מד LC. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מד LC. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / טכנולוגיית מדידה

בתרגול של חובב רדיו, מדידת הפרמטרים של רכיבי הרדיו המשמשים היא השלב הבסיסי הראשון בהשגת המטרות שנקבעו בעת יצירת קומפלקס הנדסי רדיו או אלקטרוני. מבלי להכיר את המאפיינים של "לבנים יסודיות", קשה מאוד לומר אילו תכונות יהיו לבית שנבנה מהן. מאמר זה מציע לקורא תיאור של מכשיר מדידה פשוט שכל חובב רדיו צריך שיהיה במעבדתו.

עקרון הפעולה של מד ה-LC המוצע מבוסס על מדידת האנרגיה הנצברת בשדה החשמלי של הקבל והשדה המגנטי של הסליל. שיטה זו תוארה לראשונה ביחס לתכנון חובבני בשנת [1], ובשנים שלאחר מכן, עם שינויים קלים, היא הייתה בשימוש נרחב בתכנונים רבים של מדי השראות וקיבול. השימוש במיקרו-בקר ומחוון LCD בעיצוב זה אפשר ליצור מכשיר פשוט, קטן, זול וקל לשימוש עם דיוק מדידה גבוה למדי. כשאתה עובד עם המכשיר, אתה לא צריך לתפעל כל פקד; אתה רק צריך לחבר את האלמנט הנמדד ולקרוא את הקריאות מהמחוון.

характеристики Технические

טווח הקיבול הנמדד......0,1pF...5uF
טווח השראות הנמדדת......0,1 µH...5 H
שגיאה בערך הנמדד, לא יותר מ-%......±3
מתח אספקה, V ...... 7,5 ... 9
זרם צריכה, mA, לא יותר......15
בחירת טווח אוטומטית
תיקון אפס תוכנה
מידות, מ"מ......140x40x30

התרשים הסכמטי של המכשיר מוצג באיור. 1

(לחץ להגדלה)

אות המתח המרגש בצורת מלבני מפין 6 (PB1) של המיקרו-בקר DD1, דרך שלושת רכיבי המאגר התחתונים DD2 במעגל, מסופק לחלק המדידה של המכשיר. במהלך רמת מתח גבוהה, הקבל הנמדד Cx נטען דרך הנגד R9 ודיודה VD6, ובמהלך רמת מתח נמוכה הוא נפרק דרך R9 ו-VD5. זרם הפריקה הממוצע, פרופורציונלי לערך הקיבול הנמדד, מומר על ידי המכשיר למתח באמצעות המגבר התפעולי DA1. הקבלים C5 ו-C7 מחליקים את אדוותיו. הנגד R14 משמש לאפס במדויק את מגבר ההפעלה.

בעת מדידת השראות במהלך רמה גבוהה, הזרם בסליל עולה לערך שנקבע על ידי הנגד R10, ובמהלך רמה נמוכה, הזרם הנוצר מההשראות העצמית emf של הסליל הנמדד נכנס גם לכניסת המיקרו-מעגל DA4 דרך VD11 ו-R1.

לפיכך, במתח אספקה ותדירות אות קבועים, המתח במוצא המגבר הוא פרופורציונלי ישר לערכי הקיבול או השראות הנמדדים. אבל זה נכון רק אם הקבל טעון במלואו במהלך מחצית מתקופת המתח המרגש וגם פרוק במלואו במהלך החצי השני. אותו דבר לגבי המשרן. הזרם בו חייב להספיק לעלות לערך המקסימלי ולרדת לאפס. ניתן להבטיח תנאים אלו על ידי בחירה מתאימה של נגדים R9-R11 ותדירות המתח המרגש.

מתח פרופורציונלי לערך הפרמטר של האלמנט הנמדד מסופק מפלט ה-Op-amp דרך המסנן R6C2 ל-ADC המובנה של עשר סיביות של המיקרו-בקר DD1. קבל C1 הוא מסנן של מקור מתח הייחוס הפנימי של ה-ADC.

שלושת האלמנטים העליונים במעגל, DD2, כמו גם VD1, VD2, C4, C11, משמשים לייצור המתח של -5 V הנדרש להפעלת מגבר ההפעלה

המכשיר מציג את תוצאת המדידה על עשר ספרות LCD HG1 בן שבע מקטעים (KO-4V, מיוצר סדרתי על ידי Telesystems בזלנוגרד). מחוון דומה משמש בטלפונים של PANAPHONE.

כדי להגביר את הדיוק, למכשיר יש תשעה תת-טווחי מדידה. תדר המתח המרגש בתת-הפס הראשון הוא 800 קילו-הרץ. בתדר זה נמדדים קבלים בעלי קיבול של עד כ-90 pF וסלילים עם השראות של עד 90 μH. בכל תת-טווח עוקב, התדר מצטמצם פי 4, ובהתאם לכך מורחב מגבלת המדידה באותה כמות. בתת-הפס התשיעי התדר הוא 12 הרץ, מה שמבטיח מדידה של קבלים בקיבולת של עד 5 μF וסלילים עם השראות של עד 5 H. המכשיר בוחר את תת-הטווח הדרוש באופן אוטומטי, ולאחר הפעלת המתח, המדידה מתחילה מתת-הטווח התשיעי. במהלך תהליך המעבר, מספר תת-הפס מוצג על המחוון, המאפשר לך לקבוע באיזה תדירות המדידה מתבצעת.

לאחר בחירת תת הטווח הרצוי, תוצאת המדידה ב-pF או μH מוצגת על המחוון. כדי להקל על הקריאה, עשיריות של pF (μH) ויחידות של μF (H) מופרדות על ידי חלל ריק, והתוצאה מעוגלת לשלוש דמויות משמעותיות.

הנורית האדומה של HL1 משמשת כסטביסטור של 1,5 וולט להפעלת המחוון. הלחצן SB1 משמש לתיקון אפס תוכנה, שעוזר לפצות על הקיבול וההשראות של המסופים והמתג SA1. ניתן לבטל את המתג הזה על ידי התקנת מסופים נפרדים לחיבור השראות והקיבול הנמדדים, אבל זה פחות נוח לשימוש. הנגד R7 נועד לפרוק במהירות את הקבלים C9 ו-C10 כאשר החשמל כבוי. בלעדיו, הפעלה מחדש, הבטחת פעולה נכונה של המחוון, אפשרית לא לפני 10 שניות, וזה קצת לא נוח במהלך הפעולה.

כל חלקי המכשיר, למעט מתג SA1, מותקנים על לוח מעגל מודפס חד-צדדי, המוצג באיור. 2.

מד LC

מחוון HG1 וכפתור SB1 מותקנים בצד ההרכבה ומוצגים בפאנל הקדמי. אורך החוטים למתג SA1 ומסופי הכניסה לא יעלה על 2...3 ס"מ. דיודות VD3-VD6 הן בתדר גבוה עם ירידת מתח נמוכה, ניתן להשתמש ב-D311, D18, D20. נגדי גוזם R11, R12, R14 הם מסוג SPZ-19 בגודל קטן. החלפת R11 בנגד מפותל תיל אינה רצויה, מכיוון שהיא תוביל לירידה בדיוק המדידה. ניתן להחליף את המיקרו-מעגל 140UD1208 בכל מגבר הפעלה אחר בעל מעגל אפס ומסוגל לפעול ממתח של 5V ±, וניתן להחליף את ה-K561LN2 בכל מעגל מיקרו CMOS של 1561, 1554, 74NS, סדרת 74AC, המכילה שישה ממירים, למשל, 74NS14. השימוש בסדרות TTL 155, 555, 1533 וכו' אינו רצוי. למיקרו-בקר ATtinyl 5L מבית ATMEL אין אנלוגי והחלפתו בסוג אחר, למשל ה-AT90S2313 הפופולרי, בלתי אפשרית ללא התאמת התוכנית.

אין להפחית את דירוג הקיבול של הקבלים C4, C5, C11. מתג SA1 צריך להיות קטן בגודלו ועם קיבול מינימלי בין הפינים.

בעת תכנות המיקרו-בקר, יש להשאיר את כל סיביות ה-FUSE כברירת מחדל: BODLEVEL=0, BODEN=1, SPIEN=0, RSTDISBL=1, CKSEL1 ...0=00. יש לכתוב את בייט הכיול לבייט הנמוך של התוכנית בכתובת $000F. זה יבטיח הגדרה מדויקת של תדר השעון של 1,6 מגה-הרץ, ובהתאם, את תדר מתח ההנעה של מעגל המדידה בטווח הראשון של 800 קילו-הרץ. בעותק של ATtinyl 5L שהיה למחבר, בייט הכיול שווה ל-$8B.

קודי קושחה של מיקרו-בקר

להתקנה, יש צורך לבחור מספר סלילים וקבלים בעלי ערכי פרמטרים בטווח המדידה של המכשיר ובעלי סובלנות סטייה מינימלית בהתאם לערך הנומינלי. במידת האפשר, יש למדוד את הערכים המדויקים שלהם באמצעות מד LC תעשייתי. אלה יהיו האלמנטים ה"מודלים" שלך. בהתחשב בכך שקנה המידה של המטר הוא ליניארי, באופן עקרוני, מספיקים קבל אחד וסליל אחד. אבל עדיף לשלוט בכל הטווח. משנקים מנורמלים מסוגי DM ו-DP מתאימים היטב כסלילים.

ההגדרה מתחילה על ידי הגדרת המיקרו-מעגל DA1 לאפס, ניטור המתח במוצא שלו באמצעות מולטימטר. מתח זה צריך להיות מוגדר בתוך 0...+5 mV עם הנגד R14. מחוון הנגד R12 צריך להיות במצב האמצעי, ורצוי לנתק את מתג SA1 מהלוח כדי להפחית את קיבול הקלט הטפילי. קריאות המחוון צריכות להיות בטווח של 0...3. לאחר מכן חיבור SA1 משוחזר, וכפתור SB1 נלחץ ומשוחרר. לאחר 2 שניות המחוון אמור להראות 0...±1. לאחר מכן, קיבול ייחוס מחובר למסופי הקלט, ועל ידי סיבוב המחוון R12, הקריאה נקבעת כך שתתאים לערך האמיתי של הקיבול של הקבל הנבחר. המחיר של הספרה הפחות משמעותית הוא 0,1 pF. אז אתה צריך לבדוק את כל הטווח, ובמידת הצורך, להבהיר את המיקום של מנוע R12, מנסה לקבל שגיאה של לא יותר גרוע מ 2...3%. כוונון אפס מקובל גם אם הקריאות בקצה הסולם מעט נמוכות מדי או גבוהות מדי. אבל לאחר כל שינוי במיקום המחוון R14, עליך לכבות את הקבל הנמדד וללחוץ על כפתור האפס.

לאחר שתגדיר את המכשיר במצב מדידת קיבול, עליך להעביר את SA1 למיקום התחתון לפי התרשים, לסגור את שקעי הקלט וללחוץ על SB1. לאחר אפס תיקון, חבר סליל ייחוס לכניסה והשתמש בנגד R11 כדי להגדיר את הקריאות הנדרשות. המחיר של הספרה הפחות משמעותית הוא 0,1 μH. במקרה זה, כדאי לשים לב שההתנגדות של R11 היא לפחות 800 אוהם, אחרת כדאי להפחית את ההתנגדות של הנגד R10. אם R11 גדול מ-1 kOhm, יש להגדיל את R10, כלומר R10 ו-R11 חייבים להיות קרובים בערך הנומינלי. הגדרה זו מבטיחה בערך אותו קבוע זמן ל"טעינה" ו"פריקה" של הסליל, ובהתאם, טעות מדידה מינימלית.

ניתן להשיג שגיאה של לא יותר מ-±2...3% בעת מדידת קבלים ללא קושי, אך בעת מדידת סלילים, הכל קצת יותר מסובך. השראות הסליל תלויה במידה רבה במספר תנאים נלווים - ההתנגדות הפעילה של הפיתול, הפסדים במעגלים המגנטיים עקב זרמי מערבולת, היסטרזיס, החדירות המגנטית של פרומגנטים תלויה באופן לא ליניארי בחוזק השדה המגנטי וכו' בעת מדידה. , סלילים חשופים לשדות חיצוניים שונים, ולכל הפרומגנטים האמיתיים יש ערך די גבוה של אינדוקציה שיורית. התהליכים המתרחשים במהלך מגנטיזציה של חומרים מגנטיים מתוארים ביתר פירוט ב- [2]. כתוצאה מהשפעתם של כל הגורמים הללו, קריאות המכשיר בעת מדידת השראות של סלילים מסוימים עשויים שלא להתאים לקריאות של מכשיר תעשייתי המודד התנגדות מורכבת בתדר קבוע. אבל אל תמהרו לבקר את המכשיר הזה ואת מחברו. אתה רק צריך לקחת בחשבון את המוזרויות של עקרון המדידה. לסלילים ללא ליבה מגנטית, לליבות מגנטיות פתוחות ולליבות מגנטיות פרומגנטיות עם מרווח, דיוק המדידה מספק למדי אם ההתנגדות הפעילה של הסליל אינה עולה על 20...30 אוהם. המשמעות היא שניתן למדוד את השראות של כל הסלילים והמשנקים של התקנים בתדר גבוה, שנאים למיתוג ספקי כוח וכו'.

אבל כאשר מודדים את השראות של סלילים בגודל קטן עם מספר גדול של סיבובים של חוט דק ומעגל מגנטי סגור ללא פער (במיוחד מפלדת שנאי), תהיה שגיאה גדולה. אבל במכשיר אמיתי, תנאי ההפעלה של הסליל עשויים שלא להתאים לאידיאל המובטח בעת מדידת התנגדות מורכבת. לדוגמה, השראות של סלילה של אחד השנאים העומדים לרשות המחבר, שנמדדה במד LC תעשייתי, התבררה כ-3 H. כאשר הופעל זרם הטיה DC של 5 mA בלבד, הקריאות הפכו לכ-450 mH, כלומר, השראות ירדה פי 7! אבל במכשירים עובדים אמיתיים, לזרם דרך הסלילים יש כמעט תמיד מרכיב קבוע. המונה המתואר הראה שההשראות של הפיתול של שנאי זה היא 1,5 H. ונשאר לראות איזה נתון יהיה קרוב יותר לתנאי העבודה האמיתיים.

כל האמור לעיל נכון במידה זו או אחרת עבור כל מדי LC חובבים ללא יוצא מן הכלל. פשוט המחברים שלהם שותקים על כך בצניעות. לא מעט מסיבה זו, הפונקציה של מדידת קיבול נמצאת בדגמים רבים של מולטימטרים זולים, בעוד שרק מכשירים מקצועיים יקרים ומורכבים יכולים למדוד השראות. בתנאים של חובבים, קשה מאוד לייצר מד התנגדות מורכב טוב ומדויק, קל יותר לרכוש אחד תעשייתי אם אתה באמת צריך את זה. אם זה בלתי אפשרי מסיבה כזו או אחרת, אני חושב שהעיצוב המוצע יכול לשמש פשרה טובה עם יחס אופטימלי של מחיר, איכות וקלות שימוש.

ספרות

Stepanov A. פשוט מד LC. - רדיו, 1982, מס' 3, עמ'. 47, 48.
Semenov B. Power Electronics. - מ.: SOLON-R, 2001.

מחבר: I. Khlyupin, Kirov

ראה מאמרים אחרים סעיף טכנולוגיית מדידה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

אוזון על נוגה 22.04.2012

גשושית החלל ונוס אקספרס ששוגרה על ידי סוכנות החלל האירופית זיהתה שכבת אוזון דקה באטמוספירה של נוגה בגובה של 100 קילומטרים מפני השטח של כוכב הלכת.

מאחר שהאוזון מגן על חלק מהקרניים האולטרה סגולות המזיקות לכל היצורים החיים, מאמינים שנוכחותו עשויה להעיד על נוכחות חיים על פני כדור הארץ. עם זאת, גז זה באטמוספירה של נוגה קטן יותר מפי מאה מאשר באטמוספירה של כדור הארץ, ובשביל הופעת החיים על הפלנטה יש צורך בלפחות 20% מהריכוז הארצי שלו.

אז, סביר להניח, אין חיים על נוגה, אפילו באטמוספירה העליונה, שם לא חם כמו על פני השטח.

עוד חדשות מעניינות:

▪ השפעת העיור על חרקים

▪ אספלט עם ננו-צינורות

▪ סוללה לשימוש כפול

▪ סוללה סופגת פחמן דו חמצני

▪ חיישני שדה מגנטי דיגיטלי מבית Texas Instruments

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר תקשורת רדיו אזרחית. בחירת מאמרים

▪ מאמר אשליות של תנועה. אנציקלופדיה של אשליות חזותיות

▪ מה היו השלבים בהתפתחות התנועה המהפכנית בצרפת? תשובה מפורטת

▪ מאמר קוקה. אגדות, טיפוח, שיטות יישום