אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל LC-meter - קידומת למולטימטר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / טכנולוגיית מדידה מאמר זה ממשיך את הנושא של הרחבת היכולות של המולטימטרים הפופולריים מסדרת 83x. הזרם הנמוך הנצרך על ידי הממיר מאפשר להזין אותו ממייצב ה-ADC הפנימי של המולטימטר. באמצעות חיבור זה, אתה יכול למדוד את השראות של סלילים ומשנקים, את הקיבול של קבלים מבלי להסיר אותם מהלוח. העיצובים של חיבורי מדידה למולטימטרים, בנוסף להבדלים בעיצובי המעגלים ובשיטות מדידת פרמטר כזה או אחר, נבדלים גם ביכולתם לעבוד ממקור הכוח שלהם או בלעדיו, באמצעות מייצב מתח ADC של המולטימטר. ממירים המופעלים על ידי מייצב ADC של המולטימטר, לדעת המחבר, נוחות יותר לשימוש, במיוחד "מחוץ לבית". במידת הצורך, ניתן להפעיל אותם ממקור חיצוני 3V, למשל, משני תאים גלווניים. כמובן, נשאלת השאלה לגבי הזרם הנצרך על ידי ממיר כזה, שאסור לעלות על מספר מיליאמפר, אך השימוש ברכיבים מודרניים בשילוב מעגלים אופטימליים פותרים בעיה זו. עם זאת, שאלת הצריכה הנוכחית תמיד הייתה ותהיה רלוונטית, במיוחד עבור מכשירי מדידה עם אספקת חשמל אוטונומית, כאשר משך הפעולה ממקור אוטונומי קובע לעתים קרובות את בחירת המכשיר. בעת פיתוח מד ה-LC, תשומת הלב העיקרית ניתנה לא רק למזעור צריכת הזרם, אלא גם ליכולת למדוד את השראות של סלילים ומשנקים, ואת הקיבול של קבלים מבלי להרחיק אותם מהלוח. תמיד יש לקחת בחשבון אפשרות זו בעת פיתוח מכשירי מדידה כאלה. ישנן דוגמאות רבות שבהן חובבי רדיו, למרבה הצער, לא שמים לב לכך בעיצובים שלהם. אם, למשל, אתה מודד את הקיבול של קבל על ידי טעינה עם זרם יציב, אז גם כאשר המתח על הקבל הוא יותר מ 0,3...0,4 V מבלי לבטל את הלחמתו מהלוח, לעתים קרובות אי אפשר לקבוע באופן אמין הקיבול. עקרון הפעולה של מד LC אינו חדש [1, 2], הוא מבוסס על חישוב ריבוע התקופה הנמדדת של תנודות טבעיות במעגל LC תהודה, הקשור לפרמטרים של היסודות שלו על ידי היחסים T = 2π √LC או LC = (T/2π)2. מנוסחה זו נובע שההשראות הנמדדת קשורה באופן ליניארי לריבוע של תקופת התנודה עם קיבול קבוע במעגל. ברור שאותה תלות ליניארית מתייחסת לקיבול הנמדד בהשראות קבועה, וכדי למדוד השראות או קיבול מספיקה להמיר את תקופת התנודה לערך נוח. מהנוסחה לעיל ברור שעם קיבול קבוע של 25330 pF או השראות של 25,33 mH עבור מולטימטרים מסדרת 83x, רזולוציית המדידה המינימלית היא 0,1 µH ו- 0,1 pF במרווחים של 0...200 µH ו-0 ...200 pF בהתאם, ותדר התנודה עם השראות נמדדת של 1 μH שווה ל-1 מגה-הרץ. המצורף מכיל גנרטור מדידה, שתדירותו נקבעת על ידי מעגל LC ובהתאם לסוג המדידה, על ידי השראות המחוברת לשקעי הכניסה של הסליל או קיבול הקבל, יחידת ייצוב מתח מוצא של גנרטור. , מעצב פולסים, מחלקי תדרים להרחבת מרווחי מדידה וממיר תקופת חזרת פולסים למתח פרופורציונלי לריבוע שלו, הנמדד במולטימטר. מאפיינים טכניים עיקריים
השגיאה במדידת השראות בטווח של 2 ו-20 H תלויה בקיבול של הסליל עצמו, בהתנגדות הפעילה שלו, במגנטיזציה השיורית של המעגל המגנטי, והקיבול בטווח של 2 ו-20 μF תלוי בהתנגדות הפעילה של המעגל המגנטי. סליל במעגל LC וה-ESR של הקבל הנמדד. תרשים המצורף מוצג באיור. 1. במצב "Lx" של מתג SA1, מדוד את השראות הסליל המחובר לשקעים XS1, XS2, במקביל אליהם מחובר הקבל C1, ובמצב "Cx" - הקיבול של הקבל, במקביל ל. איזה משרן L1 מחובר. טרנזיסטורים VT1, VT2 משמשים להרכבת מחולל מתח סינוסואידי למדידה, שתדירותו, כאמור לעיל, נקבעת על ידי האלמנטים של מעגל ה-LC. זהו מגבר המכוסה במשוב חיובי (POS). השלב הראשון של המגבר מורכב על פי מעגל עם קולט משותף (עוקב פולט), יש לו התנגדות כניסה גדולה ופלט נמוך, והשני - על פי מעגל עם בסיס משותף (CB) - נמוך התנגדות כניסה ויציאה גדולה. לפיכך, קואורדינציה טובה מושגת כאשר הפלט של השני נסגר עם הקלט של הראשון. שני השלבים אינם מתהפכים, ולכן חיבור זה מכסה את המגבר של XNUMX% PIC, אשר בשילוב עם עכבת הכניסה הגבוהה של עוקב הפולט ושלב היציאה עם OB, מבטיח שהגנרטור פועל בתדר התהודה של מעגל LC על טווח תדרים רחב. בואו נשקול את הפעולה של מד LC עם משרן או קבל המחוברים לשקעים XS1, XS2 "Lx, Cx". המתח ממוצא הגנרטור מוזן למגבר בעל עכבת כניסה גבוהה, המורכב על טרנזיסטור VT3, המגביר אותו חמש פעמים, דבר הכרחי לפעולה תקינה של יחידת ייצוב מתח המוצא של הגנרטור. יחידת הייצוב מורכבת על דיודות VD1, VD2, קבלים C3, C5 וטרנזיסטור VT4. היא שומרת על מתח המוצא של הגנרטור ברמה קבועה של כ-100 mV rms, שבהן ניתן לבצע מדידות ללא פירוק אלמנטים מהלוח, וכן מגבירה את היציבות של תנודות הגנרטור ברמה זו. מתח המוצא של המגבר, מתוקן על ידי דיודות VD1, VD2 ומוחלק על ידי קבל C5, מסופק לבסיס הטרנזיסטור VT4. כאשר משרעת המתח ביציאת הגנרטור קטנה מ-150 mV, טרנזיסטור זה נפתח על ידי זרם הבסיס הזורם דרך הנגד R7, ומתח האספקה המלא של +3 V מסופק לגנרטור (מתח זה חייב להיות מופעל על הגנרטור עבור ההפעלה האמינה שלו, כמו גם בעת מדידת השראות 1.. .3 µH). אם במהלך המדידה משרעת המתח של הגנרטור הופכת ליותר מ-150 mV, יופיע מתח של הקוטביות שסוגר את הטרנזיסטור VT4 במוצא המיישר. זרם האספן שלו יקטן, מה שיוביל לירידה במתח האספקה של הגנרטור והחזרת משרעת מתח המוצא שלו לרמה נתונה. אחרת, התהליך ההפוך מתרחש. מתח המוצא של המגבר בטרנזיסטור VT3 דרך מעגל C4, C6, R8 מסופק למעצב פולסים המורכב על טרנזיסטורים VT5 ו-VT6 באמצעות מעגל טריגר של Schmitt עם צימוד פולט. במוצא שלו נוצרים פולסים מלבניים בתדירות הגנרטור, זמן דעיכה קצר (כ-50 ns) ותנופה שווה למתח האספקה. זמן נפילה זה הכרחי לפעולה רגילה של מונים עשרוניים DD1-DD3. הנגד R8 מבטיח פעולה יציבה של הדק Schmitt בתדרים נמוכים. כל אחד מהמונים DD1 - DD3 מחלק את תדר האות ב-10. אותות המוצא של המונים נשלחים למתג גבול המדידה SA2. מהמגע הנע של המתג, בהתאם למגבלת המדידה שנבחרה "x1", "x10"2", "x104" דופק גל מרובע מאותת Uи (איור 2, א) מסופקים לממיר מתח תקופתי המורכב על מגבר OP DA1.1, טרנזיסטורי אפקט שדה VT7-VT9 וקבל C8. עם הגעת דופק האות הבא עם משך זמן של 0,5 T, טרנזיסטור VT7 נסגר לזמן זה. המתח מהמחלק ההתנגדות R13R14 (בערך 2,5 וולט) מסופק לכניסה הבלתי מתהפכת של המגבר OP DA 1.1. מקור זרם יציב (IT) מורכב באמצעות מגבר הפעלה וטרנזיסטור VT9 זה. זרם ה-IT של 140 μA נקבע על ידי חיבור מקביל של נגדים R16 ו-R17 עם המגעים של מתג SA3 סגורים (מצב "x1") ופי עשרה פחות - 14 μA - על ידי נגד R16 עם מגעים פתוחים (מצב "x10").
ברגע הגעת פולס עם משך זמן של 0,5 T, טרנזיסטור VT8 נפתח דרך מעגל ההבחנה C7R15 למשך 5...7 μs, מפרק את הקבל C8 בזמן זה, לאחר מכן הוא נסגר ומתחיל לטעון את הקבל C8 עם קבל יציב. זרם מ-IT (איור 2, ב). בסוף הפולס, טרנזיסטור VT7 נפתח, סוגר את הנגד R13, וזרם ה-IT הופך לאפס. במהלך המרווח הבא של 0,5T, המתח U1 בקבל C8 נשאר ללא שינוי ושווה ל U1 =UС8 = אניIT1xT/(2xC8) = K1xT, שבו ק1 = אניIT1/(2xC8) - מקדם קבוע. מביטוי זה נובע שהמתח על הקבל הטעון C8 פרופורציונלי לתקופה T של הפולסים הנכנסים. במקרה זה, מתח של 2 וולט מתאים לערך המרבי של הפרמטר הנמדד בכל גבול מדידה. הכניסה של מגבר חוצץ ב-Op-amp DA1.2 עם רווח אחד מחובר לקבל, שזרם הכניסה שלו זניח (מספר פיקואמפר) ואינו משפיע על הפריקה (והטעינה) של הקבל C8. מהפלט של מגבר החיץ הוא עובר לממיר הבא - "מתח-זרם" ל-Op-amp DA2.1. IT נוסף (IT18) מורכב באמצעות מגבר הפעלה זה והנגדים R21-R2. הזרם של IT זה נקבע על ידי מתח הכניסה המסופק למסוף השמאלי של הנגד R18 בתרשים, וההתנגדות שלו, והסימן תלוי באיזה מהנגדים (במקרה שלנו זה R18 או R20) מופעל כמו קֶלֶט. IT נטען על קבל C9. במהלך פעולתו של דופק כניסה עם משך זמן של 0,5 T, הטרנזיסטור VT10 פתוח והמתח U2 על קבל C9 שווה לאפס (איור 2, ג). בסיום הפולס, הטרנזיסטור נסגר והקבל מתחיל להיטען בזרם ישר מהמתח המסופק לנגד R18 ממגבר החוצץ ל-Op-amp DA1.2. כפי שניתן לראות מהתרשים (איור 2, ג), המתח על הקבל גדל באופן ליניארי בצורת מסור עד להופעת הדופק הבא לאחר זמן של 0,5 T. עד שהוא מופיע, המתח על פני הקבל יגיע לערך U2max =UС9max = אניIT2xT/(2xC9) = UC8xT/(2xR18xC9) = K2xUC8xT = K1xK2xT2, שבו ק1, ל2 - מקדמים קבועים; ל2 = 1/(2xR18xC9). מביטוי זה נובע כי משרעת המתח על הקבל C9 פרופורציונלית לריבוע תקופת הפולסים הנכנסים, כלומר תלויה באופן ליניארי בהשראות או הקיבול הנמדדים. טרנספורמציה זו "לריבוע התקופה" מובנת מבחינה לוגית גם ללא הביטוי לעיל, שכן המתח על הקבל C9 תלוי לינארי בו-זמנית הן בתקופה והן במתח בכניסת ה-IT, אשר תלוי גם הוא באופן ליניארי בתקופה. במקרה זה, מתח U2max השווה ל-2 V מתאים לערך המרבי של הפרמטר הנמדד בכל גבול מדידה. הכניסה של מגבר החוצץ למגבר OP DA9 מחוברת לקבל C2.2. מהפלט שלו, מתח שן מסור, המופחת לרמה הנדרשת על ידי המחלק R22R23, מסופק לכניסת "VΩmA" של המולטימטר (מחבר XP2). מעגל ה-RC המשולב המובנה של המולטימטר, המחובר לכניסת ה-ADC (קבוע זמן 0,1 שניות), והחיצוני - R22C12 מחליקים את פעימות שן המסור לערך ממוצע על פני התקופה, השווה לרבע מהערך. אמפליטודה. אז, עם משרעת ה"מסור" במחבר XP2 "VΩmA" של 0,8 וולט, המתח בכניסה של ה-ADC של המולטימטר הוא 200 mV, המתאים לגבול העליון של מדידת מתח DC בגבול של 200 mV . הקונסולה מורכבת על לוח העשוי מרדיד פיברגלס משני הצדדים. ציור המעגלים המודפסים מוצג באיור. 3, והמיקום של האלמנטים עליו הוא באיור. 4.
תמונות של המעגל המודפס מוצגות באיור. 5, 6. פין XP1 "NPNC" - מתאים מהמחבר. פינים XP2 "VΩmA" ו-XP3 "COM" הם ממובילי בדיקה של מולטימטרים שנכשלו. שקעי כניסה XS1, XS2 - בורג מסוף 350-02-021-12 סדרה 350 מבית DINKLE. מתגי החלקה: SA1 - SS12D07; SA2, SA3 - סדרות MSS, MS, IS, לדוגמה, MSS-23D19 (MS-23D18) ו-MSS-22D18 (MS-22D16), בהתאמה. סליל L1 הוא תוצרת בית, מכיל כ (לציין במהלך ההתקנה) 160 סיבובים של חוט PEV-2 0,2, מלופף בארבעה חלקים של 40 סיבובים על מעגל מגנטי טבעת בגודל סטנדרטי 10x6x4,5 העשוי מפריט 2000NM1, 2000NM3 או N48 ( EPCOS). לפריטים מהדרגות הללו יש מקדם טמפרטורה נמוך של חדירות מגנטית. השימוש בפריטים של מותגים אחרים, למשל N87, יוביל לעלייה בשגיאה במדידת הקיבול כאשר הטמפרטורה משתנה ב-5...10 оס
קבלים C1, C8 ו-C9 הם קבלי סרט מיובאים למתח של 63 V (לדוגמה, WIMA, EPCOS). הסטייה בקיבול של קבלים C8, C9 צריכה להיות לא יותר מ-5%. השאר מיועדים להרכבה על פני השטח: C2, C10, C11 - מידה 0805; C4, C6, C7 - 1206; תחמוצת C3, C5, C12 - טנטלום B. כל הנגדים הם בגודל 1206. יש להשתמש נגדים R13, R14, R16-R21 עם סובלנות של לא יותר מ-1%, ויש לבחור נגדים R18, R20 ו-R19, R21 עם מולטימטר עם התנגדויות קרובות ככל האפשר בכל זוג לעתים קרובות, חבילת פס של 10...20 נגדים מסדרת E24 עם דרגת דיוק של חמישה אחוזים מספיקה לבחירה. טרנזיסטורים VT1 -VT5 חייבים להיות בעלי מקדם העברה זרם של לפחות 500, VT6 - מ-50 עד 200. טרנזיסטורי BSS84 ניתנים להחלפה עם IRLML6302, ו-IRML2402 עם FDV303N. כאשר מחליפים אחרת, יש לקחת בחשבון שמתח הסף של הטרנזיסטורים לא צריך להיות יותר מ-2 V, ההתנגדות של הערוץ הפתוח לא צריכה להיות יותר מ-0,5 אוהם, וקיבול הכניסה לא צריך להיות יותר מ-200 pF בשעה מתח ניקוז למקור של 1 V. AD8542ARZ micropower OP-amps ניתנים להחלפה, לדוגמה, MSR602 או KF1446UD4A ביתי. רצוי לבחור את האחרון במתח היסט אפס של לא יותר מ-2 mV כדי להפחית את שגיאת המדידה כאשר התוצאה שלו אינה עולה על 10% מהגבול שנקבע. ניתן להחליף מונים עשרוניים 74HC4017D לוגיקה במהירות גבוהה באלה דומים מסדרת 4000B מבית NXP (PHILIPS) - HEF4017B. אין להשתמש במונים דומים מחברות אחרות, במיוחד מבית K561IE8. עם מתח אספקה של 3 וולט, תדר הכניסה של 1 מגה-הרץ ממחולל המדידה גבוה מדי עבור מונים כאלה, וזמן דעיכת הדופק בכניסתם (50 ns) קצר. ייתכן שהם לא "ירגישו" אות כזה. המסופים של הקבלים C8, C9, העוברים אל החוט המשותף, מולחמים משני צידי המעגל המודפס. באופן דומה, ההדקים של המתג SA3 והמסוף המגיעים מהמגע הנע SA2, כמו גם תקע XP1-XP3, מולחמים. יתר על כן, XP2 ו-XP3 מאובטחים על ידי הלחמה תחילה, ולאחר מכן נקדח חור "במקום" והתקע XP1 מולחם פנימה. חתיכות של חוט משומר מוכנסות לתוך החורים של הרפידות ליד מקור הטרנזיסטור VT10 והנגד R14 ומולחמות משני הצדדים. לפני ההתקנה על מעגלים מיקרוניים DD2, DD3, יש לכופף או להסיר את פין 4. כאשר עובדים עם מד LC, המתג לסוג הפעולה של המולטימטר מוגדר למצב של מדידת מתח ישר בגבול "200mV". גבולות המדידה של מד ה-LC התואמים את מיקומי המתגים SA2, SA3 ניתנים בטבלה.
כיול מד LC מתבצע בהתאם לזמינות המכשירים והכישורים הדרושים. במקרה הפשוט ביותר, תזדקק לסליל עם השראות ידועה במדויק, שערכו קרוב לגבול המדידה המתאים, ולאותו קבל בעל קיבולת מדודה. כדי לבטל את השגיאה מקיבול הקלט של מד ה-LC, הקיבול של הקבל חייב להיות לפחות 1800 pF (לדוגמה, 1800 pF, 0,018 µF, 0,18 µF). הממיר מחובר תחילה למקור כוח אוטונומי במתח של 3 V ונמדדת צריכת הזרם, שלא תעלה על 3 mA, ולאחר מכן מחוברת למולטימטר. לאחר מכן, הגדר את מתג SA1 למצב "Lx" וחבר סליל עם השראות ידועה לשקעי XS1, XS2 "Lx, Cx". מתגים SA2 ו-SA3 מוגדרים לגבול המתאים ומשיגים קריאות על המחוון ששווים מספרית לשראות (פסיק המחוון לא נלקח בחשבון), במידת הצורך, מחברים במקביל לקבל C1 קיבול נוסף של עד 3300 pF. לקבלים C1, C8, C9 יש רפידות על המעגל המודפס לביטול הלחמה של גדלים נוספים 0805 להרכבה משטחית. אפשר להתאים בצורה מדויקת יותר את הקריאות על ידי שינוי ההתנגדות של הנגד R22 או R23 בגבולות קטנים. מד LC מכויל באותו אופן בעת מדידת קיבול, אך הקריאות המתאימות על המחוון נקבעות על ידי שינוי מספר הסיבובים של סליל L1. כאשר מודדים את הקיבול של ממיר, יש צורך לקחת בחשבון את קיבול הקלט שלו, אשר במדגם של המחבר הוא 41,1 pF. ערך זה מוצג על ידי מחוון המולטימטר אם תגדיר את המתג SA1 למצב "Cx", ואת SA2 ו-SA3 למצב "x1". בעת שינוי הטופולוגיה של המעגל המודפס, החיבורים בין המסופים של הקבלים C8 ו-C9 עם המסופים של הטרנזיסטורים VT9 ו-VT10 חייבים להתבצע עם מוליכים נפרדים. הממיר יכול לשמש כמחולל של תדרים קבועים של צורות סינוסואידיות ומלבניות. אות סינוסואידאלי עם מתח של 0,1 וולט מוסר מהפולט של הטרנזיסטור VT3, אות מלבני עם משרעת של 3V מוסר מהמגע הנע של מתג SA2. התדרים הנדרשים מתקבלים על ידי חיבור קבלים בעלי קיבולת מתאימה לכניסה של הממיר במצב "Cx" של מתג SA1. ציור PCB בפורמט Sprint Layout 5.0 ניתן להוריד מ-ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/08/Lc-metr.zip. ספרות
מחבר: S. Glibin ראה מאמרים אחרים סעיף טכנולוגיית מדידה. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ ניתן לערוך את מראה הילד ברמת הגן ▪ חיישנים שקופים על בסיס Gorilla Glass ▪ הרהורים על נושאים מופשטים מובילים להשראה עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ מדור אתר טלוויזיה. מבחר מאמרים ▪ מאמר וויאג'ר מטוסים. היסטוריה של המצאות וייצור ▪ מאמר כיצד לבדוק את האותנטיות של שטר אירו לפי מספר סידורי? תשובה מפורטת ▪ מגבר 200 וואט. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר שטיח אשליה. סוד התמקדות כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |