複合測定器によるインダクタンスの測定。スキーム、説明

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組み合わせ機器によるインダクタンスの測定。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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[1, 2] に従って修正された複合機器 [3] には、インダクタンスの測定という XNUMX つの重要な機能が欠けています。一方、インダクタはおそらく、アマチュア無線家が練習で扱わなければならない唯一の自家製要素であり、自分で巻いたり、誰かが作ったものを使用したりすることになります。そして、工場で作られた無線素子のパラメータがケースまたはドキュメントに示されている場合、自家製コイルのインダクタンスに関する情報を得る唯一の方法は、それを測定することです。したがって、デバイスの次の改良中に、作者はインダクタンス測定モードをデバイスに導入しました。

インダクタンスを測定するために選択された方法は次のとおりです。測定コイルL_x は、静電容量が正確にわかっているコンデンサ C と並列発振回路を形成します。この回路は電気振動発生器の一部であり、その周波数 F を設定します。この周波数は周波数計によって測定され、測定値が決定されます。

公式インダクタンス

L_x = 25330/(C F²).

周波数がメガヘルツで測定され、静電容量がピコファラッドで測定される場合、インダクタンスはマイクロヘンリーで取得されます。

この方法を実際に実装するための主な条件である複合機器の最新化コストを削減するために、著者は既存のハードウェアの非干渉を設定しました。このデバイスには周波数カウンターモードがあり、必要な計算を正常に実行できるマイクロコントローラーがあります。ジェネレータのみが欠落しています。これは、デバイスにすでに搭載されているコネクタを介してデバイスに接続された外部セットトップボックスの形で作成することをお勧めします。

アマチュア無線家は、静電容量とインダクタンスを測定するために周波数計に同様の接頭辞を使用することがよくあります。同時に、計算を簡素化するために、25330 pF の例示的な静電容量が選択されることがよくあります。この場合、上記の式は次の形式になります。

L_x = 1/F².

このようなプレフィックスの使用例は [4, 5] に示されています。検討中のケースでは、デバイスのマイクロコントローラーは任意の値で計算を実行できるため、まさにそのような容量のコンデンサを使用する必要はありません。

アタッチメントの概略図を図に示します。 1. [5] で使用されているものと同様ですが、他のタイプの部品の使用に伴う小さな違いがあります。アタッチメントの出力信号は、振幅約 3 V の一連の方形パルスであり、その後に測定用発振回路 L の共振周波数に等しい周波数が続きます。_xC 1. 回路要素の目的とデバイスの動作については [4、5] で説明されているため、ここでは考慮しません。

米。 1. セットトップボックスの概略図（クリックで拡大）

アタッチメントはコンバインインパネのソケットXS1にXNUMX線フラットケーブルで接続されています。デバイス自体の改良は、マイクロコントローラーのプログラムの変更に帰着しました。マイクロコントローラーは、以前に利用できた機能に加えて、セットトップボックスの信号を受信し、それを処理し、測定されたインダクタンスの値を画面に表示する機能を備えています。液晶ディスプレイ。

主な技術的特徴

測定されたインダクタンス、µH ....... 8... 999000
測定誤差、%、これ以上: 8 μH から 15 μH まで .......... 5
15μH～20mH .......2,5
20mH～150mH........5
150mH～999mH........20
インダクタンス読み出し分解能、μH: 8 ～ 999 μH .................0,1
1～999mH........10
供給電圧、V ...... 5
消費電流、mA.................8

測定されたインダクタンスの許容値の範囲はソフトウェアによって制限されます。原理的には、この間隔の外側、特に大きな値の方向で測定することも可能ですが、そこでは誤差が大幅に増加します。

セットトップボックスは表面実装コンポーネントのみを使用するため、22x65 mm のプリント基板上にコンポーネントを配置することができます。その図面を図に示します。 2. 抵抗器とコンデンサー - サイズ 1206。

組み合わせた機器でインダクタンスを測定する
米。 2. プリント基板

公称容量が図中のC1と異なるコンデンサ(測定用発振回路に含まれる)を使用することは、プログラムの誤動作を引き起こす可能性がありますので、使用できません。ただし、その容量を非常に正確に選択する必要はありません。選択は、デバイスのソフトウェアキャリブレーションによって置き換えられます。ただし、ここでは、たとえば NPO 誘電体を使用して、最小の TKE を持つコンデンサを取り付けることが望ましいです。

完成した基板を適切な寸法のケースに置きます。測定したインダクタンスを接続するには、音響システム用の XNUMX ピンスプリングクリップを使用すると便利です。

コンバインドインストルメントパネル自体において、[3]に記載の修正がまだ行われていない場合は、修正を行う必要があります。その後、+2 V の電圧が XS1 コネクタのピン 5 に存在し、添付ファイル Osc-L-_2_04.hex のコードがマイクロコントローラーのフラッシュメモリにロードされる必要があります。

セットトップボックスを接続して電源を供給すると、デバイスの LCD にメインメニューが表示されます (図 3)。インダクタンス測定モードに入るには、「GN」キーを 2 回押します。 XNUMX つ目はデバイスをジェネレーターモードにし、XNUMX つ目はインダクタンス測定モードにします。モードの名前が LCD 画面の上部に表示され、その下の行にヒントが表示されます。そこから、キャリブレーションを実行するにはキー XNUMX を押し、インダクタンスを測定するにはキー D を押す必要があることがわかります。

組み合わせた機器でインダクタンスを測定する
米。 3. メインメニュー

デバイスを初めて使用する前にキャリブレーションが必要です。将来的には、装置または付属品の修理後、および測定結果の正確さに疑問がある場合にのみ実行する必要があります。

校正の内容について一言。この記事の冒頭で検討した式に従ってインダクタンスを計算するには、発振回路の静電容量の正確な値を知る必要があります。ただし、コンデンサ C1 の静電容量に加えて、他の構成要素の寄生容量や実装静電容量などの他の構成要素も含まれます。プログラムの最初の開始時、ループ容量の真の値はプログラムには不明であり、コンデンサ C1 の容量の公称値 22000 pF で動作します。校正のタスクは、将来の測定時にこの値を使用するために、アタッチメントの発振回路の真の静電容量を計算することです。

これを行うには、L としてコンソールに接続する必要があります。_x 正確に既知のインダクタンス L のコイル_ある。このようなコイルを取り付けて発生する信号の周波数を測定することにより、次の式を使用して発振回路の真の静電容量を計算します。

C = 25330/(L_ある.F²)

プログラムは、キャリブレーション中に取得したこの静電容量の値をマイクロコントローラーの EEPROM に書き込み、それを使用してインダクタンスを計算します。キャリブレーションの精度、およびその後の測定の精度は、基準インダクタンスの値の精度に依存します。したがって、たとえば、適切な精度クラスの検証済み機器で測定することにより、1 ～ 2% 以内の誤差でそれを知る必要があります。

校正が開始されると、基準インダクタンスをアタッチメントに接続するか、その値を入力して校正を実行するか、拒否するかを提案するメッセージが画面 (図 4) に表示されます。この場合、測定誤差が最小限に抑えられるため、画面に表示される制限内で基準インダクタンスを選択することをお勧めします。値を入力中に間違えた場合は、# キーを押して再度入力できます。

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米。 4. キャリブレーション開始時のメッセージ

校正が完了すると、デバイスは自動的に基準インダクタンスを測定し、その値を画面に表示します (図 5)。校正を拒否した場合、基準インダクタンスの測定も実行されますが、校正されていないデバイスを使用して結果が信頼できなくなります。

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米。 5.デバイス画面で測定されたインダクタンスの値

未知のインダクタンスを測定するには、それをアタッチメントに接続し、デバイスの D キーを押す必要があります。デバイスの許容範囲外の値のインダクタンスを測定しようとすると、そのため測定が拒否されたことを示すメッセージが画面に表示されます。

OS、LA、または GN キーのいずれかを押してインダクタンス測定モードを終了すると、デバイスは対応する動作モードに移行します。

変更されたマイクロコントローラープログラム: ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/osc-L-2-04.zip。

文学

Savchenko A. ATxmega マイクロコントローラーをベースにした複合機器。 - ラジオ、2014 年、第 4 号、p. 18-22; No.5 p. 22-25。
Savchenko A. ATxmega マイクロコントローラーをベースにした複合機器の改良。 - ラジオ、2015 年、第 3 号、p. 29-34。
サブチェンコ A. 複合測定装置の新しいモード。 - ラジオ、2015 年、第 9 号、p. 17-19。
Belenetsky S. アマチュア無線の実践においてインダクタンスを測定するための接頭辞。 - ラジオ、2005 年、第 5 号、p. 26-28。
Zorin S.、Korolev I. アマチュア無線周波数計。 - ラジオ、2002 年、第 6 号、p. 28、29; No.7、p. 39、40。

著者: A. サフチェンコ

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