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無線電子工学および電気工学の百科事典 LCメーター。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
直読式LCメーターを提供したい。 このプローブは、そのシンプルさにもかかわらず、大きな可能性を秘めています。 これにより、以下を測定できるようになります。
要素 DD1 および DD2 上に発生器が組み立てられ、そのタイミング要素は測定された静電容量またはインダクタンスです。 要素 DD3 と DD4 には、最大分周比 16777211 の分周器が組み込まれており、プローブスケール全体には、互いに 25 倍異なる 2 個の値が含まれています。 プローブの動作中、どの LED 点滅周波数が 1 Hz に最も近いかが視覚的に判断されます。 その反対側の測定値は測定結果です。 ダイオード VD2 はデバイスを電力反転から保護します。 静電容量の測定。 測定前にコンデンサを放電する必要があります。 スイッチ S1 を開位置に設定します (静電容量測定)。 必要な精度に応じて、測定は XNUMX つの方法で実行できます。 仕様：
方法 1. 測定したコンデンサをプローブのプローブに接続し (回路からはんだ付けすることはできません)、どの LED が約 1 Hz の周波数で点滅するかを決定します。 それに対するスケールで、静電容量値が読み取られます。 方法 2. より正確な静電容量測定には、方法 1 と同じようにすべてを行う必要があります。1 Hz を超える周波数で点滅する LED のみを確認し、10 秒間の点滅回数を数え、次の式で点滅周波数を計算します。カウントされた数値を 10 で割ります。この LED の反対側の読み取り値を受信周波数で割ります。 その結果がコンデンサの静電容量値となります。 方法 3. 静電容量をさらに正確に測定するには、オシロスコープまたは周波数計を使用できます。 さらに、オシロスコープを使用すると、テストしたコンデンサの品質を評価することもできます（損失正接を決定します）。 オシロスコープまたは周波数計をプローブのプローブに接続したら、同じプローブでテスト対象のコンデンサに触れる必要があります。 コンデンサの損失が低い場合、波形は図のようになります。 2a. 損失が大きい場合、オシログラムは図のようになります。 2b. 期間 T の値を決定し、式 (1) を使用してコンデンサの静電容量を計算します。 C=T/40-5*10-9 （F）。 （1） 無線機器を修理する場合は、方法 1 に従ってコンデンサの静電容量を測定するだけで十分です。得られた静電容量値がコンデンサに表示されている公称値より 2 倍以上小さい場合、そのコンデンサは交換する必要があります。
インダクタンスの測定。 インダクタンスは、キャパシタンスと同様に XNUMX つの方法で測定できます。 方法 1. 静電容量測定の方法 1 に似ています。 スイッチ S1 のみを閉じる必要があります。 方法 2. コンデンサの静電容量を測定する方法 2 と同様です。 スイッチ S1 をインダクタンス測定用の位置にします (閉じる)。 方法 3. 静電容量測定の方法 3 と同様です。 インダクタンスは次の式で計算されます。 L \ u40d 2 * T（H）、（XNUMX） 低損失と高損失のコイルのオシログラムの図を図に示します。 それぞれ と 3b について。 プローブを使用して決定された、損失のあるコンデンサの静電容量とコイルのインダクタンスの値には誤差が含まれます。これらの損失が大きいほど、損失も大きくなります。
信号周波数測定。 プローブの電源がテスト対象回路の電源から電気的に絶縁されている場合、プローブを使用して TTL レベルの信号の周波数を測定できます。 インダクタンスを測定するには、スイッチ S1 を位置に設定する必要があります。 一方のプローブで共通ワイヤに触れ、もう一方のプローブで信号源に触れます。 約 1 Hz の周波数で点滅する LED の反対側で、信号周波数の表示を読み取ります。 周波数をより正確に決定するには、方法 2 を使用できます。 コンデンサの損失正接の決定。 損失正接 (tg d) は、オシロスコープを使用して正確に測定できます。 方法 1. これを行うには、オシロスコープとテスト対象のコンデンサをプローブのプローブに接続する必要があります。 図のような波形になった場合。 図 2b に示すように、コンデンサには損失があり、その値は計算できます。 損失の多いコンデンサは、コンデンサと損失抵抗を直列に接続した等価回路で置き換えることができます。 この場合、損失正接は次のようになります。 tg d = Rp / Xc = Rp /（2 * pi * f * C）、（3） ここで、Rp - 損失抵抗 (オーム)。 Xc - コンデンサのリアクタンス (オーム); f はコンデンサが動作する周波数 (Hz) です。 C はコンデンサ (F) の静電容量です。 このプローブの場合： Rp \u0,03d Up / 4（オーム）。 （四） アップ - オシロスコープで測定、図に従って。 2b. コンデンサがプローブに接続されている場合、損失抵抗 Rp を考慮した周期 T は次と等しくなります。 T \ u3,33d 12 *（5-Rp）*（C + 10 * 9-5）（s）（XNUMX） この式にRp=0を代入すると、式（1）が得られます。 方法 2. プローブを使用してコンデンサの静電容量を測定します。 プローブがコンデンサの値（プローブに表示されている）の 2 倍以上小さい静電容量を示した場合、このコンデンサの損失抵抗 Rp は大きく、したがって tg d も大きくなります。 そして、式(5)より損失抵抗が求められます。 計算結果を表にまとめます。
表の一番上の行は、プローブの読み取り値の多重度（コンデンサの静電容量が、コンデンサのケースに示されている静電容量より何倍小さいか）です。下の行は、対応する損失抵抗です。 インダクタの品質係数の決定。 コイル L1 のインダクタンスを決定します。 抵抗計 (できればデジタル) を使用して、コイル R のアクティブ抵抗を測定します。指定された周波数でのリアクタンスを計算します。 XL= 2*pi*f*L (オーム)、(6) ここで、XL はコイルのリアクタンス (オーム) です。 f - 動作周波数 (Hz); L - コイルのインダクタンス (H)。 インダクタの品質係数は、次の式で計算されます。 Q=XL/R。 （7） このプローブでは、測定値は Q> 11 で顕著です。
フェライトコアの透磁率の決定。 4 種類のコアを考えてみましょう (図 XNUMX)。 コアの透磁率を決定するために必要な値を計算してみましょう。 lM \ u2d（D + d）* pi / 9（XNUMX） SM \u2d (D - d) * h / 10 (XNUMX) lM=2*(A+B-2*C) (11) SM = h * c（12） lM=2*(h+а+с)+3/2*а (13) SM\u14d a * b (XNUMX) リングの場合は式(9)、(10)、U字コアの場合は式(11)、(12)、W字コアの場合は式(13)、(14)が使用されます。 式 (9)...(14) の寸法はすべてセンチメートル単位で表されます。 コアにワイヤを少なくとも 15 ターン（まとめて）巻き、その結果得られるインダクタンスをプローブで測定します（E 字型コアの場合、ターンはサイズ a で巻く必要があります）。 コアの実効透磁率は次の式で計算されます。 ue=(L*lM)/(u0*n2*SM) (15) ここで、Lはこのコアに巻かれたコイルのインダクタンス（H）です。 lmは平均磁力線の長さ（cm）です。 SM - 磁気回路の断面積 (cm2); u0-真空透磁率（u0 = 4 * pi * 10-9 H/cm); n はターン数です。 短絡したターンの特定。 リング形、U 形、W 形のコアに巻かれたコイルに短絡巻線が存在するかどうかを判断するには、プローブによって測定されたインダクタンスと計算されたインダクタンスを比較する必要があります。 L=u0*ue*n2*Sm/lm、(16) ここで、ue はフェライト材料の実効透磁率です (フェライト材料に表示されています)。 不明な場合は、上記のように決定できます。 プローブによって決定されたインダクタンスが計算されたインダクタンスの 2 倍以上小さい場合、コイル内に短絡した巻線が存在します。 細部。 式 (1、2、4、5) は、74HC00 マイクロ回路上に組み立てられたプローブに対してのみ有効です。 プローブジェネレータが国内のものを含む他のシリーズの超小型回路に組み立てられている場合、補正係数が式に表示されます。 チップを選択するときは、次のことに留意する必要があります。
著者は、K155、K555、K531、K131、KR1533、7400、74LS00、74NS00 シリーズのマイクロ回路をテストしました。 KR1533LAZ チップは、何よりもすべての要件を満たしていました。 彼女のプローブの電圧振幅は約 0,02 V でした。しかし、このため、干渉や手からの干渉に対して敏感すぎることが判明しました。 測定範囲を大幅に縮小する特別な措置を適用する必要がありました。 IC K155LAZ は電圧振幅が大きく、シリコン トランジスタやダイオードであっても pn 接合が開いてしまいました。 K555LAZはゲルマニウムトランジスタとダイオードのみのp-p接合をオープンにしました。 したがって、これらのシリーズでは 74HCOO チップを使用するのが最適です。 干渉や手からの干渉の影響を受けにくく、ゲルマニウムトランジスタやダイオードであってもpn接合が開きません。 さらに、エネルギー消費も低いです。 カウンタについても、CD74HCT4040 シリーズのチップを使用する方が良いためです。 周波数が十分に高く、LED を良好に発光させるのに十分な出力電流があり、エネルギー消費がほとんどありません。 供給電圧は安定している必要があります。 4,4 V を選択します。電源電圧を選択するときは、その変化が式 (1、2、4、5) の係数の変化につながり、したがってプローブの読み取り値に影響を与えることに注意する必要があります。 Unを変更することで、測定値の範囲を一方向または別の方向に変更できます。 供給電圧を変更すると、損失の多いコンデンサに対するプローブの感度にも影響します。 減らすと感度が下がり、増やすと感度が上がります。 プローブ内の LED - 赤色に点灯します。 すべてをインストールすることはできませんが、たとえば XNUMX つを介してインストールします。 確かに、この場合、スケール ステップは増加します。 調整。 プローブは 105x30 mm の基板上に配置されます。 プローブのスケールは式 1 および 2 に従って計算され、74NSOO チップと 4,3 V の電源電圧を使用する場合にのみ当てはまります。ソケットに DD2 チップを取り付けることをお勧めします。 高電圧下で誤って未放電のコンデンサにプローブを接触させると、マイクロ回路が焼損する可能性があります。 したがって、測定前にコンデンサを放電することが不可欠です。 プローブのプローブはできるだけ短くする必要があります。 プローブのインダクタンスが非常に小さい場合でも、プローブの性能に影響します。 著者のバージョンでは、22 つのプローブの長さ (ケーブルを含む) は 10 cm、もう XNUMX つは XNUMX cm です。 著者：S.Volodko、ホメリ。
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