Was ist der beste/einfachste Weg, um eine unbekannte Induktivität ohne RLC-Messgerät zu messen?

Ich habe einen Oszillator mit zwei Anschlüssen verwendet, wobei die Induktivität parallel zu einem geeigneten Kondensator ist, mit einem Oszilloskop oder Zähler, um die Oszillationsfrequenz zu messen. Ich habe einmal auf der Arbeit eine Induktivität mit einem sehr teuren Induktivitätsmessgerät überprüft, und die Werte waren identisch. Der Source-gekoppelte Oszillator mit zwei FETs ist ideal für diese Anwendung oder der LM311:

Die Wobbel- und Oszillatormethoden sind beide anständige Methoden, aber Sie müssen in vielen Fällen den Wert der parasitären Eigenkapazität der Induktivität berücksichtigen. Sie sollten auch berücksichtigen, welche Fehler auftreten können, wenn das Q des abgestimmten Kreises niedrig ist. Mehr dazu unten, aber im Moment gehe ich davon aus, dass Sie aus einem unbekannten L und einem bekannten C einen High-Q-Resonanzkreis erstellen können.

Verwenden$Fn = \dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$Um den Induktivitätswert zu "extrahieren" - der von Ihnen berechnete L-Wert basiert auf einer "bekannten Kapazität", die die Schaltung bei der Frequenz Fn parallel in Resonanz bringt - muss dieser Kondensator einen genau bekannten Wert haben. Dies gibt Ihnen die erste Schätzung.

Fügen Sie einen weiteren "bekannten" Kondensator parallel hinzu und Sie erhalten eine neue niedrigere Frequenz. Wenn Sie die Induktivität basierend auf der neuen Schaltung neu berechnen, werden Sie möglicherweise feststellen, dass sie sich geringfügig von der vorherigen unterscheidet, und dies liegt daran, dass die parasitäre Kapazität der Induktivität die bekannten Kondensatoren um einige Prozent ausgleicht.

Sie haben jetzt genug Zahlen, um den genauen Induktivitätswert zu berechnen. Sie haben auch genügend Informationen, um seine Eigenkapazität und damit seine Eigenresonanzfrequenz (SRF) zu berechnen. Mach jetzt Mathe!

Betreiben Sie als abschließende Prüfung den Induktor (ohne zusätzliche Kondensatoren) mit seiner SRF und prüfen Sie, ob die Komponente wie vorhergesagt schwingt.

In den meisten Fällen wird dies stimmen. Wenn Sie es jedoch mit kleinen Induktivitätswerten (z. B. < 100 nH) zu tun haben, liegen die beteiligten Parasiten in der gleichen Größenordnung wie bei Messsonden usw. Dann benötigen Sie spezielle Geräte, um diese Probleme zu lösen, würde ich sagen.

Schaltkreise mit niedrigem Q führen ebenfalls zu einem Fehler. Die "gedämpfte" Resonanzfrequenz verringert sich, wenn der Q-Faktor abnimmt, und dies bedeutet, dass die$\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$Formel wird immer ungenauer. Hier ist ein Wiki-Bild, das erklärt: -

Beachten Sie, dass dieses Diagramm für mechanisch resonante Situationen oder elektrische Resonanzkreise funktioniert.

Wenn Sie sich die blaue Linie in der Grafik ansehen, sehen Sie, dass sich hier die Resonanzspitze bewegt, wenn die Dämpfung zunimmt. Es kann erhebliche Fehler produzieren und sich dessen bewusst sein. Das Hinzufügen der zusätzlichen Kappe zur besseren Berechnung des tatsächlichen Induktivitätswerts (wie oben erwähnt) erhöht auch die "Dämpfung" der Schaltung. Daher MUSS beim Versuch, die Induktivität zu berechnen, vorsichtig vorgegangen werden, wenn die "Resonanz" -Spitze nicht sehr stark ist.

Normalerweise messe ich die Induktivität von Netzdrosseln, indem ich einen Kondensator auf eine feste Spannung auflade und diese Spannung dann kurzzeitig an die Drossel anlege. Beobachten Sie den Strom durch die Drossel mit einem Zielfernrohr, und die Steigung und Spannung geben Ihnen die Induktivität.

Sie benötigen also ein Oszilloskop, ein Mittel zum Messen des Stroms (ein Shunt-Widerstand sollte ausreichen), einen Kondensator, ein Mittel zum Laden des Kondensators und einen Schalter, der den Kondensator sicher mit der Induktivität kurzschließen kann. Beginnen Sie natürlich langsam; Abhängig von der Größe Ihres Induktors können Sie ihn leicht zerstören, indem Sie zu viel Spannung oder zu viel Kapazität darauf legen. Ein Schalter, der in der Lage ist, den Kontakt zu öffnen (und den unvermeidlichen induktiven Kick zu bewältigen), ist möglicherweise vorzuziehen, sodass Sie sicher sein können, dass Sie nicht die gesamte Energie in der Kappe direkt in die Erwärmung der Drossel stecken.

John Becker hatte ein Bauprojekt, bei dem er ein PIC-LCF-Messgerät baute. Er verwendete die folgende Schaltung, um eine Schwingung zu erhalten. Er verwendete das 4011-Nand-Gate, aber man kann auch versuchen, anstelle des Nand-Gates einen invertierenden Puffer (74LS04 usw.) zu verwenden. Ich habe den HEF40106 ausprobiert, aber das hat überhaupt nicht gut funktioniert.

Es gilt die Standardformel:

Die Serienkapazität C beträgt in diesem Fall also 10 nF. VR2 soll dafür sorgen, dass die Oszillation zuverlässig startet und durch seinen Betrieb stabil bleibt. Die L1-Induktivität liefert eine minimale Induktivität, die man subtrahieren kann, um den unbekannten Wert von L zu erhalten.