- Reikalingos medžiagos
- Kaip veikia cisternos grandinė?
- Induktyvumo ir talpos matavimo sąranka
- Kaip išmatuoti rezonanso dažnį osciloskopu?
Rezistoriai, induktoriai ir kondensatoriai yra dažniausiai naudojami pasyvūs komponentai beveik kiekvienoje elektronikos grandinėje. Iš šių trijų rezistorių ir kondensatorių vertė dažniausiai pažymima viršuje arba kaip rezistoriaus spalvos kodas, arba kaip skaitmeninis žymėjimas. Taip pat varžą ir talpą galima išmatuoti naudojant įprastą multimetrą. Tačiau atrodo, kad dauguma induktorių, ypač ferito šerdys ir oro šerdys, dėl kažkokių priežasčių neturi jokių žymių. Tai tampa labai nemalonu, kai turite pasirinkti tinkamą grandinės konstrukcijos induktoriaus vertę arba išsigelbėjote ją iš senos elektroninės plokštės ir norėjote sužinoti jos vertę.
Tiesioginis šios problemos sprendimas yra naudoti LCR matuoklį, kuris galėtų išmatuoti induktoriaus, kondensatoriaus ar rezistoriaus vertę ir ją tiesiogiai parodyti. Tačiau ne visi turi patogų LCR matuoklį, todėl šiame straipsnyje mes galime sužinoti, kaip naudoti osciloskopą matuojant induktoriaus ar kondensatoriaus vertę, naudojant paprastą grandinę ir nesudėtingus skaičiavimus. Žinoma, jei jums reikia greitesnio ir tvirtesnio būdo tai padaryti, taip pat galite sukurti savo LC matuoklį, kuris naudoja tą pačią techniką kartu su papildomu MCU, kad nuskaitytų ekrano vertę.
Reikalingos medžiagos
- Osciloskopas
- Signalų generatorius arba paprastas PWM signalas iš „Arduino“ ar kito MCU
- Diodas
- Žinomas kondensatorius (0.1uf, 0.01uf, 1uf)
- Rezistorius (560 omų)
- Skaičiuoklė
Norėdami išmatuoti nežinomo induktoriaus ar kondensatoriaus vertę, turime sukurti paprastą grandinę, vadinamą rezervuaro grandine. Ši grandinė taip pat gali būti vadinama LC grandine arba rezonansine grandine arba sureguliuota grandine. Bako grandinė yra grandinė, kurioje turėsime induktorių ir kondensatorių, sujungtus lygiagrečiai vienas su kitu, o kai grandinė bus maitinama, įtampa ir srovė visoje rezonansuos tokiu dažniu, kuris vadinamas rezonuojančiu dažniu. Supraskime, kaip tai vyksta, prieš judėdami į priekį.
Kaip veikia cisternos grandinė?
Kaip sakyta anksčiau, tipinę bako grandinę sudaro tik induktorius ir kondensatorius, prijungti lygiagrečiai. Kondensatorius yra tik iš dviejų lygiagrečių plokščių sudarytas įtaisas, galintis kaupti energiją elektriniame lauke, o induktorius yra ritė, suvyniota ant magnetinės medžiagos, kuri taip pat gali kaupti energiją magnetiniame lauke.
Kai grandinė maitinama, kondensatorius įkraunamas, o pašalinus maitinimą, kondensatorius išleidžia savo energiją į induktorių. Tuo metu, kai kondensatorius išleidžia savo energiją į induktorių, induktorius įkraunamas ir panaudos savo energiją, kad pastumtų srovę atgal į kondensatorių priešingu poliškumu, kad kondensatorius vėl įkrautų. Atminkite, kad induktoriai ir kondensatoriai keičia poliškumą, kai kraunasi ir išsikrauna. Tokiu būdu įtampa ir srovė suktųsi pirmyn ir atgal, sukurdami rezonansą, kaip parodyta aukščiau pateiktame GIF paveikslėlyje.
Bet tai negali atsitikti amžinai, nes kiekvieną kartą, kai kondensatorius ar induktorius įkrauna ir išleidžia tam tikrą energiją (įtampą), prarandamas dėl laido atsparumo arba kaip magnetinės energijos, ir lėtai rezonanso dažnio dydis išnyks, kaip parodyta žemiau bangos forma.
Gavę šį signalą pagal savo sritį, galime išmatuoti šio signalo dažnį, kuris yra ne kas kita, kaip rezonansinis dažnis, tada galime naudoti toliau pateiktas formules, kad apskaičiuotume induktoriaus ar kondensatoriaus vertę.
FR = 1 / / 2π √LC
Pirmiau pateiktose formulėse F R yra rezonansinis dažnis, o tada, jei žinome kondensatoriaus vertę, galime apskaičiuoti induktoriaus vertę ir panašiai žinome induktoriaus vertę ir galime apskaičiuoti kondensatoriaus vertę.
Induktyvumo ir talpos matavimo sąranka
Užteks teorijos, dabar pastatykime grandinę ant duonos lentos. Čia aš turiu induktorių, kurio vertę turėčiau sužinoti naudodamas žinomą induktoriaus vertę. Žemiau parodyta grandinės sąranka, kurią čia naudoju
Kondensatorius C1 ir induktorius L1 sudaro rezervuaro grandinę, diodas D1 naudojamas siekiant užkirsti kelią srovės patekimui atgal į PWM signalo šaltinį ir 560 omų rezistorius naudojamas srovės ribojimui per grandinę. Čia aš naudoju savo „ Arduino“, kad generuočiau PWM bangos formą su kintamu dažniu. Galite naudoti funkcijų generatorių, jei turite, arba tiesiog naudokite bet kurį PWM signalą. Taikymo sritis yra sujungta per bako grandinę. Mano aparatūros sąranka atrodė žemiau, kai grandinė buvo baigta. Čia taip pat galite pamatyti mano nežinomą siaubingą šerdies induktorių
Dabar įjunkite grandinę naudodami PWM signalą ir stebėkite, ar nėra rezonanso signalo. Jei negaunate aiškaus rezonanso dažnio signalo, galite pabandyti pakeisti kondensatoriaus vertę. Paprastai 0,1uF kondensatorius turėtų veikti daugeliui induktorių, tačiau taip pat galite pabandyti naudoti mažesnes vertes, tokias kaip 0,01uF. Gavęs rezonanso dažnį, jis turėtų atrodyti maždaug taip.
Kaip išmatuoti rezonanso dažnį osciloskopu?
Kai kuriems žmonėms kreivė pasirodys tokia, kitiems gali tekti šiek tiek pakoreguoti. Įsitikinkite, kad srities zondas nustatytas į 10 kartų, nes mums reikia atsiejimo kondensatoriaus. Taip pat nustatykite laiko padalijimą 20us ar mažiau, tada sumažinkite dydį iki mažiau nei 1V. Dabar pabandykite padidinti PWM signalo dažnį, jei neturite bangos formos generatoriaus, pabandykite sumažinti kondensatoriaus vertę, kol pastebėsite rezonanso dažnį. Gavę rezonanso dažnį, nustatykite taikymo sritį į vieną seką. režimą, kad gautumėte aiškią bangos formą, kaip parodyta aukščiau.
Gavę signalą turime išmatuoti šio signalo dažnį. Kaip matote, signalo dydis miršta, kai laikas didėja, kad galėtume pasirinkti bet kurį visą signalo ciklą. Tam tikroje srityje gali būti matavimo režimas, kad atliktumėte tą patį, bet čia aš jums parodysiu, kaip naudoti žymeklį. Pirmąjį žymeklio eilutę uždėkite ant sinusinės bangos pradžios, o antrąjį - ant sinusinės bangos pabaigos, kaip parodyta žemiau, kad pamatuotumėte dažnio periodą. Mano atveju laikotarpis buvo toks, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau. Mano taikymo sritis taip pat rodo dažnį, tačiau mokymosi tikslais tiesiog apsvarstykite laikotarpį, taip pat galite naudoti diagramos linijas ir laiko padalijimo vertę, kad surastumėte laiko periodą, jei jūsų sritis jo nerodo.
Mes išmatavome tik signalo laikotarpį, kad žinotume dažnį, galime paprasčiausiai naudoti formules
F = 1 / T
Taigi mūsų atveju laikotarpio vertė yra 29,5uS, o tai yra 29,5 × 10 -6. Taigi dažnio vertė bus
F = 1 / (29,5 × 10 -6) = 33,8 KHz
Dabar rezonansinis dažnis yra 33,8 × 10 3 Hz, o kondensatoriaus vertė - 0,1 uF, kuris yra 0,1 × 10–6 F, pakeisdamas visa tai gautose formulėse.
FR = 1 / 2π √LC 33,8 × 10 3 = 1 / 2π √L (0,1 x 10-6)
Spręsdami L gauname
L = (1 / (2π x 33,8 x 10 3) 2 / 0,1 × 10-6 = 2,219 × 10-4 = 221 × 10-6 L ~ = 220 uH
Apskaičiuota, kad nežinomo induktoriaus vertė yra 220uH, taip pat galite apskaičiuoti kondensatoriaus vertę naudodami žinomą induktorių. Aš taip pat bandžiau su keliomis kitomis žinomomis induktoriaus vertėmis, ir atrodo, kad jos veikia puikiai. Taip pat visą darbą galite rasti pridedamame vaizdo įraše.
Tikiuosi, kad supratote straipsnį ir sužinojote kažką naujo. Jei turite kokių nors problemų, kad tai būtų jums naudinga, palikite klausimus komentarų skyriuje arba naudokite forumą, jei norite daugiau techninės pagalbos.