Измерение индуктивности комбинированным прибором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Комбинированный прибор [1], доработанный в соответствии с [2, 3], лишен одной важной функции - измерения индуктивности. Между тем катушки индуктивности, пожалуй, единственные самодельные элементы, с которыми радиолюбителям приходится сталкиваться в своей практике, либо наматывая их самостоятельно, либо используя сделанные кем-то. И если параметры радиоэлементов заводского изготовления указаны на их корпусах или в документации, то единственный способ получения информации об индуктивности самодельной катушки - ее измерение. Поэтому в ходе очередной доработки прибора автор ввел в него режим измерения индуктивности.

Выбранный метод измерения индуктивности заключается в следующем. Измеряемая катушка L_x образует с конденсатором C, емкость которого точно известна, параллельный колебательный контур. Этот контур входит в состав генератора электрических колебаний, задавая их частоту F. Эту частоту измеряют частотомером и определяют измеряемую

индуктивность по формуле

L_x = 25330/(C·F²).

Если частоту измерять в мегагерцах, а емкость в пикофарадах, индуктивность будет получена в микрогенри.

Чтобы снизить затраты на модернизацию комбинированного прибора, главным условием практической реализации в нем этого метода автор поставил невмешательство в существующую аппаратную часть. В приборе есть режим частотомера, имеется микроконтроллер, который с успехом может выполнить необходимые расчеты. Отсутствует лишь генератор, который целесообразно изготовить в виде внешней приставки, подключаемой к прибору через уже имеющийся на нем разъем.

Радиолюбители часто пользуются подобными приставками к частотомерам для измерения емкости и индуктивности. При этом для упрощения расчетов зачастую выбирают образцовую емкость равной 25330 пФ. В этом случае приведенная выше формула приобретает вид

L_x = 1/F².

Примеры использования подобных приставок приведены в [4, 5]. В рассматриваемом случае использовать конденсатор именно такой емкости нет необходимости, поскольку микроконтроллер прибора способен выполнить расчет при любом ее значении.

Принципиальная схема приставки показана на рис. 1. Она подобна использованной в [5], а небольшие отличия связаны с применением деталей других типов. Выходной сигнал приставки представляет собой последовательность прямоугольных импульсов амплитудой около 3 В, следующих с частотой, равной резонансной частоте измерительного колебательного контура L_xC 1. Назначение элементов схемы и работа устройства описаны в [4, 5] и поэтому здесь не рассматриваются.

Рис. 1. Принципиальная схема приставки (нажмите для увеличения)

Приставку подключают к разъему ХS1 комбинированного прибора трехпроводным плоским кабелем. Доработка самого прибора свелась к изменению программы его микроконтроллера, которая теперь, кроме ранее имевшихся функций, предусматривает прием сигнала приставки, его обработку и вывод на ЖКИ значения измеренной индуктивности.

Основные технические характеристики

• Измеряемая индуктивность, мкГн .......8...999000
• Погрешность измерения, %, не более: от 8 мкГн до 15 мкГн ....... 5
• от 15 мкГн до 20 мГн .......2,5
• от 20 мГн до 150 мГн.......5
• от 150 мГн до 999 мГн.......20
• Дискретность отсчета индуктивности, мкГн: от 8 до 999 мкГн .......0,1
• от 1 до 999 мГн.......10
• Напряжение питания, В .......5
• Ток потребления, мА.......8

Интервал допустимых значений измеряемой индуктивности ограничен программно. В принципе, возможно измерение и за пределами этого интервала, особенно в сторону больших значений, однако там существенно растет погрешность.

В приставке применены только компоненты для поверхностного монтажа, что позволило разместить их на печатной плате размерами 22x65 мм, чертеж которой показан на рис. 2. Резисторы и конденсаторы - типоразмера 1206.

Рис. 2. Печатная плата приставки

Применять в качестве С1 (входит в измерительный колебательный контур) конденсатор с номинальной емкостью, отличающейся от указанной на схеме, недопустимо, поскольку это может привести к сбоям в работе программы. Но подбирать его емкость с большой точностью нет необходимости. Подборка заменена программной калибровкой прибора. Однако желательно установить здесь конденсатор с минимальным ТКЕ, например, с диэлектриком NPO.

Готовую плату поместите в корпус подходящих размеров. Для подключения измеряемой индуктивности удобно использовать двухконтактный пружинный зажим для акустических систем.

В самом комбинированном приборе необходимо выполнить доработку, описанную в [3], если она не была сделана ранее. После нее на контакте 2 разъема XS1 должно присутствовать напряжение +5 В. Коды из прилагаемого файла Osc-L-_2_04.hex следует загрузить в FLASH-память микроконтроллера.

После подключения приставки и подачи питания на ЖКИ прибора появится главное меню (рис. 3). Для входа в режим измерения индуктивности нужно дважды нажать на клавишу "ГН". Первое переведет прибор в режим генератора, а второе - в режим измерения индуктивности. В верхней части экрана ЖКИ будет выведено название режима, а в его нижней строке - подсказка, из которой следует, что для выполнения калибровки должна быть нажата клавиша 2, а для измерения индуктивности - клавиша D.

Рис. 3. Главное меню

Калибровка обязательна перед первым использованием прибора. В дальнейшем ее следует проводить только после ремонта прибора или приставки, а также при сомнении в правильности результатов измерения.

Несколько слов о содержании калибровки. Для вычисления индуктивности по рассмотренной в начале статьи формуле необходимо знать точное значение емкости колебательного контура. Но кроме емкости конденсатора C1, в нее входят и другие составляющие - паразитные емкости других компонентов и емкость монтажа. При первом запуске программы истинное значение контурной емкости программе неизвестно и она оперирует номинальным значением емкости конденсатора C1 22000 пФ. Задача калибровки - вычислить истинную емкость колебательного контура приставки, чтобы в дальнейшем в ходе измерений использовать это значение.

Для этого нужно подключить к приставке в качестве L_x катушку точно известной индуктивности L_обр. Измерив частоту сигнала, генерируемого приставкой с такой катушкой, вычислить истинную емкость колебательного контура по формуле

C = 25330/(L_обр.·F²)

Полученное в ходе калибровки значение этой емкости программа записывает в EEPROM микроконтроллера и в дальнейшем использует для вычисления индуктивности. Точность калибровки, а значит, и последующих измерений зависит от точности значения образцовой индуктивности. Поэтому нужно знать его с погрешностью не более 1...2 %, например, измерив поверенным прибором соответствующего класса точности.

При запуске калибровки на экран выводится сообщение (рис. 4) с предложением подключить к приставке образцовую индуктивность, ввести ее значение и выполнить калибровку, либо отказаться от нее. Рекомендуется выбирать образцовую индуктивность в указанных на экране пределах, так как в этом случае погрешность измерения минимальна. Если в процессе ввода значения допущена ошибка, то можно, нажав на клавишу #, ввести его заново.

Рис. 4. Сообщение при запуске калибровки

Выполнив калибровку, прибор автоматически измеряет образцовую индуктивность и выводит на экран ее значение (рис. 5). При отказе от калибровки измерение образцовой индуктивности также будет выполнено, но некалиброванным прибором с недостоверным результатом.

Рис. 5. Значение измеряемой индуктивности на экране прибора

Для измерения неизвестной индуктивности нужно подключить ее к приставке и нажать на клавишу D прибора. При попытке измерить индуктивность, значение которой выходит за допустимые для прибора пределы, на экран будет выведено сообщение об отказе от измерения по этой причине.

Выходят из режима измерения индуктивности нажатием на одну из клавиш ОС, ЛА или ГН, переводящих прибор в соответствующие режимы работы.

Доработанная программа микроконтроллера: ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/osc-L-2-04.zip.

Литература

1. Савченко А. Комбинированный прибор на базе микроконтроллера ATxmega. - Радио, 2014, № 4, с. 18-22; № 5 с. 22-25.
2. Савченко А. Усовершенствование комбинированного прибора на базе микроконтроллера ATxmega. - Радио, 2015, № 3, с. 29-34.
3. Савченко А. Новые режимы в комбинированном измерительном приборе. - Радио, 2015, №9, с. 17-19.
4. Беленецкий С. Приставка для измерения индуктивности в практике радиолюбителя. - Радио, 2005, № 5, с. 26-28.
5. Зорин С., Королева И. Радиолюбительский частотомер. - Радио, 2002, № 6, с. 28, 29; № 7, с. 39, 40.

Автор: А. Савченко

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Определение спелости с помощью нейронных сетей 14.08.2021 В связи с тем, что промышленность хочет максимально автоматизировать процесс производства пищевых продуктов, время от времени возникает необходимость в том, чтобы машины отсортировывали спелые и готовые продукты от остальных. Турецкий новатор Кутлухан Актар нашел способ сделать это, используя возможности нейронных сетей. Цель данного проекта проста. Она направлена на определение спелости фруктов и овощей путем отслеживания изменений пигмента. Вместо применения камеры в проекте используются данные датчика видимого света AS7341, который лучше подходит для сбора точной спектральной информации. Это позволяет лучше понять фактический свет, отражаемый фруктом, который определяется пигментами кожуры, напрямую связанными со спелостью. Образцы были взяты с фруктов и овощей в течение нескольких дней, что позволило создать базу данных по продуктам на различных стадиях спелости. Все данные были использованы для создания модели TensorFlow, которая может определять спелость фруктов и овощей, удерживаемых под датчиком. Разработанный гаджет является отличным примером использования расширенного зондирования в сочетании с нейронными сетями. Исследователи подозревают, что результаты его оценки намного точнее, чем предполагалось.

Другие интересные новости:

▪ Самый продвинутый космический радар LeoLabs

▪ Смартфон ZTE Star 1

▪ Как лазер режет плоть

▪ Высокочувствительная камера будет искать внеземную жизнь и темную материю

▪ Сердца поющих хористов синхронизируются

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Металлоискатели. Подборка статей

▪ статья Сегодня ты, а завтра я. Крылатое выражение

▪ статья Кто в средние века, не сумев завоевать замок, купил его? Подробный ответ

▪ статья Диагностика и техническое обслуживание тракторов и сельскохозяйственных машин. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Лак для резиновых галош. Простые рецепты и советы

▪ статья Фокус с появлением в руках 14 шариков. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026