L) gleich der Summe der Rückinduktivitäten.
• Induktoren können Drahtspulen, Ringkerne oder dünne Folien sein. Je mehr Windungen eine Spule pro Längeneinheit hat, desto höher ist ihr Gesamtquerschnitt und dementsprechend die Induktivität. Die Induktivität der langen Spulen ist geringer als die der kürzeren.

Warnungen

• Die Induktivität kann direkt mit einem Induktivitätsmesser bestimmt werden, aber solche Instrumente sind nicht sehr verbreitet und die meisten von ihnen sind für die Messung schwacher Ströme ausgelegt.

Was brauchst du

• Funktionswandler
• Oszilloskop mit Klemmen
• Widerstand oder Kondensator

Der Hauptparameter, der Schleifenspulen, Drosseln und Transformatorwicklungen charakterisiert, ist die Induktivität L. In Hochfrequenzschaltungen werden Spulen mit Induktivitäten von Hundertstel Mikrohenry bis zu mehreren zehn Millihenry verwendet; Spulen, die in Niederfrequenzschaltungen verwendet werden, haben Induktivitäten von bis zu Hunderten und Tausenden von Henry. Es ist ratsam, die Induktivität von Hochfrequenzspulen, die Teil der Schwingsysteme sind, mit einem Fehler von nicht mehr als 5% zu messen; in den meisten anderen Fällen ist ein Messfehler von bis zu 10-20% zulässig.

Reis. 1. Ersatzschaltkreise des Induktors.

Jede Spule ist zusätzlich zur Induktivität L auch durch ihre eigene (Windung-zu-Windung)-Kapazität C L und ihren über ihre Länge verteilten aktiven Verlustwiderstand R L gekennzeichnet. Herkömmlicherweise wird angenommen, dass L, C L und R L konzentriert sind und einen geschlossenen Schwingkreis (Fig. 1, a) mit einer natürlichen Resonanzfrequenz bilden

fL = 1 / (LCL) 0,5

Durch den Einfluss der Kapazität C L wird bei der Messung mit hoher Frequenz f nicht die wahre Induktivität L ermittelt, sondern der effektive bzw. dynamische Wert der Induktivität

L d = L / (1- (2 * π * f) 2 * LC L) = L / (1-f 2 / f L 2)

die sich deutlich von der bei niedrigen Frequenzen gemessenen Induktivität L unterscheiden kann.

Mit zunehmender Frequenz steigen die Verluste in den Induktivitäten durch Oberflächeneffekt, Energieabstrahlung, Verschiebeströme in der Isolierung von Wicklung und Rahmen, Wirbelströme im Kern. Daher kann der aktive Widerstand R d der Spule ihren Widerstand R L, gemessen mit einem Ohmmeter oder einer DC-Brücke, deutlich überschreiten. Der Gütefaktor der Spule hängt auch von der Frequenz f ab:

Q L = 2 * π * f * L d / R d.

In Abb. In Fig. 1 b ist ein Ersatzschaltbild einer Induktivität unter Berücksichtigung ihrer Betriebsparameter dargestellt. Da die Werte aller Parameter frequenzabhängig sind, empfiehlt es sich, Spulen, insbesondere Hochfrequenzspulen, mit einer ihrer Betriebsart entsprechenden Schwingfrequenz der Stromquelle zu testen. Bei der Ermittlung der Testergebnisse wird in der Regel der Index "d" weggelassen.

Um die Parameter von Induktivitäten zu messen, werden hauptsächlich Voltmetermethoden verwendet - Amperemeter, Brücke und Resonanz. Vor den Messungen sollte die Induktivität auf Bruch und kurzgeschlossene Windungen darin überprüft werden. Ein offener Stromkreis lässt sich leicht mit jedem Ohmmeter oder jeder Sonde erkennen, während die Kurzschlusserkennung einen speziellen Test erfordert.

Für die einfachsten Tests von Induktivitäten werden manchmal Kathodenstrahloszilloskope verwendet.

Anzeige für kurzgeschlossene Windungen

Die Überprüfung auf Kurzschlussfreiheit erfolgt meistens, indem die Testspule in der Nähe einer anderen Spule platziert wird, die Teil des Schwingkreises des Oszillators ist oder ein anderer Indikator. Eine Spule mit kurzgeschlossenen Windungen führt aktive Verluste und Reaktanz in den angeschlossenen Stromkreis ein, wodurch der Q-Faktor und die effektive Induktivität des Stromkreises reduziert werden. Dadurch werden die Schwingungen des Oszillators abgeschwächt oder sogar zum Stillstand gebracht.

Reis. 2. Diagramm eines Resonanzkapazitätsmessers, der das Phänomen der Absorption verwendet.

Ein solches empfindliches Gerät kann beispielsweise ein Generator sein, der nach dem Schema in Abb. 2. Eine kurzgeschlossene Spule an der Schleifenspule L1 führt zu einem merklichen Anstieg des µA-Mikroamperemeter-Messwerts.

Die Testschaltung kann eine serielle Schleife sein, die auf die Frequenz der Stromversorgung abgestimmt ist (siehe Radio, 72-5-54); Die Spannung an den Elementen dieser Schaltung, die von einem beliebigen Indikator gesteuert wird, nimmt unter dem Einfluss kurzgeschlossener Windungen der getesteten Spule aufgrund von Verstimmung und zunehmenden Verlusten ab. Es ist auch möglich, eine symmetrische Wechselstrombrücke zu verwenden, deren einer der Zweige in diesem Fall die Koppelspule (anstelle der L x -Spule) sein sollte; kurzgeschlossene Windungen der zu prüfenden Spulen verursachen ein Ungleichgewicht in der Brücke.

Die Empfindlichkeit des Prüfgeräts hängt vom Grad der Verbindung zwischen der Spule des Messkreises und der zu prüfenden Spule ab; um sie zu erhöhen, ist es wünschenswert, beide Spulen auf einen gemeinsamen Kern zu legen, der in diesem Fall offen ausgeführt wird .

In Ermangelung spezieller Geräte zum Testen von Hochfrequenzspulen kann ein Funkempfänger verwendet werden. Letzteres wird auf einen gut hörbaren Sender abgestimmt, wonach die zu prüfende Spule in der Nähe einer ihrer Betriebskonturspulen, beispielsweise einer Magnetantenne, platziert wird (vorzugsweise auf derselben Achse mit ihr). Bei kurzgeschlossenen Schleifen nimmt die Lautstärke merklich ab. Eine Verringerung der Lautstärke kann auch erfolgen, wenn sich herausstellt, dass die Abstimmfrequenz des Empfängers nahe der Eigenfrequenz der zu prüfenden Spule liegt. Um Fehler zu vermeiden, sollte der Test daher wiederholt werden, wenn der Empfänger auf einen anderen Sender eingestellt wird, der ausreichend weit von der ersten Frequenz entfernt ist.

Messung von Induktivitäten mit dem Voltmeter-Amperemeter-Verfahren

Voltmeter - Amperemeter-Methode Es wird verwendet, um relativ große Induktivitäten zu messen, wenn der Messkreis aus einer Niederfrequenzquelle F = 50 ... 1000 Hz gespeist wird.

Das Messschema ist in Abb. 3, ein... Die Impedanz Z der Induktivität berechnet sich nach der Formel

Z = (R2 + X2) 0,5 = U / I

basierend auf den Messwerten des Wechselstroms V ~ und mA ~. Der obere (gemäß Diagramm) Ausgang des Voltmeters ist mit dem Punkt verbunden ein bei Z<< Z в и к точке B bei Z >> Z a, wobei Z in und Z a die gesamten Eingangswiderstände des Voltmeters V ~ bzw. des Milliamperemeters mA ~ sind. Wenn die Verluste klein sind, d. h. R<< X = 2*π*F*L x , то измеряемая индуктивность определяется формулой

L x U / (2 * π * F * I).

Große Induktoren werden normalerweise mit Stahlkernen hergestellt, um ihre Größe zu reduzieren. Letzteres führt zu einer nichtlinearen Abhängigkeit des magnetischen Flusses von dem durch die Spule fließenden Strom. Besonders schwierig wird diese Abhängigkeit bei mit Magnetisierung arbeitenden Spulen, durch deren Wicklungen gleichzeitig Wechsel- und Gleichstrom fließen. Daher hängt die Induktivität von Spulen mit Stahlkernen von der Größe und Art des durch sie fließenden Stroms ab. Beispielsweise tritt bei einer großen Konstantstromkomponente eine magnetische Sättigung des Kerns auf und die Induktivität der Spule nimmt stark ab. Außerdem hängen die Permeabilität des Kerns und die Induktivität der Spule von der Frequenz des Wechselstroms ab. Daraus folgt, dass die Messung der Induktivität von Spulen mit Stahlkern unter betriebsnahen Bedingungen durchgeführt werden muss. Im Diagramm in Abb. 3, ein dies wird durch die Ergänzung mit einem gestrichelt dargestellten Gleichstromkreis gewährleistet. Der erforderliche Ruhestrom wird vom R2-Rheostat entsprechend den Messwerten des DC-Milliamperemeters eingestellt mA... Der Sperrkondensator C und die Drossel Dp trennen die DC- und AC-Stromkreise und eliminieren die gegenseitige Beeinflussung zwischen ihnen. Wechselstromgeräte, die in diesem Stromkreis verwendet werden, sollten nicht auf Gleichstromkomponenten des Stroms oder der Spannung reagieren, die sie messen; bei einem V ~ Voltmeter wird dies leicht erreicht, indem ein Kondensator mit einer Kapazität von mehreren Mikrofarad in Reihe geschaltet wird.

Reis. 3. Schaltungen zur Messung der Induktivität nach der Voltmeter-Amperemeter-Methode.

In Abb. 3, B... In dieser Schaltung stellen die Rheostate R1 und R2 (sie können durch parallel geschaltete Potentiometer mit Netzteilen ersetzt werden) den erforderlichen Testmodus für Wechsel- und Gleichstrom ein. In Position 1 des Schalters V Das Voltmeter V ~ misst die Wechselspannung U 1 über der L x -Spule. Wenn der Schalter in Stellung 2 gebracht wird, wird der Wert des Wechselstroms im Stromkreis tatsächlich durch den Spannungsabfall U 2 über dem Referenzwiderstand R etwa gesteuert. Wenn die Spulenverluste klein sind, d. h. R<< 2*π*F*L x , то измеряемую индуктивность можно рассчитать по формуле

L x U1 * R о / (2 * π * F * U 2).

Brückenmethode zur Messung der Parameter von Induktivitäten. Universelle Messbrücken

Brücken zur Messung der Parameter von Induktivitäten bestehen aus zwei Armen des aktiven Widerstands, einer Schulter mit einem Messobjekt, dessen Widerstand im Allgemeinen komplex ist, und einer Schulter mit einem reaktiven Element - einem Kondensator oder einer Induktivität.

Reis. 4. Schema einer Speicherbrücke zur Messung von Induktivitäten und Verlustwiderständen.

Bei Messbrücken vom Magazintyp werden Kondensatoren als reaktive Elemente bevorzugt, da bei letzteren Energieverluste vernachlässigbar gemacht werden können, was zu einer genaueren Bestimmung der Parameter der untersuchten Spulen beiträgt. Ein Diagramm einer solchen Brücke ist in Abb. 4. Das einstellbare Element ist hier ein Kondensator C2 mit variabler Kapazität (oder ein Speicher von Kapazitäten), der von einem variablen Widerstand R2 überbrückt wird; letzteres dient zum Ausgleich der durch den Verlustwiderstand R x in der Induktivität L x erzeugten Phasenverschiebung. Unter Anwendung der Gleichgewichtsbedingung der Amplituden (Z 4 Z 2 = Z 1 Z 3) finden wir:

(R x 2 + (2 * & pi * F * L x) 2) 0,5: ((1 / R 2) 2 + (2 * & pi * F * C 2) 2) 0,5 = R 1 R 3 .. .

Da die Phasenwinkel φ1 = φ3 = 0 sind, kann die Phasengleichgewichtsbedingung (φ4 + φ2 = φ1 + φ3) geschrieben werden als die Gleichheit φ4 + φ2 = 0 oder φ4 = -φ2 oder tg φ4 = -tg φ2 . Unter Berücksichtigung, dass für den Arm mit L x die Formel (tan φ = X / R) gilt und für den Arm mit der Kapazität C 2 - die Formel (tan φ = R / X) mit einem negativen Wert des Winkels φ2 , wir haben

2 * & pi * F * L x / R x = 2 * & pi * F * C 2 R 2

Wenn wir die obigen Gleichungen zusammen lösen, erhalten wir:

Lx = C2R1R3; (1)
R x = R 1 R 3 / R 2. (2)

Aus den letzten Formeln folgt, dass der Kondensator C2 und der Widerstand R2 Skalen zur direkten Bewertung der Werte von L x und R x haben können und die von ihnen erzeugten Einstellungen der Amplituden und Phasen voneinander unabhängig sind, was es macht möglich, die Brücke schnell auszubalancieren.

Zur Erweiterung des Messwertbereichs wird üblicherweise einer der Widerstände R1 oder R3 als Widerstandskasten ausgeführt.

Wenn es erforderlich ist, die Parameter von Spulen mit Stahlkernen zu messen, kann die Brückenschaltung in Abb. 4 wird ergänzt durch eine Konstantspannungsquelle U о, einen Rheostat R о und ein Gleichstrom-Milliamperemeter mA, die zur Regelung und Steuerung des Vorstroms dienen, sowie der Drossel Dp und des Kondensators C, die die Stromkreise der Wechsel- und Gleichstromkomponenten trennen.

Reis. 5. Schema einer Speicherbrücke zur Messung von Induktivitäten und Q-Faktoren

In Abb. Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer anderen Version der Speicherbrücke, bei der der Kondensator C2 eine konstante Kapazität aufweist und die Widerstände R1 und R2 als Variablen verwendet werden. Die Erweiterung des Messbereichs erfolgt durch die Aufnahme von Widerständen R3 unterschiedlicher Leistung in die Brücke. Aus den Formeln (1) und (2) folgt, dass die Einstellungen der Amplituden und Phasen in dieser Schaltung voneinander abhängig sind, daher wird die Symmetrierung der Brücke durch abwechselndes Ändern der Widerstandswerte der Widerstände R1 und R2 erreicht. Die Induktivitäten L x werden auf der Skala des Widerstands R1 unter Berücksichtigung des durch die Schalterstellung ermittelten Multiplikators bewertet V... Das Ablesen auf der Skala des Widerstands R2 erfolgt normalerweise in den Werten des Q-Faktors der Spulen

Q L = 2 * π * F * L x / R x = 2 * π * F * C 2 R 2.

bei Frequenz F der Stromversorgung. Die Gültigkeit der letzten Formel kann überprüft werden, wenn die linke und rechte Seite der Gleichheit (1) in die entsprechenden Teile der Gleichheit (2) zerlegt werden.

Mit den im Diagramm angegebenen Daten ermöglicht die Messbrücke die Messung von Induktivitäten von ca. 20 µH bis 1, 10, 100 mH; 1 und 10 H (ohne Stahlkern) und Gütefaktor bis Q L ≈ 60. Die Stromquelle ist ein Transistorgenerator mit einer Schwingfrequenz F ≈ 1 kHz. Die Unsymmetriespannung wird durch einen auf Telefone Tf geladenen Transistorverstärker verstärkt. Ein Doppel-T-förmiges RC-Filter, abgestimmt auf 2F ≈ 2 kHz, unterdrückt die zweite Harmonische der Quellenschwingungen, was das Abgleichen der Brücke erleichtert und die Messunsicherheit verringert.

Brückenzähler für Induktivitäten, Kapazitäten und aktive Widerstände bestehen aus mehreren identischen Elementen. Daher werden sie oft in einem Gerät kombiniert - einer universellen Messbrücke. Hochpräzise Universalbrücken basieren auf Magazinschaltungen der in Abb. 5. Sie enthalten eine Konstantspannungsquelle oder einen Gleichrichter (der den R x -Messkreis speist), einen Niederfrequenzgenerator mit einer Ausgangsleistung von mehreren Watt, einen mehrstufigen Unsymmetrie-Spannungsverstärker, der auf ein magnetoelektrisches Galvanometer geladen ist; letztere wird bei der Messung aktiver Widerstände direkt in die Messdiagonale der Brücke eingerechnet. Das erforderliche Messschema wird unter Verwendung eines ziemlich komplexen Schaltsystems gebildet. In solchen Brücken werden manchmal Indikatoren des logarithmischen Typs verwendet, deren Empfindlichkeit stark abfällt, wenn die Brücke nicht ausgeglichen ist.

Reis. 6. Schema einer universellen Schwingbrücke zur Messung von Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten

Viel einfacher sind die universellen Reochord-Brücken, die die Parameter von Funkkomponenten mit einem Fehler in der Größenordnung von 5-15% messen. Ein mögliches Schema einer solchen Brücke ist in Abb. 6. Die Brücke wird für alle Arten von Messungen mit einer Spannung mit einer Frequenz von ca. 1 kHz gespeist, die von einem Transistorgenerator in induktiver Dreipunktschaltung erregt wird. Als Gleichgewichtsanzeige dient das hochohmige Telefon Tf. Die Widerstände R2 und R3 werden durch ein drahtgewickeltes Reochord (oder häufiger ein konventionelles Potentiometer) ersetzt, das es ermöglicht, die Brücke durch sanftes Ändern des Widerstandsverhältnisses R2 / R3 auszugleichen. Gemessen wird dieses Verhältnis auf der Gleitdrahtskala, deren Ablesebereich in der Regel auf Extremwerte von 0,1 und 10 begrenzt ist. Der Messwert wird bei einer symmetrischen Brücke als Produkt der Gleitdrahtskalenablesung mit einem durch Einstellung ermittelten Multiplikator ermittelt der Schalter B. das entsprechende Referenzelement der erforderlichen Nennleistung - ein Kondensator C o (C1), ein Widerstand R o (R4) oder eine Induktivität L o (L4).

Ein Merkmal des betrachteten Schemas ist, dass die gemessenen Elemente R x und L x im ersten Arm der Brücke enthalten sind (wobei sich die Stützelemente R o und L o im vierten Arm befinden) und C x im Gegenteil , sind im vierten Arm enthalten (mit C o - in der ersten Schulter). Dadurch werden alle Messwerte nach ähnlichen Formeln ausgewertet wie z

A X = A о (R2 / R3),

wobei A x und A ungefähr die Werte der entsprechenden Mess- und Referenzelemente sind.

Der variable Widerstand R5 dient dazu, Phasenverschiebungen auszugleichen und die Symmetrierung der Brücke bei der Messung von Induktivitäten zu verbessern. Zu dem gleichen Zweck wird manchmal ein variabler Widerstand mit kleinem Widerstand in die Schaltung des Referenzkondensators C über die Messgrenze großer Kapazitäten eingefügt, die oft merkliche Verluste aufweisen.

Um den Einfluss der Hand des Bedieners zu eliminieren, ist der Gleitdrahtmotor normalerweise mit dem Gerätekörper verbunden.

Resonanzinduktivitätsmesser

Resonante Verfahren ermöglichen es, die Parameter von Hochfrequenzinduktivitäten im Bereich ihrer Arbeitsfrequenzen zu messen. Die Messschemata und -methoden ähneln denen, die für Resonanzmessungen von Kondensatorkapazitäten verwendet werden, wobei natürlich die Besonderheiten der Messobjekte berücksichtigt werden.

Reis. 7. Schwingkreis zur Messung von Induktivitäten mit Anzeige auf der Generatorskala

Die untersuchte Induktivität kann in den Hochfrequenzgenerator als Element seines Schwingkreises eingebunden werden; In diesem Fall wird die Induktivität L x anhand der Messwerte des Frequenzmessers bestimmt, der die Schwingfrequenz des Generators misst.

Häufiger wird die L x -Spule an einen Messkreis angeschlossen, der einer Quelle hochfrequenter Schwingungen zugeordnet ist, beispielsweise einem Generator (Abb. 2) oder dem Eingangskreis eines auf die Frequenz eines Rundfunksenders abgestimmten Radioempfängers ( Abb. 8). Angenommen, die Messschaltung besteht aus einer Koppelspule L mit einem Abstimmkern und einem variablen Kondensator C o.

Reis. 8. Schema zur Messung von Kapazitäten nach der Resonanzmethode mit einem Funkempfänger

Dann ist die folgende Messtechnik anwendbar. Die Messschaltung bei der maximalen Kapazität C o1 des Kondensators C wird durch Einstellen der Induktivität L auf Resonanz mit der bekannten Frequenz f der Schwingungsquelle abgestimmt. Dann wird die Spule L x in Reihe mit ihren Elementen in den Stromkreis geschaltet, wonach die Resonanz durch Verringerung der Kapazität Co auf einen bestimmten Wert von C o2 wiederhergestellt wird. Die gemessene Induktivität wird nach der Formel berechnet

L x = * (C o1 -C o2) / (C o1 C o2).

Bei Weitbereichs-Resonanzmessgeräten besteht der Messkreis aus einem Referenzkondensator C o und der untersuchten Spule L x. Die Schaltung ist induktiv und häufiger über einen Kondensator C 1 kleiner Kapazität (Abb. 7 und 9) mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden. Ist die Schwingfrequenz des Generators f 0 bekannt, die der Resonanzabstimmung des Kreises entspricht, dann wird die gemessene Induktivität durch die Formel bestimmt

Lx = 1 / [(2 * π * f o) 2 * C o]. (3)

Für den Aufbau von Messkreisen gibt es zwei Möglichkeiten. In den Schaltungen der ersten Option (Abb. 7) wird der Kondensator C o mit einer konstanten Kapazität verwendet, und die Resonanz wird durch Ändern der Einstellung des Generators erreicht, der in einem glatten Frequenzbereich arbeitet. Jeder Wert von L x entspricht einer bestimmten Resonanzfrequenz

f 0 = 1 / (2 * π * (L x C x) 0,5), (4)

Daher kann der Schleifenkondensator des Generators mit einer Skala mit einer Anzeige der Werte von L x ausgestattet werden. Bei einem breiten Bereich von gemessenen Induktivitäten sollte der Generator mehrere Frequenzunterbänder mit separaten Skalen zum Schätzen von L x in jedem Unterband haben. Wenn das Gerät einen Generator mit Frequenzskala verwendet, können Tabellen oder Grafiken erstellt werden, um L x aus den Werten von f 0 und C o zu bestimmen.

Um den Einfluss der Spuleneigenkapazität C L auf die Messergebnisse auszuschließen, muss die Kapazität C o groß sein; andererseits ist es wünschenswert, eine kleine Kapazität C o zu haben, um bei der Messung kleiner Induktivitäten ein ausreichend großes Verhältnis L x /C o sicherzustellen, das notwendig ist, um merkliche Ablesungen des Indikators bei Resonanz zu erhalten. Nehmen Sie praktisch C o = 500 ... 1000 pF.

Arbeitet der Hochfrequenzgenerator in einem begrenzten Frequenzbereich, der nicht in Teilbänder unterteilt ist, werden mehrere geschaltete Kondensatoren C o verwendet, um den Messbereich von Induktivitäten zu erweitern; wenn sich ihre Kapazitäten um einen Faktor von 10 unterscheiden, kann die Schätzung von L x in allen Grenzen gemäß derselben Generatorskala unter Verwendung von Multiplikatoren, die Vielfache von 10 sind, durchgeführt werden. Ein solches Schema hat jedoch erhebliche Nachteile.

Die Messung relativ großer Induktivitäten mit einer signifikanten intrinsischen Kapazität CL erfolgt im Grenzbereich mit einer kleinen Kapazität C o, und umgekehrt erfolgt die Messung kleiner Induktivitäten im Grenzbereich mit einer großen Kapazität C o mit einem ungünstigen Verhältnis L x / C o und eine niedrige Resonanzspannung im Stromkreis.

Reis. 9. Schwingkreis zur Messung von Induktivitäten mit Anzeige auf der Skala des Referenzkondensators

In Resonanzzählern, deren Schaltungen nach der zweiten Version (Abb. 9) hergestellt werden, werden die Induktivitäten bei einer festen Frequenz des Generators f 0 gemessen. Der Messkreis wird mit einem variablen Kondensator C o auf Resonanz mit der Generatorfrequenz abgestimmt, dessen Skala gemäß Formel (3) direkt in den L x -Werten abgelesen werden kann. Wenn wir durch C m bzw. C n die maximale und anfängliche Kapazität der Schaltung und durch L m und L n - die maximalen und minimalen Werte der gemessenen Induktivitäten bezeichnen, dann sind die Messgrenzen des Geräts begrenzt durch das Verhältnis

Lm/Ln = Cm/Sn.

Typische variable Kondensatoren haben eine Kapazitätsüberlappung von etwa 30. Um den Fehler beim Messen großer Induktivitäten zu reduzieren, wird die Anfangskapazität C n der Schaltung erhöht, indem ein zusätzlicher Kondensator C d, normalerweise vom Trimmertyp, in die Schaltung aufgenommen wird.

Wenn wir mit ΔC o die größte Änderung der Kapazität des Kondensators C o bezeichnen, die gleich der Differenz seiner Kapazitäten an zwei extremen Positionen des Rotors ist, muss die Schaltung, um das ausgewählte Verhältnis L m / L n zu erhalten, eine Anfangskapazität

C n = ΔC ungefähr: (L m / L n – 1). (5)

Mit ΔC etwa = 480 pF und dem Verhältnis L m / L n = 11 erhalten wir beispielsweise C n = 48 pF. Wenn die Werte von C n und L m / L n in der Berechnung die Anfangsdaten sind, muss ein Kondensator C o mit einer Kapazitätsdifferenz verwendet werden

C ungefähr ≥ C n (L m / L n -1).

Bei großen Werten von C n und L m / L n kann es erforderlich sein, einen doppelten oder dreifachen Block variabler Kondensatoren zu verwenden.

Die Frequenz f 0, bei der der Generator arbeiten soll, wird durch die Formel (4) bestimmt, wenn die Werte von L m und C n oder L n und C m eingesetzt werden Um den Gesamtmessbereich zu erweitern, ist der Generator soll mit mehreren umschaltbaren Festfrequenzen betrieben werden. Unterscheiden sich die benachbarten Frequenzen des Generators um den Faktor 10 0,5 ≈ 3,16 mal, dann ist es in allen Grenzen möglich, die gemeinsame Skala der Induktivitäten des Kondensators C o mit Multiplikatoren dazu zu verwenden, Vielfache von 10 und bestimmt durch die Einstellung des Frequenzschalters (Abb. 9). Eine glatte Überlappung des gesamten Bereichs der gemessenen Induktivitäten wird bereitgestellt, wenn das Verhältnis der Kapazitäten der Schaltung C m / C n ≥ 10 ist. Wenn der Kondensator C o vom logarithmischen Typ ist, ist die Induktivitätsskala nahezu linear.

Anstelle eines Festfrequenzgenerators können Sie einen Messgenerator mit sanfter Frequenzänderung verwenden, der je nach gewünschter Messgrenze von Induktivitäten eingestellt wird.

Schwingkreise zur Messung von Induktivitäten und Kapazitäten werden oft in einem Gerät zusammengefasst, da sie mehrere identische Elemente und eine ähnliche Messtechnik aufweisen.

Beispiel... Berechnen Sie einen Resonanzinduktivitätsmesser, der nach der Schaltung in Abb. 9, für einen Messbereich von 0,1 μH - 10 mH bei Verwendung eines Doppelblocks von variablen Kondensatoren, deren Kapazität der Abschnitte von 15 auf 415 pF geändert werden kann.

Lösung
1. Die größte Änderung der Kapazität der Schaltung ΔC o = 2 * (415-15) = 800 pF.

2. Wählen Sie das Verhältnis L m / L n = 11. Dann hat das Gerät fünf Messgrenzen: 0,1-1,1; 1-11; 10-110; 100-1100 µG und 1-11 mH.

3. Nach (5) muss die Schaltung eine Anfangskapazität C n = 800/10 = 80 pF haben. Bei einer Anfangskapazität der Kondensatorbank von 30 pF nehmen wir einen Trimmerkondensator C d mit einer maximalen Kapazität von 50 ... 80 pF in die Schaltung auf.

4. Die maximale Kapazität des Kreislaufs C m = C n + ΔC o = 880 pF.

5. Nach (4) muss der Generator an der ersten Messgrenze mit einer Frequenz arbeiten
f 01 = 1 / (2 * * (L n C m) 0,5) 0,16 * (0,1 * 10 ^ -6 * 880 * 10 ^ -12) 17 MHz.
Für andere Messgrenzen finden wir jeweils: f 02 = 5,36 MHz; f 03 = 1,7 MHz; f 04 = 536 kHz; f 05 = 170 kHz.

6. Die Induktivitätsskalierung wird für die Messgrenze von 1-11 µH durchgeführt.

Q-Meter (Kumeter)

Geräte zur Messung des Qualitätsfaktors von Elementen von Hochfrequenzschaltungen werden oft als Messgeräte bezeichnet. Die Wirkung der Messgeräte basiert auf der Nutzung von Resonanzphänomenen, wodurch die Messung des Gütefaktors mit der Messung von Induktivität, Kapazität, Eigenresonanzfrequenz und einer Reihe anderer Parameter der getesteten Elemente kombiniert werden kann.

Kumetr, dessen vereinfachtes Diagramm in Abb. 10 enthält drei Hauptkomponenten: einen Hochfrequenzgenerator, eine Messschaltung und einen Resonanzindikator. Der Generator arbeitet in einem breiten, sich glatt überlappenden Frequenzbereich, beispielsweise von 50 kHz bis 50 MHz; Dadurch können viele Messungen bei der Betriebsfrequenz der zu prüfenden Elemente durchgeführt werden.

Die untersuchte Induktivität L x, R x ist über die Klemmen 1 und 2 mit einem Referenzkondensator variabler Kapazität C o und einem Koppelkondensator C 2 in Reihe mit der Messschaltung verbunden; die Kapazität des letzteren muss die Bedingung C 2 >> C om erfüllen, wobei C om die maximale Kapazität des Kondensators C o ist. Durch einen kapazitiven Teiler C 1, C 2 mit großem Teilungsverhältnis

N = (C2 + C1) / C1

vom Generator wird eine Referenzspannung U um die erforderliche Hochfrequenz f in den Stromkreis eingeführt. Der im Stromkreis entstehende Strom erzeugt am Kondensator C o einen Spannungsabfall U C , der mit einem Hochfrequenz-Voltmeter V2 gemessen wird.

Der Eingangswiderstand des Voltmeters V2 muss innerhalb der Betriebsfrequenzen des Zählers sehr hoch sein. Bei ausreichend hoher Empfindlichkeit ist das Voltmeter über einen kapazitiven Spannungsteiler mit der Messschaltung verbunden, dessen Eingangskapazität als Bestandteil der Anfangskapazität des Kondensators C o berücksichtigt wird. Da alle Kondensatoren, aus denen der Messkreis besteht, sehr geringe Verluste aufweisen, kann davon ausgegangen werden, dass der Wirkwiderstand des Stromkreises hauptsächlich durch den Verlustwiderstand R x der untersuchten Spule bestimmt wird.

Reis. 10. Vereinfachtes Diagramm einer Kumetra

Durch Änderung der Kapazität des Kondensators C o wird die Messschaltung auf Resonanz mit der Generatorfrequenz f gemäß den maximalen Messwerten des Voltmeters V2 abgestimmt. In diesem Fall fließt ein Strom I р ≈ U о / R x im Stromkreis, wodurch ein Spannungsabfall am Kondensator entsteht

U C = I p / (2 * * f * C о) ≈ U о / (2 * π * f * C о R x).

Unter Berücksichtigung, dass bei Resonanz 1 / (2 * π * f * C o) = 2 * & pi * f * L x, finden wir

UC ≈ U o (2 * π * f * L x) / R x = U о Q L,

wobei Q L = (2 * π * f * L x) / R x der Q-Faktor der L x -Spule bei der Frequenz f ist. Daher sind die Messwerte des Voltmeters V2 proportional zum Qualitätsfaktor Q L. Bei einer festen Spannung U о kann die Voltmeterskala in den Werten Q L ≈ U C / U о linear kalibriert werden. Bei U o = 0,04 V und der Messgrenze des Voltmeters U p = 10 V entsprechen die Voltmeter-Eingangsspannungen 2, 4, 6, 8 und 10 V QL gleich 50, 100, 150, 200 und 250.

Die Nennspannung U o wird durch Einstellung der Betriebsart der Generatorendstufe eingestellt. Diese Spannung wird nach den Messwerten eines Hochfrequenz-Voltmeters V1 überwacht, das die Spannung U 1 = U über N am Generatorausgang misst. Wenn beispielsweise der Q-Faktor des Voltmeters V2 bei einer Spannung von Uо = 0,04 V gemacht wird und der Teilungsfaktor N = 20 ist, dann muss die Spannung U x = 0,04 * 20 = 0,8 V am Generator aufrechterhalten werden Der Messbereich des Voltmeters V1 muss den berechneten Wert der Spannung U 1 geringfügig überschreiten und beträgt beispielsweise 1 V.

Eine Erhöhung der oberen Messgrenze der Gütefaktoren wird erreicht, indem die Spannung U etwa auf ein Vielfaches des Nennwertes reduziert wird. Angenommen, bei einer Spannung von U о = 0,04 V wird eine direkte Ablesung der Q-Faktoren auf den Wert QL = 250 geliefert. Wenn die Spannung U о auf 0,02 V halbiert wird, weicht der Pfeil des Voltmeters V2 ab auf die gesamte Skala bei einem Q-Faktor QL = U p / U o = 10 / 0,02 = 500. Um die Obergrenze der Messungen um das Vierfache auf den Wert QL = 1000 zu erhöhen, sollten dementsprechend Messungen bei a . durchgeführt werden Spannung U o = 40/4 = 10 mV.

Um die Spannung U etwa auf den erforderlichen Wert zu reduzieren, gibt es zwei Möglichkeiten: durch Änderung des Teilungsverhältnisses N durch Schalten von Kondensatoren C 1 unterschiedlicher Leistung oder durch Anpassen der Ausgangsspannung U 1 des Generators. Zur bequemen Messung hoher Q-Faktoren ist das Voltmeter V1 (oder der Schalter der Teilungsfaktoren) mit einer Skala (Markierung) ausgestattet, deren Ablesung den Grad der Spannungsabnahme U o im Vergleich zu ihrem Nennwert charakterisiert , ist ein Multiplikator für die Q-Faktor-Skala des Voltmeters V2.

Um die Funktion des Zählers zu überprüfen und seine Fähigkeiten zu erweitern, werden Stützspulen L mit bekannter Induktivität und Gütefaktor verwendet. Üblicherweise gibt es einen Satz von mehreren austauschbaren Spulen L o, die zusammen mit einem variablen Kondensator C o eine resonante Abstimmung des Messkreises im gesamten Betriebsfrequenzbereich des Generators ermöglichen.

Beim Messen Q-Faktor von Induktivitäten Q L 10-15 Minuten vor Betriebsbeginn das Gerät einschalten und den Generator auf die erforderliche Frequenz einstellen. Nach dem Aufwärmen werden die Voltmeter V1 und V2 genullt. Die Prüfspule wird an den Klemmen 1 und 2 angeschlossen. Durch allmähliches Erhöhen der Ausgangsspannung des Generators wird die Voltmeternadel V1 auf die Nennmarke ausgelenkt. Mit dem Kondensator Co wird die Schaltung mit der Frequenz des Generators in Resonanz gebracht. Geht gleichzeitig der Pfeil des Voltmeters V2 über die Skala hinaus, wird die Ausgangsspannung des Generators reduziert. Der Wert des Gütefaktors Q L wird als Produkt der Messwerte des Q-Faktors des Voltmeters V2 und der Skala der Multiplikatoren des Voltmeters V1 bestimmt.

Q-Faktor des Schwingkreises Q K wird in der gleichen Reihenfolge gemessen, wenn die Spule der Schaltung mit den Klemmen 1 und 2 und ihr Kondensator mit den Klemmen 3 und 4 verbunden ist. In diesem Fall wird der Kondensator C o auf die Position der minimalen Kapazität gesetzt. Wenn der Kondensator der untersuchten Schaltung eine variable Kapazität hat, wird die Schaltung bei der erforderlichen Frequenz des Generators f auf Resonanz abgestimmt; ist dieser Kondensator konstant, erfolgt die Resonanzabstimmung durch Änderung der Frequenz des Generators.

Messung mit einem Messgerät Induktivitätsspulen L x wird durch das oben in Verbindung mit der Schaltung in Abb. 9. Der Generator wird in Abhängigkeit vom erwarteten L x -Wert auf eine gemäß der Tabelle ausgewählte Referenzfrequenz abgestimmt. Die Prüfspule ist an die Klemmen 1 und 2 angeschlossen. Die Messschaltung wird mit einem Kondensator C o in Resonanz gestimmt, nach einer speziellen Skala, nach der der Wert von L x unter Berücksichtigung des in der Tabelle angegebenen Teilungswerts geschätzt wird. Gleichzeitig ist es durch Variation der Parameter der Kontur möglich, und eigene Spulenkapazität C L. Mit zwei willkürlichen Werten der Kapazitäten C 01 und C 02 des Kondensators C werden durch Ändern der Generatoreinstellung die Resonanzfrequenzen der Schaltung f 1 und f 3 gefunden. Suchkapazität

C L = (C 02 f 4 2 -C 01 f 1 2): (f 1 2 -f 2 2)

Die Vermessung von Behältern mit einem Messgerät erfolgt nach der Substitutionsmethode. Der getestete Kondensator C x ist mit den Klemmen 3 und 4 verbunden, und eine der Referenzspulen L etwa ist mit den Klemmen 1 und 2 verbunden, wodurch eine Resonanzabstimmung der Schaltung im ausgewählten Frequenzbereich bereitgestellt wird. Gleichzeitig können Sie den Tangens des Verlustwinkels (Q-Faktor) des Kondensators bestimmen:

tan δ = 1 / (2 * π * f * C x R p)

(wobei R p - Verlustwiderstand). Um dies zu tun, bei zwei Werten der Kapazitäten C 01 und C 02, entsprechend den Resonanzeinstellungen der Schaltung ohne Kondensator C x und wenn letzterer angeschlossen ist, die Q-Faktoren der Schaltung Q 1 und Q 2 gefunden werden, und dann wird die Berechnung mit der Formel durchgeführt

tg δ = Q 1 Q 2 / (Q 1 -Q 2) * (C 01 -C 02) / C 01

Bei Bedarf kann der Zählergenerator als Messgenerator verwendet werden und mit elektronischen Voltmetern können Spannungen in einem weiten Frequenzbereich gemessen werden.

Anweisungen

Holen Sie sich ein LC-Meter. In den meisten Fällen befinden sie sich auf herkömmlichen Multimetern. Es gibt auch Multimeter mit Messfunktion – ein solches Gerät wird auch zu Ihnen passen. Jedes dieser Geräte kann in Fachgeschäften gekauft werden, die elektronische Komponenten verkaufen.

Schalten Sie die Platine mit der Spule spannungsfrei. Entladen Sie bei Bedarf die Kondensatoren auf der Platine. Löten Sie die Spule, die Sie messen möchten, von der Platine ab (wenn dies nicht geschieht, wird ein merklicher Fehler in die Messung eingeführt) und verbinden Sie sie dann mit den Eingangsbuchsen des Geräts (welche in der Anleitung angegeben sind). Stellen Sie das Instrument auf den genauen Grenzwert ein, der normalerweise mit "2 mH" gekennzeichnet ist. Wenn die Induktivität weniger als zwei Millihenry beträgt, wird sie bestimmt und auf dem Indikator angezeigt, wonach die Messung als abgeschlossen betrachtet werden kann. Wenn dieser Wert überschritten wird, zeigt das Gerät eine Überlastung an - eine wird in der höchstwertigen Stelle angezeigt, und in der restlichen erscheinen Lücken.

Wenn das Messgerät eine Überlast anzeigt, schalten Sie das Gerät auf den nächsten, gröberen Grenzwert - "20 mH". Beachten Sie, dass sich der Dezimalpunkt auf der Anzeige verschoben hat - die Skala hat sich geändert. Sollte die Messung auch diesmal nicht erfolgreich sein, schalten Sie die Grenzen weiter in Richtung gröber, bis die Überlast verschwindet. Lesen Sie dann das Ergebnis ab. Durch einen Blick auf den Schalter erfahren Sie dann, in welchen Einheiten dieses Ergebnis ausgedrückt wird: in Henry oder in Millihenry.

Trennen Sie die Spule von den Eingangsbuchsen des Geräts und löten Sie sie dann wieder an die Platine.

Zeigt das Gerät auch bei der genauesten Grenze Null an, dann hat die Spule entweder eine sehr geringe Induktivität oder enthält kurzgeschlossene Windungen. Wird auch an der gröbsten Grenze eine Überlast angezeigt, ist die Spule entweder gebrochen oder hat eine zu hohe Induktivität, für die das Gerät nicht ausgelegt ist.

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beachten Sie

Schließen Sie das LC-Meter niemals an einen spannungsführenden Stromkreis an.

Hilfreicher Rat

Einige LC-Meter verfügen über einen speziellen Einstellknopf. Lesen Sie die Anweisungen für das Gerät, wie Sie es verwenden. Ohne Anpassung ist der Zählerstand ungenau.

Ein Induktor ist ein gewickelter Leiter, der magnetische Energie in Form eines Magnetfelds speichert. Ohne dieses Element ist es unmöglich, weder einen Funksender noch einen Funkempfänger für drahtgebundene Kommunikationsgeräte zu bauen. Und der Fernseher, an den viele von uns so gewöhnt sind, ist ohne Induktor undenkbar.

Du wirst brauchen

• Drähte verschiedener Abschnitte, Papier, Kleber, Plastikzylinder, Messer, Schere

Anweisungen

Berechnen Sie den Wert aus diesen Daten. Teilen Sie dazu den Spannungswert nacheinander durch 2, die Zahl 3,14, die Werte der Stromfrequenz und Stromstärke. Das Ergebnis ist der Induktivitätswert für die angegebene Spule in Henry (H). Wichtiger Hinweis: Schließen Sie die Spule nur an eine Wechselstromquelle an. Der Widerstand des in der Spule verwendeten Leiters muss vernachlässigbar sein.

Messung der Induktivität des Solenoids.
Um die Induktivität eines Solenoids zu messen, nehmen Sie ein Lineal oder ein anderes Längen- und Entfernungswerkzeug und lesen Sie die Länge und den Durchmesser des Solenoids in Metern ab. Zählen Sie danach die Anzahl seiner Umdrehungen.

Finden Sie dann die Induktivität des Solenoids. Erhöhen Sie dazu die Anzahl seiner Umdrehungen in die zweite Potenz, multiplizieren Sie das Ergebnis mit 3,14, den Durchmesser mit der zweiten Potenz und teilen Sie das Ergebnis durch 4. Dividieren Sie die resultierende Zahl durch die Länge der Magnetspule und multiplizieren Sie mit 0,0000012566 (1,2566 .). * 10-6). Dies ist der Wert der Magnetinduktivität.

Verwenden Sie nach Möglichkeit ein spezielles Gerät, um die Induktivität dieses Leiters zu bestimmen. Es basiert auf einer Schaltung, die als Wechselstrombrücke bezeichnet wird.

Ein Induktor ist in der Lage, magnetische Energie zu speichern, wenn ein elektrischer Strom fließt. Der Hauptparameter einer Spule ist ihre Induktivität. Die Induktivität wird in Henry (H) gemessen und mit dem Buchstaben L bezeichnet.

Du wirst brauchen

• Induktorparameter

Anweisungen

Die Induktivität eines kurzen Leiters wird bestimmt durch: L = 2l (ln (4l / d) -1) * (10 ^ -3), wobei l die Drahtlänge in und d der Drahtdurchmesser in Zentimetern ist. Wird der Draht um den Rahmen gewickelt, entsteht eine Spule. Der magnetische Fluss wird konzentriert und dadurch erhöht sich der Induktivitätswert.

Die Induktivität der Spule ist proportional zu den Längenmaßen der Spule, der magnetischen Permeabilität des Kerns und dem Quadrat der Windungszahl. Die Induktivität einer auf einen Ringkern gewickelten Spule beträgt: L = μ0 * μr * s * (N ^ 2) / l. In dieser Formel ist μ0 die magnetische Konstante, μr ist die relative magnetische Permeabilität des Kernmaterials, abhängig von der Frequenz), s -

Fast jeder Elektronikbegeisterte, egal ob Anfänger oder erfahrener Funkamateur, muss einfach Messgeräte im Arsenal haben. Die gebräuchlichsten Messungen sind natürlich Spannung, Strom und Widerstand. Etwas seltener, abhängig von den Besonderheiten der Arbeit, - die Parameter der Transistoren, Frequenz, Temperatur, Kapazität, Induktivität.

Es gibt heute viele preiswerte universelle digitale Messgeräte auf dem Markt, sogenannte Multimeter. Mit ihrer Hilfe können Sie fast alle oben genannten Werte messen. Außer vielleicht der Induktivität, die bei kombinierten Geräten sehr selten ist. Grundsätzlich ist ein Induktivitätsmesser ein separates Gerät, es ist auch in Verbindung mit einem Kapazitätsmesser (LC - Meter) zu finden.

Normalerweise ist es nicht oft notwendig, die Induktivität zu messen. Für mich würde ich sogar sagen - sehr selten. Zum Beispiel habe ich eine Spule von einer Platine gelötet, und sie ist nicht markiert. Es ist interessant herauszufinden, welche Induktivität es hat, um es später irgendwo anzubringen.

Oder er hat die Spule selbst gewickelt, aber es gibt nichts zu überprüfen. Für solche gelegentlichen Messungen hielt ich es für irrational, ein separates Gerät zu kaufen. Und so fing ich an, nach einer sehr einfachen Induktivitätsmesserschaltung zu suchen. Ich hatte keine besonderen Anforderungen an die Genauigkeit - bei hausgemachten Amateurprodukten ist dies nicht so wichtig.

Als Mess- und Anzeigemittel in der im Artikel beschriebenen Schaltung ein Digitalvoltmeter mit einer Empfindlichkeit 200 mV, das als fertiges Modul verkauft wird. Ich habe mich dafür entschieden, ein herkömmliches Digitalmultimeter zu verwenden. UNI-T M838 an der Messgrenze 200 mV konstante Spannung. Dementsprechend wird die Schaltung vereinfacht und hat dadurch die Form einer Befestigung an einem Multimeter.

Fragment ist ausgeschlossen. Unser Magazin existiert auf Spenden von Lesern. Die Vollversion dieses Artikels ist nur verfügbar

Ich werde die Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung nicht wiederholen, Sie können alles im Originalartikel lesen (Archiv unten). Ich werde nur ein wenig über die Kalibrierung sagen.

Kalibrieren des Induktivitätsmessers

Der Artikel empfiehlt die folgende Kalibriermethode (als Beispiel für den ersten Bereich).
Wir schließen eine Spule mit einer Induktivität von 100 μH an, verwenden den Trimmer P1-Schieberegler, um die Zahl auf dem Display auf 100,0 einzustellen. Dann schließen wir eine Spule mit einer Induktivität von 15 µH an und erreichen mit dem gleichen Trimmer eine Anzeige der Zahl 15 mit einer Genauigkeit von 5%.

Ähnlich - in anderen Bereichen. Natürlich benötigen Sie für die Kalibrierung genaue Induktivitäten oder ein beispielhaftes Gerät, das Ihre vorhandenen Induktivitäten messen muss. Leider hatte ich damit Probleme, sodass ich nicht normal kalibrieren konnte. Auf Lager habe ich ein Dutzend oder zwei Spulen, die von verschiedenen Platinen gelötet wurden, die meisten davon ohne jede Markierung.

Ich habe sie bei der Arbeit mit einem Gerät gemessen (überhaupt nicht vorbildlich) und auf Papierstreifen notiert, die ich auf die Spulen geklebt habe. Aber es gibt auch ein Problem darin, dass jedes Gerät auch einen eigenen Fehler hat.

Es gibt eine andere Option: Sie können verwenden. Von den Teilen werden nur ein Widerstand, zwei Stecker und zwei Klemmen benötigt. Sie müssen auch lernen, wie man dieses Programm benutzt, wie der Autor schreibt, Messungen "erfordern bestimmte Arbeit des Gehirns und der Hände". Obwohl die Messgenauigkeit auch hier "Amateurfunk" ist, habe ich durchaus vergleichbare Ergebnisse bekommen.

Vorstand und Versammlung

Das Board wurde im Sprint Layout entwickelt, siehe Dateibereich. Die Abmessungen sind klein. Gebrauchte, inländische, gebrauchte Trimmerwiderstände. Bereichsschalter mit drei Positionen - von einem alten importierten Radio. Sie können natürlich auch andere Typen anwenden, passen Sie einfach die PCB-Datei an Ihre Angaben an.

Wir nehmen kürzere Drähte zu "Bananen" und "Krokodilen", um den Beitrag ihrer Induktivität während der Messungen zu reduzieren. Wir löten die Enden der Drähte direkt an die Platine (ohne Anschlüsse) und befestigen sie an dieser Stelle mit einem Tropfen Schmelzkleber.

Rahmen

Rahmen kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Ich habe ein Stück Plastik 40x40 Anschlussdose aus Abfall für das Gehäuse verwendet. Ich habe die Länge und Höhe der Box an die Platine angepasst, was zu Abmessungen von 67 × 40 x 20 führte.

Wir machen die Falten an den richtigen Stellen wie folgt. Wir erhitzen die Stelle der Falte mit einem Haartrockner auf eine solche Temperatur, dass der Kunststoff weich wird, aber noch nicht schmilzt. Dann tragen wir es schnell auf eine zuvor vorbereitete rechteckige Fläche auf, biegen es rechtwinklig und halten es so, bis der Kunststoff abgekühlt ist. Zum schnellen Abkühlen am besten auf eine Metalloberfläche auftragen.

Verwenden Sie Handschuhe oder Handschuhe, um Verbrennungen zu vermeiden. Zuerst empfehle ich, an einem kleinen, separaten Stück der Schachtel zu üben.

Dann machen wir Löcher an den richtigen Stellen. Der Kunststoff ist sehr leicht zu verarbeiten, so dass die Herstellung des Gehäuses sehr wenig Zeit in Anspruch nimmt. Den Deckel habe ich mit kleinen Schrauben befestigt.
Ich habe einen Aufkleber auf dem Drucker ausgedruckt, mit Klebeband oben kaschiert und mit doppelseitigem "selbstklebend" auf den Deckel geklebt.

Messbeispiele

Messungen sind einfach und schnell. Schließen Sie dazu ein Multimeter an, stellen Sie es mit einem Schalter ein DC 200 mV, wir servieren Essen in der Nähe 15 Volt auf dem Messgerät (es kann unstabilisiert sein - auf der Platine befindet sich ein Stabilisator) klammern wir uns mit Krokodilen an die Spulenkabel. Wählen Sie mit dem L-Meter-Bereichsschalter die gewünschte Messgrenze.

Ergebnisse der Messungen der Induktivität 100 μH

Erster Bereich

Zweiter Bereich

Dritter Bereich

Verwenden des LIMP-Programms

Nachteile des Schemas: ein zusätzliches Multimeter und ein externes Netzteil werden benötigt, eine etwas aufwendige und unverständliche Kalibrierung (vor allem wenn nichts zu kalibrieren ist), geringe Messgenauigkeit, die Obergrenze ist zu klein.

Ich glaube, dass dieses einfache Induktivitätsmessgerät sowohl für unerfahrene Funkamateure als auch für diejenigen nützlich sein kann, die nicht über genügend Geld verfügen, um ein teures Gerät zu kaufen.

Die Verwendung dieses Messgeräts ist in Fällen gerechtfertigt, in denen keine strengen Anforderungen an die Genauigkeit der Messungen der Absolutwerte der Induktivität gestellt werden.

Das Messgerät kann beispielsweise nützlich sein, um die Induktivität von Wicklungen zu überwachen, wenn Netzfilterdrosseln gewickelt werden, die Gleichtaktrauschen unterdrücken. In diesem Fall ist die Identität der beiden Wicklungen des Induktors wichtig, um eine Sättigung des Kerns zu verhindern.

Quellen von

1. Artikel. Um dem Funkamateur zu helfen. Ausgabe 10. Informationsübersicht für Funkamateure / Comp. M. V. Adamenko. - M.: NT Press, 2006.-- S. 8.