|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Đồng hồ đo LC - tiền tố của đồng hồ vạn năng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Công nghệ đo lường Bài viết này tiếp tục chủ đề mở rộng khả năng của đồng hồ vạn năng dòng 83x phổ biến. Dòng điện nhỏ được tiêu thụ bởi hộp giải mã tín hiệu cho phép bạn cấp nguồn cho nó từ bộ ổn định bên trong của ADC của đồng hồ vạn năng. Sử dụng tệp đính kèm này, bạn có thể đo độ tự cảm của cuộn dây và cuộn cảm, điện dung của tụ điện mà không cần hàn chúng khỏi bảng. Thiết kế của các phụ kiện đo cho đồng hồ vạn năng, ngoài sự khác biệt về giải pháp mạch và phương pháp đo một tham số cụ thể, còn khác nhau về khả năng hoạt động từ nguồn điện riêng và không có nó, sử dụng bộ điều chỉnh điện áp ADC của đồng hồ vạn năng. Theo tác giả, các hộp giải mã tín hiệu được cung cấp bởi bộ ổn định ADC của đồng hồ vạn năng sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng, đặc biệt là "bên ngoài nhà". Nếu cần, chúng cũng có thể được cấp nguồn từ nguồn 3 V bên ngoài, chẳng hạn như từ hai tế bào điện. Tất nhiên, câu hỏi đặt ra là dòng điện được tiêu thụ bởi tiền tố như vậy không được vượt quá vài milliamp, nhưng việc sử dụng cơ sở phần tử hiện đại kết hợp với mạch tối ưu sẽ giải quyết được vấn đề này. Tuy nhiên, vấn đề về mức tiêu thụ hiện tại luôn và sẽ có liên quan, đặc biệt là đối với các thiết bị đo tự cấp nguồn, khi thời gian hoạt động từ nguồn tự trị thường quyết định việc lựa chọn thiết bị. Khi phát triển máy đo LC, người ta không chỉ chú ý đến việc giảm thiểu dòng điện tiêu thụ mà còn có khả năng đo độ tự cảm của cuộn dây và cuộn cảm, điện dung của tụ điện mà không cần hàn chúng ra khỏi bảng. Khả năng này phải luôn được tính đến khi thiết kế các dụng cụ đo như vậy. Rất nhiều ví dụ có thể được đưa ra khi những người nghiệp dư vô tuyến trong thiết kế của họ, thật không may, không chú ý đến điều này. Ví dụ: nếu chúng ta đo điện dung của tụ điện bằng cách sạc với dòng điện ổn định, thì ngay cả với điện áp trên tụ điện hơn 0,3 ... 0,4 V, mà không tháo nó ra khỏi bảng, thường không thể xác định được điện dung một cách đáng tin cậy. Nguyên lý hoạt động của máy đo LC không phải là mới [1, 2], nó dựa trên việc tính bình phương chu kỳ dao động tự nhiên đo được trong mạch LC cộng hưởng, liên hệ với các tham số của các phần tử của nó bằng các hệ thức. T = 2π √LC hoặc LC = (T/2π)2. Từ công thức này, suy ra độ tự cảm đo được có quan hệ tuyến tính với bình phương chu kỳ dao động với điện dung không đổi trong mạch. Rõ ràng là điện dung đo được cũng được kết nối với cùng một sự phụ thuộc tuyến tính ở độ tự cảm không đổi và để đo độ tự cảm hoặc điện dung, chỉ cần chuyển đổi chu kỳ dao động thành một giá trị thuận tiện là đủ. Từ công thức trên, có thể thấy rằng với điện dung không đổi 25330 pF hoặc độ tự cảm 25,33 mH đối với đồng hồ vạn năng của dòng 83x, độ phân giải phép đo tối thiểu là 0,1 μH và 0,1 pF trong các khoảng tương ứng là 0 ... 200 μH và 0 ... 200 pF và tần số dao động với độ tự cảm đo được là 1 μH là 1 MHz. Tiền tố chứa một máy phát đo, tần số được xác định bởi mạch LC và tùy thuộc vào loại phép đo - điện cảm được kết nối với ổ cắm đầu vào của cuộn dây hoặc điện dung của tụ điện, bộ ổn định điện áp đầu ra của máy phát, bộ tạo xung, bộ chia tần số để mở rộng khoảng thời gian đo và bộ chuyển đổi chu kỳ lặp lại xung thành điện áp tỷ lệ với bình phương của nó, dùng để đo đồng hồ vạn năng. Đặc điểm kỹ thuật chính
Sai số đo điện cảm trong vòng 2 và 20 H phụ thuộc vào điện dung riêng của cuộn dây, điện trở hoạt động của nó, từ hóa dư của mạch từ và điện dung trong khoảng 2 và 20 μF phụ thuộc vào điện trở hoạt động của cuộn dây trong LC mạch và ESR (ESR) của tụ đo. Sơ đồ đính kèm được hiển thị trong hình. 1. Ở vị trí "Lx" của công tắc SA1, đo độ tự cảm của cuộn dây được nối với các ổ cắm XS1, XS2, song song với đó tụ điện C1 được kết nối và ở vị trí "Cx", điện dung của tụ điện, song song với cuộn cảm L1 được kết nối. Trên các bóng bán dẫn VT1, VT2, một máy phát đo điện áp hình sin được lắp ráp, tần số của nó, như đã đề cập ở trên, được xác định bởi các phần tử của mạch LC. Đây là một bộ khuếch đại được bao phủ bởi phản hồi tích cực (POS). Giai đoạn đầu tiên của bộ khuếch đại được lắp ráp theo mạch thu chung (bộ theo dõi bộ phát), nó có điện trở đầu vào lớn và đầu ra nhỏ, và giai đoạn thứ hai - theo mạch cơ sở chung (CB) - có đầu vào thấp và điện trở đầu ra cao. Do đó, một thỏa thuận tốt đạt được khi đầu ra của cái thứ hai được đóng bằng đầu vào của cái thứ nhất. Cả hai giai đoạn đều không đảo ngược, do đó, kết nối này bao gồm bộ khuếch đại PIC XNUMX%, kết hợp với trở kháng đầu vào cao của bộ theo dõi bộ phát và giai đoạn đầu ra với OB, đảm bảo rằng bộ tạo dao động hoạt động ở tần số cộng hưởng của mạch LC trên một dải tần số rộng.
Xem xét hoạt động của đồng hồ đo LC với cuộn cảm hoặc tụ điện được kết nối với ổ cắm XS1, XS2 "Lx, Cx". Điện áp từ đầu ra của máy phát được đưa đến bộ khuếch đại có trở kháng đầu vào cao, được lắp ráp trên bóng bán dẫn VT3, giúp khuếch đại nó gấp năm lần, cần thiết cho hoạt động bình thường của bộ ổn định điện áp đầu ra của máy phát. Bộ ổn định được lắp ráp trên các điốt VD1, VD2, tụ điện C3, C5 và bóng bán dẫn VT4. Nó duy trì điện áp đầu ra của máy phát ở mức không đổi khoảng 100 mV rms, tại đó có thể thực hiện các phép đo mà không cần tháo các phần tử ra khỏi bảng, đồng thời tăng độ ổn định của các dao động của máy phát ở mức này. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại, được chỉnh lưu bởi các điốt VD1, VD2 và được làm mịn bởi tụ điện C5, được đưa đến đế của bóng bán dẫn VT4. Khi biên độ điện áp ở đầu ra của máy phát nhỏ hơn 150 mV, bóng bán dẫn này được mở bằng dòng điện cơ sở chạy qua điện trở R7 và điện áp cung cấp đầy đủ +3 V được cung cấp cho máy phát (điện áp này phải được áp dụng cho máy phát để khởi động đáng tin cậy, cũng như khi đo độ tự cảm 1 ... 3 μH). Nếu trong quá trình đo, biên độ của điện áp máy phát lớn hơn 150 mV, điện áp phân cực đóng bóng bán dẫn VT4 sẽ xuất hiện ở đầu ra của bộ chỉnh lưu. Dòng điện thu của nó sẽ giảm, điều này sẽ dẫn đến giảm điện áp cung cấp cho máy phát và phục hồi biên độ của điện áp đầu ra của nó về mức xác định trước. Nếu không, quá trình ngược lại xảy ra. Điện áp đầu ra của bộ khuếch đại trên bóng bán dẫn VT3 thông qua mạch C4, C6, R8 được cung cấp cho bộ tạo xung, được lắp ráp trên bóng bán dẫn VT5 và VT6 theo mạch kích hoạt Schmitt với khớp nối bộ phát. Ở đầu ra của nó, các xung hình chữ nhật được hình thành với tần số máy phát, thời gian phân rã ngắn (khoảng 50 ns) và dao động bằng với điện áp nguồn. Thời gian giảm như vậy là cần thiết cho hoạt động bình thường của bộ đếm thập phân DD1-DD3. Điện trở R8 đảm bảo hoạt động ổn định của bộ kích hoạt Schmitt ở tần số thấp. Mỗi bộ đếm DD1 - DD3 chia tần số tín hiệu cho 10. Tín hiệu đầu ra của bộ đếm được đưa đến công tắc giới hạn đo SA2. Từ tiếp điểm di động của công tắc, tùy thuộc vào giới hạn đo được chọn "x1", "x102"," x104" tín hiệu xung sóng vuông Uи (Hình 2, a) được đưa đến bộ chuyển đổi "điện áp chu kỳ", được lắp ráp trên op-amp DA1.1, bóng bán dẫn hiệu ứng trường VT7-VT9 và tụ điện C8. Với sự xuất hiện của xung tín hiệu tiếp theo với thời lượng 0,5 T, bóng bán dẫn VT7 sẽ đóng trong thời gian này. Điện áp từ bộ chia điện trở R13R14 (khoảng 2,5 V) được đưa đến đầu vào không đảo của op-amp DA 1.1. Một nguồn dòng điện ổn định (CNTT) được lắp ráp trên op-amp và bóng bán dẫn VT9 này. Dòng IT 140 μA được đặt bằng cách kết nối song song các điện trở R16 và R17 với các tiếp điểm của công tắc SA3 được đóng (vị trí "x1") và ít hơn mười lần - 14 μA - bởi điện trở R16 khi mở (vị trí "x10").
Tại thời điểm xuất hiện xung có thời lượng 0,5T, bóng bán dẫn VT8 thông qua mạch phân biệt C7R15 sẽ mở trong 5 ... 7 μs, xả tụ C8 trong thời gian này, sau đó nó đóng lại và tụ C8 bắt đầu sạc với dòng điện ổn định từ IT (Hình 2, b). Ở cuối xung, bóng bán dẫn VT7 mở ra, đóng điện trở R13 và dòng IT trở thành không. Trong khoảng thời gian 0,5T tiếp theo, hiệu điện thế U1 trên tụ C8 không đổi cho đến khi có xung tiếp theo và bằng U1 =UС8 = TôiIT1xT / (2xC8) \uXNUMXd K1xT, nơi K1 = TôiIT1/(2хС8) - hệ số không đổi. Từ biểu thức này suy ra rằng điện áp trên tụ điện tích điện C8 tỷ lệ với chu kỳ T của các xung tới. Trong trường hợp này, điện áp 2 V tương ứng với giá trị lớn nhất của tham số đo được ở mỗi giới hạn đo. Tụ điện được kết nối với đầu vào của bộ khuếch đại đệm trên op-amp DA1.2 với mức tăng đơn vị, dòng điện đầu vào không đáng kể (một vài picoamperes) và không ảnh hưởng đến quá trình xả (và sạc) của tụ điện C8. Từ đầu ra của bộ khuếch đại đệm, nó đi đến bộ chuyển đổi tiếp theo - "dòng điện áp" sang op-amp DA2.1. Trên op-amp này và các điện trở R18-R21, một IT (IT2) khác được lắp ráp. Dòng điện của IT này được xác định bởi điện áp đầu vào được cung cấp cho đầu ra bên trái của điện trở R18 theo mạch, điện trở của nó và dấu hiệu phụ thuộc vào điện trở nào (trong trường hợp của chúng tôi là R18 hoặc R20) được đưa vào đầu vào. CNTT được nạp trên tụ C9. Trong quá trình hoạt động của xung đầu vào có thời lượng 0,5 T, bóng bán dẫn VT10 mở và điện áp U2 trên tụ điện C9 bằng không (Hình 2, c). Khi kết thúc xung, bóng bán dẫn đóng lại và tụ điện bắt đầu sạc với dòng điện một chiều từ điện áp cung cấp cho điện trở R18 từ bộ khuếch đại đệm đến op-amp DA1.2. Như có thể thấy từ sơ đồ (Hình 2, c), điện áp trên tụ điện tăng tuyến tính theo hình cưa cho đến khi xung tiếp theo xuất hiện sau khoảng thời gian 0,5 T. Đến thời điểm nó xuất hiện thì hiệu điện thế trên tụ điện đạt giá trị U2max =UC9max = TôiIT2xT / (2xC9) \uXNUMXd UC8xT / (2xR18xC9) = K2xUC8xT = K1хК2хТ2, nơi K1, ĐẾN2 - hệ số không đổi; Đến2 = 1/(2xR18xC9). Từ biểu thức này, suy ra biên độ của điện áp trên tụ điện C9 tỷ lệ với bình phương chu kỳ của các xung tới, nghĩa là, nó phụ thuộc tuyến tính vào điện cảm hoặc điện dung đo được. Việc chuyển đổi "bình phương của chu kỳ" như vậy có thể hiểu được về mặt logic ngay cả khi không có biểu thức trên, vì điện áp trên tụ C9 phụ thuộc tuyến tính đồng thời vào cả chu kỳ và điện áp ở đầu vào IT, cũng phụ thuộc tuyến tính vào chu kỳ. Trong trường hợp này, điện áp U2max, bằng 2 V, tương ứng với giá trị lớn nhất của tham số đo được ở mỗi giới hạn đo. Đầu vào của bộ khuếch đại đệm với op-amp DA9 được kết nối với tụ điện C2.2. Từ đầu ra của nó, điện áp răng cưa, được giảm xuống mức yêu cầu bởi bộ chia R22R23, được đưa đến đầu vào "VΩmA" của đồng hồ vạn năng (đầu nối XP2). Mạch RC tích hợp tích hợp của đồng hồ vạn năng, được kết nối với đầu vào ADC (hằng số thời gian 0,1 giây) và mạch bên ngoài - R22C12 làm mịn các xung răng cưa đến giá trị trung bình trong khoảng thời gian, bằng một phần tư biên độ. Vì vậy, với biên độ "cưa" ở đầu nối XP2 "VΩmA" là 0,8 V, điện áp ở đầu vào ADC của đồng hồ vạn năng là 200 mV, tương ứng với giới hạn trên của phép đo điện áp DC ở giới hạn 200 mV. Tiền tố được lắp ráp trên một tấm ván làm bằng sợi thủy tinh nhiều lớp ở cả hai mặt. Bản vẽ PCB được hiển thị trong hình. 3 và vị trí của các phần tử trên đó - trong Hình. 4.
Hình ảnh của bảng mạch in được hiển thị trong hình. 5, 6. Chân XP1 "NPNC" - phù hợp với đầu nối. Các chân XP2 "VΩmA" và XP3 "COM" - từ các đầu dò thử nghiệm không thành công cho đồng hồ vạn năng. Ổ cắm đầu vào XS1, XS2 - khối đầu vít 350-02-021-12 của sê-ri DINKLE 350. Công tắc trượt: SA1 - SS12D07; SA2, SA3 - Dòng MSS, MS, IS, chẳng hạn như MSS-23D19 (MS-23D18) và MSS-22D18 (MS-22D16) tương ứng. Cuộn dây L1 tự sản xuất, chứa khoảng (sẽ được chỉ định khi thiết lập) 160 vòng dây PEV-2 0,2, được quấn thành bốn phần, mỗi phần 40 vòng trên một lõi từ hình khuyên có kích thước 10x6x4,5 làm bằng ferit 2000NM1, 2000NM3 hoặc N48 (EPCOS). Ferrite của các lớp này có hệ số thấm từ nhiệt độ thấp. Việc sử dụng ferit của các nhãn hiệu khác, chẳng hạn như N87, sẽ dẫn đến sự gia tăng sai số đo điện dung khi nhiệt độ đã thay đổi 5...10 оC.
Tụ điện C1, C8 và C9 - đầu ra phim được nhập cho điện áp 63 V (ví dụ: WIMA, EPCOS). Độ lệch điện dung của các tụ C8, C9 không quá 5%. Phần còn lại - để gắn bề mặt: C2, C10, C11 - kích thước 0805; C4, C6, C7 - 1206; oxit C3, C5, C12 - tantalum B. Tất cả các điện trở có kích thước 1206. Nên sử dụng các điện trở R13, R14, R16-R21 với sai số không quá 1% và các điện trở R18, R20 và R19, R21 nên được chọn bằng đồng hồ vạn năng có điện trở càng gần càng tốt trong mỗi cặp. Thông thường, một gói băng gồm 10 ... 20 điện trở của sê-ri E24 thuộc loại chính xác năm phần trăm là đủ để chọn. Các bóng bán dẫn VT1 -VT5 phải có tỷ số truyền dòng điện ít nhất là 500, VT6 - từ 50 đến 200. Các bóng bán dẫn BSS84 có thể thay thế bằng IRLML6302 và IRLML2402 bằng FDV303N. Với một sự thay thế khác, cần lưu ý rằng điện áp ngưỡng của bóng bán dẫn không được quá 2 V, điện trở kênh mở không được quá 0,5 Ohm và điện dung đầu vào không được quá 200 pF ở điện áp nguồn thoát 1 V. Nên chọn cái sau bằng điện áp phân cực bằng 8542 không quá 602 mV để giảm sai số đo khi kết quả của nó không vượt quá 1446% giới hạn đã đặt. Bộ đếm thập phân 4HC2D logic tốc độ cao có thể được thay thế bằng bộ đếm tương tự từ dòng 10B của NXP (PHILIPS) - HEF74B. Không nên sử dụng các đồng hồ tương tự của các công ty khác, đặc biệt là K4017IE4000 trong nước. Với điện áp cung cấp là 4017 V, tần số đầu vào 561 MHz từ bộ tạo đo cho các bộ đếm như vậy là quá cao và thời gian phân rã của xung ở đầu vào của chúng (8 ns) là ngắn. Họ có thể không "cảm thấy" một tín hiệu như vậy. Kết luận của các tụ điện C8, C9, đi đến dây chung, được hàn trên cả hai mặt của bảng mạch in. Tương tự, các kết luận của công tắc SA3 và kết luận đến từ tiếp điểm di động SA2, cũng như các phích cắm XP1-XP3, được hàn. Hơn nữa, XP2 và XP3 được cố định bằng cách hàn ngay từ đầu, sau đó một lỗ được khoan “tại chỗ” và phích cắm XP1 được hàn. Các đoạn dây thiếc được luồn vào các lỗ của miếng đệm gần nguồn của bóng bán dẫn VT10 và điện trở R14 và hàn từ cả hai phía. Trước khi gắn vào vi mạch DD2, DD3, chân 4 phải được bẻ cong hoặc tháo ra. Khi làm việc với đồng hồ LC, loại công tắc hoạt động của đồng hồ vạn năng được đặt ở vị trí để đo điện áp trực tiếp ở giới hạn "200mV". Các giới hạn đo lường của máy đo LC, tương ứng với vị trí của các công tắc SA2, SA3, được đưa ra trong bảng.
Việc hiệu chuẩn máy đo LC được thực hiện tùy thuộc vào sự sẵn có của các thiết bị và trình độ cần thiết. Trong trường hợp đơn giản nhất, bạn sẽ cần một cuộn dây có độ tự cảm đã biết chính xác, giá trị của nó gần với giới hạn đo tương ứng và cùng một tụ điện có điện dung đo được. Để loại bỏ lỗi từ điện dung đầu vào của máy đo LC, điện dung của tụ điện ít nhất phải là 1800 pF (ví dụ: 1800 pF, 0,018 μF, 0,18 μF). Đầu tiên, hộp giải mã tín hiệu số được kết nối với nguồn điện tự trị có điện áp 3 V và dòng điện tiêu thụ được đo không được vượt quá 3 mA, sau đó được kết nối với đồng hồ vạn năng. Tiếp theo, đặt công tắc SA1 ở vị trí "Lx" và kết nối cuộn dây có độ tự cảm đã biết với các ổ cắm XS1, XS2 "Lx, Cx". Các công tắc SA2 và SA3 được đặt ở giới hạn thích hợp và đạt được số đọc trên chỉ báo bằng số với độ tự cảm (dấu phẩy của chỉ báo không được tính đến), nếu cần, kết nối song song một tụ điện C1 bổ sung có công suất bổ sung lên đến 3300 pF. Các tụ C1, C8, C9 có các miếng đệm trên bảng mạch in để loại bỏ các kích thước bổ sung 0805 để gắn bề mặt. Có thể hiệu chỉnh số đọc chính xác hơn bằng cách thay đổi điện trở của điện trở R22 hoặc R23 trong giới hạn nhỏ. Tương tự, đồng hồ đo LC được hiệu chuẩn khi đo điện dung, nhưng số đọc tương ứng trên chỉ báo được đặt bằng cách thay đổi số vòng dây của cuộn dây L1. Khi đo điện dung bằng tiền tố, cần tính đến điện dung đầu vào của nó, trong mẫu của tác giả là 41,1 pF. Giá trị này được hiển thị bằng chỉ báo đồng hồ vạn năng nếu bạn đặt công tắc SA1 ở vị trí "Cx" và SA2 và SA3 ở vị trí "x1". Khi thay đổi cấu trúc liên kết của bảng mạch in, các đầu nối của các cực của tụ điện C8 và C9 với các cực của bóng bán dẫn VT9 và VT10 phải được thực hiện bằng các dây dẫn riêng biệt. Tiền tố có thể được sử dụng làm bộ tạo tần số cố định có dạng hình sin và hình chữ nhật. Tín hiệu hình sin có điện áp 0,1 V được loại bỏ khỏi bộ phát của bóng bán dẫn VT3, biên độ hình chữ nhật 3V - từ tiếp điểm di động của công tắc SA2. Các tần số mong muốn có được bằng cách kết nối các tụ điện có điện dung phù hợp với đầu vào của hộp giải mã tín hiệu ở vị trí "Cx" của công tắc SA1. Bản vẽ PCB ở định dạng Sprint Layout 5.0 có thể được tải xuống từ ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/08/Lc-metr.zip. Văn chương
Tác giả: S. Glibin
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Ổ cứng thể rắn Plextor M8V Plus ▪ Card đồ họa AMD Radeon Pro W6600X ▪ Code Composer Studio - Platinum Edition
▪ phần của trang web Nhạc sĩ. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Cơ sở chung của sư phạm. Giường cũi ▪ bài viết Decameron là gì? đáp án chi tiết ▪ bài báo sắp chữ. Mô tả công việc ▪ bài viết tục ngữ Roma và những câu nói. Lựa chọn lớn
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua | |||||||||||||||||||||||||||||
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này