Máy đo LC. Lược đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

máy đo LC. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Công nghệ đo lường

Bình luận bài viết

Trong thực tế của một người nghiệp dư vô tuyến, việc đo các tham số của các phần tử vô tuyến được sử dụng là bước cơ bản đầu tiên để đạt được các mục tiêu đã đặt ra khi tạo ra một tổ hợp kỹ thuật vô tuyến hoặc điện tử. Nếu không biết các đặc tính của "viên gạch sơ cấp", rất khó để nói một ngôi nhà được xây dựng từ chúng sẽ có những đặc tính gì. Trong bài viết này, người đọc được cung cấp mô tả về một thiết bị đo đơn giản mà mọi nghiệp dư vô tuyến nên có trong phòng thí nghiệm.

Nguyên lý hoạt động của máy đo LC được đề xuất dựa trên việc đo năng lượng tích lũy trong điện trường của tụ điện và từ trường của cuộn dây. Lần đầu tiên liên quan đến thiết kế nghiệp dư, phương pháp này được mô tả trong [1], và trong những năm tiếp theo, với những thay đổi nhỏ, nó đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết kế máy đo điện cảm và điện dung. Việc sử dụng vi điều khiển và chỉ báo LCD trong thiết kế này giúp tạo ra một thiết bị đơn giản, kích thước nhỏ, rẻ và dễ sử dụng với độ chính xác đo lường khá cao. Khi làm việc với thiết bị, bạn không cần thao tác bất kỳ điều khiển nào, chỉ cần kết nối phần tử được đo và đọc kết quả đọc từ chỉ báo.

Технические характеристики

Dải điện dung đo được ...... 0,1pF ... 5mkF
Dải điện cảm đo được ...... 0,1 μH ... 5 H
Sai số của giá trị đo, không hơn,% ...... ± 3
Điện áp cung cấp, V ...... 7,5 ... 9
Dòng tiêu thụ, mA, không hơn ...... 15
Lựa chọn phạm vi tự động
Phần mềm Zero
Kích thước, mm ...... 140x40x30

Sơ đồ của thiết bị được hiển thị trong hình. một

(bấm vào để phóng to)

Tín hiệu điện áp kích thích có dạng hình chữ nhật từ chân 6 (PB1) của vi điều khiển DD1 qua ba phần tử đệm thấp hơn DD2 theo sơ đồ được đưa đến phần đo của thiết bị. Ở mức điện áp cao, tụ điện đo được Cx được tích điện qua điện trở R9 và điốt VD6, và ở mức điện áp thấp, nó được phóng điện qua R9 và VD5. Dòng xả trung bình, tỷ lệ thuận với giá trị của điện dung đo được, thiết bị chuyển đổi bằng cách sử dụng bộ khuếch đại hoạt động DA1 thành điện áp. Tụ điện C5 và C7 làm phẳng các gợn sóng của nó. Điện trở R14 được sử dụng để điều chỉnh chính xác op-amp.

Khi đo độ tự cảm ở mức cao, dòng điện trong cuộn dây tăng đến giá trị được xác định bởi điện trở R10 và ở mức thấp, dòng điện được tạo bởi EMF tự cảm của cuộn dây được đo cũng được đưa vào đầu vào của vi mạch DA4 thông qua VD11 và R1.

Do đó, với điện áp nguồn và tần số tín hiệu không đổi, điện áp ở đầu ra của op-amp tỷ lệ thuận với các giá trị của điện dung hoặc điện cảm đo được. Nhưng điều này chỉ đúng với điều kiện tụ điện được nạp đầy trong nửa thời gian của điện áp kích từ và cũng phóng điện hoàn toàn trong nửa thời gian còn lại. Điều này cũng đúng với cuộn cảm. Dòng điện trong nó phải có thời gian để tăng đến giá trị cực đại và giảm xuống bằng không. Những điều kiện này có thể được đảm bảo bằng cách lựa chọn thích hợp các điện trở R9-R11 và tần số của điện áp kích thích.

Điện áp tỷ lệ thuận với giá trị của tham số của phần tử đo được cấp từ đầu ra của op-amp thông qua bộ lọc R6C2 đến ADC mười bit tích hợp của vi điều khiển DD1. Tụ điện C1 là bộ lọc nguồn điện áp tham chiếu bên trong của ADC.

Ba phần tử hàng đầu trong mạch DD2, cũng như VD1, VD2, C4, C11, được sử dụng để tạo ra điện áp -5 V, cần thiết cho hoạt động của op-amp

Thiết bị hiển thị kết quả đo trên màn hình LCD HG1 gồm 4 chữ số (KO-XNUMXV, được sản xuất hàng loạt bởi Telesystems ở Zelenograd). Một chỉ báo tương tự được sử dụng trong điện thoại "PANAPHONE".

Để cải thiện độ chính xác, thiết bị có chín dải đo phụ. Tần số của điện áp kích thích trong băng con đầu tiên là 800 kHz. Ở tần số này, người ta đo các tụ điện có điện dung lên tới khoảng 90 pF và cuộn dây có độ tự cảm lên tới 90 μH. Ở mỗi dải con tiếp theo, tần số giảm đi 4 lần tương ứng, giới hạn đo được mở rộng theo cùng một số lần. Trên dải con thứ chín, tần số là 12 Hz, đảm bảo đo các tụ điện có điện dung lên tới 5 μF và cuộn dây có độ tự cảm lên tới 5 H. Thiết bị tự động chọn dải con cần thiết và sau khi bật nguồn, quá trình đo bắt đầu từ dải con thứ chín. Trong quá trình chuyển đổi, số băng con được hiển thị trên chỉ báo, cho phép bạn xác định tần số mà phép đo được thực hiện.

Sau khi chọn dải phụ mong muốn, kết quả đo bằng pF hoặc μH được hiển thị trên chỉ báo. Để dễ đọc, phần mười của pF (μH) và đơn vị của μF (H) được phân tách bằng khoảng ký tự trống và kết quả được làm tròn thành ba chữ số có nghĩa.

Đèn LED HL1 màu đỏ được sử dụng làm điện trở ổn định 1,5 V để cấp nguồn cho đèn báo. Nút SB1 được sử dụng để hiệu chỉnh điểm không bằng phần mềm, giúp bù điện dung và độ tự cảm của các cực và công tắc SA1. Công tắc này có thể được loại bỏ bằng cách cài đặt các đầu cuối riêng biệt để kết nối điện cảm và điện dung đo được, nhưng điều này không thuận tiện khi vận hành. Điện trở R7 được thiết kế để xả nhanh tụ C9 và C10 khi tắt nguồn. Không có nó, có thể bật lại, đảm bảo hoạt động chính xác của chỉ báo, không sớm hơn sau 10 giây, điều này hơi bất tiện trong quá trình vận hành.

Tất cả các bộ phận của thiết bị, ngoại trừ công tắc SA1, được gắn trên bảng mạch in một mặt, được hiển thị trong hình. 2.

Đồng hồ LC

Đèn báo HG1 và nút SB1 được cài đặt từ phía cài đặt và đưa ra bảng điều khiển phía trước. Chiều dài của dây dẫn đến công tắc SA1 và các đầu vào không được vượt quá 2 ... 3 cm Điốt VD3-VD6 là loại cao tần với điện áp rơi thấp, có thể sử dụng D311, D18, D20. Điện trở tông đơ R11, R12, R14 loại nhỏ SPZ-19. Việc thay thế R11 bằng điện trở dây là điều không mong muốn, vì nó sẽ làm giảm độ chính xác của phép đo. Chip 140UD1208 có thể được thay thế bằng một số op-amp khác có mạch cài đặt 5 và có thể hoạt động ở điện áp ±561 V và K2LN1561 có thể được thay thế bằng bất kỳ chip CMOS nào thuộc dòng 1554, 74, 74NS, 74AC , chứa sáu biến tần, ví dụ, 14NS155. Việc sử dụng dòng TTL 555, 1533, 5, v.v. là điều không mong muốn. Bộ vi điều khiển ATtinyl 90L của ATMEL không có tín hiệu tương tự và không thể thay thế nó bằng loại khác, chẳng hạn như AT2313SXNUMX phổ biến mà không cần điều chỉnh chương trình.

Không được giảm giá trị điện dung của các tụ C4, C5, C11. Công tắc SA1 phải nhỏ và có điện dung tối thiểu giữa các đầu ra.

Khi lập trình cho vi điều khiển, tất cả các bit FUSE phải được để mặc định: BODLEVEL=0, BODEN=1, SPIEN=0, RSTDISBL=1, CKSEL1 ...0=00. Byte hiệu chuẩn phải được ghi vào byte thấp của chương trình tại địa chỉ $000F. Điều này sẽ cung cấp cài đặt chính xác cho tần số xung nhịp 1,6 MHz và theo đó, tần số của điện áp kích thích cho mạch đo trên phạm vi đầu tiên là 800 kHz. Trong bản sao ATtinyl 5L mà tác giả có, byte hiệu chuẩn là $8V.

Mã phần sụn vi điều khiển

Để điều chỉnh, cần chọn một số cuộn dây và tụ điện có giá trị thông số nằm trong dải đo của thiết bị và có dung sai sai lệch nhỏ nhất theo mệnh giá. Nếu có thể, giá trị chính xác của chúng nên được đo bằng máy đo LC công nghiệp. Đây sẽ là các yếu tố "tham chiếu" của bạn. Xét rằng thang đo của công tơ là tuyến tính, về nguyên tắc, một tụ điện và một cuộn dây là đủ. Nhưng tốt hơn là kiểm soát toàn bộ phạm vi. Cuộn cảm chuẩn hóa loại DM, DP rất phù hợp làm cuộn dây mẫu mực.

Quá trình điều chỉnh bắt đầu bằng việc xóa chip DA1, kiểm soát điện áp ở đầu ra của nó bằng đồng hồ vạn năng. Điện áp này phải được đặt trong khoảng 0 ... + 5 mV với điện trở R14. Thanh trượt của điện trở R12 phải ở vị trí chính giữa và nên ngắt kết nối công tắc SA1 khỏi bo mạch để giảm điện dung ký sinh của đầu vào. Trong trường hợp này, số đọc của chỉ báo phải nằm trong khoảng 0...3. Sau đó khôi phục kết nối SA1, nhấn và thả nút SB1. Sau 2 giây, chỉ báo sẽ hiển thị 0...±1. Sau đó, một điện dung mẫu được kết nối với các đầu vào và bằng cách xoay thanh trượt R12, các số đọc được đặt tương ứng với giá trị thực của điện dung của tụ điện đã chọn. Giá của chữ số có nghĩa nhỏ nhất là 0,1 pF. Sau đó, cần phải kiểm tra toàn bộ phạm vi và nếu cần, làm rõ vị trí của động cơ R12, cố gắng để sai số không quá 2 ... 3%. Điều chỉnh về 14 cũng được chấp nhận nếu số đọc ở cuối thang đo bị đánh giá hơi thấp hoặc quá cao. Nhưng sau mỗi lần thay đổi vị trí của thanh trượt RXNUMX, nên tắt tụ điện đo được và nhấn nút cài đặt XNUMX.

Sau khi thiết lập thiết bị ở chế độ đo điện dung, bạn nên di chuyển SA1 xuống vị trí thấp hơn theo sơ đồ, đóng các giắc cắm đầu vào và nhấn SB1. Sau khi hiệu chỉnh đầu vào bằng 11, kết nối cuộn dây mẫu và đặt số đọc cần thiết với điện trở R0,1. Giá của chữ số có nghĩa nhỏ nhất là 11 μH. Trong trường hợp này, bạn chú ý điện trở R800 ít nhất là 10 ôm, nếu không thì bạn nên giảm điện trở của điện trở R11. Nếu R1 lớn hơn 10 kOhm, R10 phải được tăng lên, tức là R11 và RXNUMX phải có giá trị gần nhau. Cài đặt này cung cấp hằng số thời gian xấp xỉ như nhau để "sạc" và "xả" cuộn dây và theo đó, sai số đo tối thiểu.

Có thể dễ dàng đạt được sai số không quá ± 2 ... 3% khi đo tụ điện, nhưng khi đo cuộn dây, mọi thứ có phần phức tạp hơn. Độ tự cảm của cuộn dây phần lớn phụ thuộc vào một số điều kiện đi kèm - điện trở hoạt động của cuộn dây, tổn thất trong mạch từ do dòng điện xoáy, độ trễ, độ từ thẩm của sắt từ phụ thuộc phi tuyến vào cường độ từ trường, v.v. trong quá trình đo bị ảnh hưởng bởi các trường bên ngoài khác nhau và tất cả các nam châm sắt thực có giá trị cảm ứng dư khá cao. Các quá trình xảy ra trong quá trình từ hóa vật liệu từ tính được mô tả chi tiết hơn trong [2]. Do tất cả các yếu tố này, số đọc của thiết bị khi đo độ tự cảm của một số cuộn dây có thể không trùng với số đọc của thiết bị công nghiệp đo điện trở phức ở tần số cố định. Nhưng đừng vội mắng thiết bị này và tác giả của nó. Bạn chỉ cần tính đến các đặc thù của nguyên tắc đo lường. Đối với cuộn dây không có lõi từ, lõi từ không kín và lõi sắt từ có khe hở, độ chính xác của phép đo khá đạt yêu cầu nếu điện trở hoạt động của cuộn dây không vượt quá 20 ... 30 Ohm. Và điều này có nghĩa là độ tự cảm của tất cả các cuộn dây và cuộn cảm của các thiết bị tần số cao, máy biến áp để chuyển đổi nguồn điện, v.v., có thể được đo rất chính xác.

Nhưng khi đo độ tự cảm của các cuộn dây có kích thước nhỏ với số vòng dây lớn và mạch từ kín không có khe hở (đặc biệt là từ thép máy biến áp) thì sẽ có sai số lớn. Nhưng xét cho cùng, trong một thiết bị thực, các điều kiện hoạt động của cuộn dây có thể không tương ứng với điều kiện lý tưởng được cung cấp khi đo điện trở phức tạp. Ví dụ, độ tự cảm cuộn dây của một trong những máy biến áp có sẵn cho tác giả, được đo bằng máy đo LC công nghiệp, hóa ra là khoảng 3 H. Khi áp dụng dòng điện phân cực DC chỉ 5 mA, số đọc trở thành khoảng 450 mH, tức là độ tự cảm giảm theo hệ số 7! Và trong các thiết bị hoạt động thực tế, dòng điện qua cuộn dây hầu như luôn có thành phần không đổi. Đồng hồ được mô tả cho thấy độ tự cảm của cuộn dây của máy biến áp này là 1,5 Gn. Và vẫn chưa biết con số nào sẽ gần với điều kiện làm việc thực tế hơn.

Tất cả những điều trên đều đúng ở một mức độ nào đó đối với tất cả các máy đo LC nghiệp dư mà không có ngoại lệ. Chỉ là các tác giả của họ im lặng một cách khiêm tốn về điều đó. Ít nhất vì lý do này, chức năng đo điện dung có sẵn trong nhiều mẫu đồng hồ vạn năng rẻ tiền và chỉ những thiết bị chuyên nghiệp phức tạp và đắt tiền mới có thể đo được độ tự cảm. Trong điều kiện nghiệp dư, rất khó để tạo ra một máy đo điện trở phức tạp tốt và chính xác, việc mua một chiếc công nghiệp sẽ dễ dàng hơn nếu bạn thực sự cần nó. Nếu điều này là không thể vì lý do này hay lý do khác, tôi nghĩ rằng thiết kế được đề xuất có thể đóng vai trò là một sự thỏa hiệp tốt với tỷ lệ tối ưu về giá cả, chất lượng và tính dễ sử dụng.

Văn chương

Stepanov A. Máy đo LC đơn giản. - Đài phát thanh, 1982, số 3, tr. 47, 48.
Semenov B. Điện tử công suất. - M.: SOLON-R, 2001.

Tác giả: I. Khlyupin, Kirov

Xem các bài viết khác razdela Công nghệ đo lường.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng 15.04.2024

Trong thế giới công nghệ hiện đại, nơi khoảng cách ngày càng trở nên phổ biến, việc duy trì sự kết nối và cảm giác gần gũi là điều quan trọng. Những phát triển gần đây về da nhân tạo của các nhà khoa học Đức từ Đại học Saarland đại diện cho một kỷ nguyên mới trong tương tác ảo. Các nhà nghiên cứu Đức từ Đại học Saarland đã phát triển những tấm màng siêu mỏng có thể truyền cảm giác chạm vào từ xa. Công nghệ tiên tiến này mang đến những cơ hội mới cho giao tiếp ảo, đặc biệt đối với những người đang ở xa người thân. Các màng siêu mỏng do các nhà nghiên cứu phát triển, chỉ dày 50 micromet, có thể được tích hợp vào vật liệu dệt và được mặc như lớp da thứ hai. Những tấm phim này hoạt động như những cảm biến nhận biết tín hiệu xúc giác từ bố hoặc mẹ và đóng vai trò là cơ cấu truyền động truyền những chuyển động này đến em bé. Việc cha mẹ chạm vào vải sẽ kích hoạt các cảm biến phản ứng với áp lực và làm biến dạng màng siêu mỏng. Cái này ... >>

Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global 15.04.2024

Chăm sóc thú cưng thường có thể là một thách thức, đặc biệt là khi bạn phải giữ nhà cửa sạch sẽ. Một giải pháp thú vị mới từ công ty khởi nghiệp Petgugu Global đã được trình bày, giải pháp này sẽ giúp cuộc sống của những người nuôi mèo trở nên dễ dàng hơn và giúp họ giữ cho ngôi nhà của mình hoàn toàn sạch sẽ và ngăn nắp. Startup Petgugu Global đã trình làng một loại bồn cầu độc đáo dành cho mèo có thể tự động xả phân, giữ cho ngôi nhà của bạn luôn sạch sẽ và trong lành. Thiết bị cải tiến này được trang bị nhiều cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi hoạt động đi vệ sinh của thú cưng và kích hoạt để tự động làm sạch sau khi sử dụng. Thiết bị kết nối với hệ thống thoát nước và đảm bảo loại bỏ chất thải hiệu quả mà không cần sự can thiệp của chủ sở hữu. Ngoài ra, bồn cầu có dung lượng lưu trữ lớn có thể xả nước, lý tưởng cho các hộ gia đình có nhiều mèo. Bát vệ sinh cho mèo Petgugu được thiết kế để sử dụng với chất độn chuồng hòa tan trong nước và cung cấp nhiều lựa chọn bổ sung. ... >>

Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm 14.04.2024

Định kiến phụ nữ thích “trai hư” đã phổ biến từ lâu. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi các nhà khoa học Anh từ Đại học Monash đã đưa ra một góc nhìn mới về vấn đề này. Họ xem xét cách phụ nữ phản ứng trước trách nhiệm tinh thần và sự sẵn sàng giúp đỡ người khác của nam giới. Những phát hiện của nghiên cứu có thể thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về điều gì khiến đàn ông hấp dẫn phụ nữ. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học Monash dẫn đến những phát hiện mới về sức hấp dẫn của đàn ông đối với phụ nữ. Trong thí nghiệm, phụ nữ được cho xem những bức ảnh của đàn ông với những câu chuyện ngắn gọn về hành vi của họ trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả phản ứng của họ khi gặp một người đàn ông vô gia cư. Một số người đàn ông phớt lờ người đàn ông vô gia cư, trong khi những người khác giúp đỡ anh ta, chẳng hạn như mua đồ ăn cho anh ta. Một nghiên cứu cho thấy những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế sẽ hấp dẫn phụ nữ hơn so với những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Tại sao cá heo rất thông minh 05.09.2010

Michael Crawford thuộc Viện Hóa học và Dinh dưỡng não ở London cho biết cá heo thông minh vì chúng ăn cá.

Dầu cá chứa rất nhiều axit béo không bão hòa đa omega-3. Các axit này được yêu cầu bởi các tế bào não, đặc biệt là tại các điểm tiếp xúc (khớp thần kinh) với các tế bào thần kinh khác.

Nó đã được chứng minh rằng ở những trẻ em nhận thức ăn có hàm lượng axit thấp như vậy, chỉ số thông minh bị giảm. Ở những quốc gia ăn nhiều cá, số vụ giết người và tự tử ít hơn những quốc gia khác, và ít trường hợp trầm cảm, tâm thần phân liệt và các rối loạn tâm thần khác.

Tin tức thú vị khác:

▪ Trong nhiệt không phải là tình yêu

▪ In laser màu chất lượng cao mà không cần mực in và mực in

▪ Bộ nạp tự dẫn dòng Seegrid GP8

▪ Máy hạ sốt - phương pháp chữa bệnh trầm cảm

▪ Cá trong lồng

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Công nghệ nghiệp dư Radio. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Tác động tiêu cực của bức xạ mặt trời. Những điều cơ bản của cuộc sống an toàn

▪ bài viết Ai được coi là lập trình viên đầu tiên trên thế giới? đáp án chi tiết

▪ Bài báo Chuyên gia-tổ chức giao dịch trên thị trường chứng khoán. Mô tả công việc