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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Бюджетный 8" планшет Archos 80 Xenon на Android 4.1 14.05.2013 Компания Archos объявила о пополнении линейки планшетов новой бюджетной моделью Archos 80 Xenon с поддержкой сетей 3G, оснащенной 8-дюймовым сенсорным IPS-дисплеем с разрешением 1024х768 точек. Устройство работает под управлением Android 4.1 Jelly Bean. Спецификации новинки включают четырехъядерный процессор Qualcomm Snapdragon S4 с рабочей частотой 1,2 ГГц, интегрированную графику Adreno 203, 1 Гбайт оперативной памяти и 4 Гбайт встроенной флеш-памяти, расширяемой благодаря слоту для карт памяти MicroSD объемом до 64 Гбайт. Планшет оснащен основной 2-Мп и фронтальной (возможно, VGA) камерами и имеет на борту адаптеры беспроводных сетей Bluetooth 3.0 и Wi-Fi, ресивер GPS (A-GPS), 3,5-мм аудиразъем для наушников, разъем microUSB 2.0, G-сенсор, встроенный микрофон, динамик и литий-полимерную аккумуляторную батарею. Размеры планшета равны 13 x 155 x 11,3 мм, вес - 440 г. В продажу Archos 80 Xenon поступит в июне с ценой $199,99, дающей возможность состязаться с Nexus 7 и Kindle Fire.

Другие интересные новости:

▪ Девочки учатся быстрее мальчиков

▪ Новый тип странных квазкристаллов

▪ Батарейка заряжается от компьютера

▪ Процессоры MD Elite A-серии Richland

▪ Самый крошечный смартфон

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Узлы радиолюбительской техники. Подборка статей

▪ статья Влеченье, род недуга. Крылатое выражение

▪ статья Какое море самое соленое? Подробный ответ

▪ статья Направляющие для въезда в гараж. Личный транспорт

▪ статья Устройство металлоискателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Доработка Си-Би трансивера MAYCOM EM-27D. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025