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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK LC-Meter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Ich würde gerne ein LC-Messgerät mit direkter Anzeige vorschlagen. Diese Sonde verfügt trotz ihrer Einfachheit über große Fähigkeiten. Damit können Sie Folgendes messen:
Auf den Elementen DD1 und DD2 ist ein Generator aufgebaut, dessen Zeitglied die gemessene Kapazität oder Induktivität ist. Auf den Elementen DD3 und DD4 ist ein Frequenzteiler mit einem maximalen Teilungskoeffizienten von 16777211 aufgebaut. Die gesamte Skala der Sonde umfasst 25 Werte, die sich um den Faktor 2 voneinander unterscheiden. Beim Betrieb der Sonde wird visuell festgestellt, welche LED-Blinkfrequenz am nächsten bei 1 Hz liegt. Die nebenstehenden Messwerte sind das Ergebnis der Messung. Die Diode VD2 schützt das Gerät vor Verpolung der Stromversorgung. Kapazitätsmessung. Vor der Messung muss der Kondensator entladen werden. Schalter S1 in die offene Position bringen (Kapazitätsmessung). Abhängig von der geforderten Genauigkeit kann die Messung auf drei Arten durchgeführt werden. Technische Eigenschaften:
Methode 1. Der zu messende Kondensator wird an die Sonden angeschlossen (er muss nicht aus dem Stromkreis gelötet werden) und es wird ermittelt, welche LED mit einer Frequenz von ca. 1 Hz blinkt. Der Kapazitätswert wird auf der gegenüberliegenden Skala abgelesen. Methode 2. Für eine genauere Messung der Kapazität müssen Sie alles wie in Methode 1 tun. Schauen Sie sich einfach die LED an, die mit einer Frequenz von mehr als 1 Hz blinkt, zählen Sie die Anzahl der Blinksignale in 10 s und berechnen Sie die Blinkfrequenz durch Division der gezählten Zahl durch 10. Anzeige gegenüber dieser LED, Division durch die resultierende Frequenz. Das Ergebnis ist der Wert der Kapazität des Kondensators. Methode 3. Um die Kapazität noch genauer zu bestimmen, können Sie ein Oszilloskop oder einen Frequenzmesser verwenden. Darüber hinaus können Sie mit einem Oszilloskop auch die Qualität des zu prüfenden Kondensators beurteilen (Bestimmung des Verlustfaktors). Nachdem Sie ein Oszilloskop oder einen Frequenzmesser an die Sonden angeschlossen haben, müssen Sie den zu prüfenden Kondensator mit denselben Sonden berühren. Wenn der Kondensator geringe Verluste aufweist, sieht das Oszillogramm wie in Abb. 2a. Bei großen Verlusten sieht das Oszillogramm wie in Abb. 2b. Bestimmen Sie den Wert der Periode T und berechnen Sie mit Formel (1) die Kapazität des Kondensators: C=T/40-5*10-9 (F). (eines) Bei der Reparatur von Funkgeräten reicht es aus, die Kapazität des Kondensators mit Methode 1 zu messen. Wenn der erhaltene Kapazitätswert um das Zweifache oder öfter unter dem auf dem Kondensator angegebenen Nennwert liegt, muss ein solcher Kondensator ausgetauscht werden.
Messung der Induktivität. Die Induktivität kann wie die Kapazität auf drei Arten gemessen werden. Methode 1. Sie ähnelt Methode 1 zur Messung von Kapazitäten. Lediglich Schalter S1 muss geschlossen sein. Methode 2. Ähnlich wie Methode 2 zur Messung der Kapazitäten von Kondensatoren. Schalter S1 in die Position zur Induktivitätsmessung (geschlossen) stellen. Methode 3. Ähnlich wie Methode 3 zur Messung von Kapazitäten. Wir berechnen die Induktivität anhand der Formel L \u40d 2 * T (H), (XNUMX) und die Art der Oszillogramme für Spulen mit geringen und hohen Verlusten ist in Abb. dargestellt. Für bzw. 3b. Die mit einer Sonde ermittelten Werte der Kapazitäten von Kondensatoren und Induktivitäten von Spulen mit Verlusten enthalten einen Fehler – je größer, desto größer sind diese Verluste.
Signalfrequenz messen. Mit der Sonde können Sie die Frequenz eines TTL-Pegelsignals messen, vorausgesetzt, dass die Stromversorgung der Sonde galvanisch von der Stromversorgung des zu testenden Schaltkreises getrennt ist. Der Schalter S1 muss auf die Position zur Messung der Induktivität eingestellt werden. Berühren Sie mit einer Sonde den gemeinsamen Draht und mit der anderen die Signalquelle. Lesen Sie gegenüber der LED, die mit einer Frequenz von etwa 1 Hz blinkt, die Signalfrequenz ab. Um die Frequenz genauer zu bestimmen, können Sie Methode 2 verwenden. Bestimmung des Verlustfaktors von Kondensatoren. Der Verlustfaktor (tan d) kann mit einem Oszilloskop genau bestimmt werden. Methode 1. Dazu müssen Sie ein Oszilloskop und den zu testenden Kondensator an die Sonden anschließen. Wenn das Oszillogramm wie in Abb. 2b weist der Kondensator Verluste auf, deren Größe berechnet werden kann. Ein verlustbehafteter Kondensator kann durch eine Ersatzschaltung ersetzt werden – einen Kondensator und einen Verlustwiderstand, die in Reihe geschaltet sind. Dann ist der Verlustfaktor gleich: tg d = Rp/Xc = Rp/(2*pi*f*C), (3) wo Rп - Verlustwiderstand (Ohm); Xc – Kondensatorreaktanz (Ohm); f ist die Frequenz, mit der der Kondensator arbeitet (Hz); C ist die Kapazität des Kondensators (F). Für diese Sonde: Rp \u0,03d Up / 4 (Ohm). (vier) Up – gemessen mit einem Oszilloskop, gemäß Abb. 2, geb. Beim Anschluss eines Kondensators an die Sonde ist die Periode T unter Berücksichtigung des Verlustwiderstands Rп gleich: T \u3,33d 12 * (5-Rp) * (C + 10 * 9-5) (s) (XNUMX) Wenn Rp = 0 in diese Formel eingesetzt wird, dann wird Formel (1) erhalten. Methode 2: Messen Sie die Kapazität des Kondensators mit einer Sonde. Wenn die Sonde eine Kapazität aufweist, die zwei- oder mehrmal kleiner ist als der Kondensatornennwert (auf ihr angegeben), hat dieser Kondensator einen großen Verlustwiderstand Rп und dementsprechend einen großen tg d. Dann lässt sich nach Formel (2) der Verlustwiderstand ermitteln. Die Berechnungsergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst:
Die obere Zeile der Tabelle zeigt das Vielfache der Sondenwerte (wie oft die Kapazität des Kondensators kleiner ist als die auf dem Kondensatorkörper angegebene Kapazität). Die untere Zeile zeigt den entsprechenden Verlustwiderstand. Bestimmung der Güte von Induktivitäten. Bestimmen Sie die Induktivität der Spule L1. Messen Sie mit einem Ohmmeter (vorzugsweise digital) den aktiven Widerstand der Spule R. Berechnen Sie die Reaktanz bei einer bestimmten Frequenz. XL= 2*pi*f*L (Ohm), (6) wobei XL die Reaktanz der Spule (Ohm) ist; f - Betriebsfrequenz (Hz); L - Spuleninduktivität (H). Der Qualitätsfaktor des Induktors wird durch die Formel berechnet; Q=XL/R. (7) Bei dieser Sonde sind Messwerte bei Q> 11 erkennbar.
Bestimmung der magnetischen Permeabilität eines Ferritkerns. Betrachten wir drei Arten von Kernen (Abb. 4). Berechnen wir die Werte, die zur Bestimmung der magnetischen Permeabilität der Kerne erforderlich sind. lM \u2d (D + d) * pi / 9 (XNUMX) SM \u2d (D - d) * h / 10 (XNUMX) lM=2*(A+B-2*C) (11) SM=h*c (12) lM=2*(h+a+с)+3/2*a (13) SM \u14d a * b (XNUMX) Die Formeln (9) und (10) werden für einen Ring, (11) und (12) für einen U-förmigen Kern und (13) und (14) für einen W-förmigen Kern verwendet. Alle Maße in den Formeln (9)...(14) werden in Zentimetern angegeben. Wickeln Sie mindestens 15 Drahtwindungen (in großen Mengen) auf den Kern und messen Sie die resultierende Induktivität mit einer Sonde (bei einem W-förmigen Kern müssen die Windungen entsprechend der Größe a gewickelt werden). Die effektive magnetische Permeabilität des Kerns wird nach der Formel berechnet ue=(L*0M)/(uXNUMX*n2*SM) (15) wobei L die Induktivität der auf diesen Kern (H) gewickelten Spule ist; lm ist die Länge der durchschnittlichen magnetischen Feldlinie (cm); SM - Querschnittsfläche des Magnetkreises (cm2); u0 - magnetische Vakuumpermeabilität (u0=4*pi*10-9 H/cm); n ist die Anzahl der Windungen. Erkennung kurzgeschlossener Windungen. Um das Vorhandensein kurzgeschlossener Windungen in Spulen zu bestimmen, die auf ringförmigen, U-förmigen und W-förmigen Kernen gewickelt sind, ist es notwendig, die von der Sonde gemessene und die berechnete Induktivität zu vergleichen: L=u0*ue*n2*SÜ/lÜ, (16) Dabei ist ue die effektive magnetische Permeabilität für Ferritmaterialien (auf ihnen angegeben). Wenn es unbekannt ist, kann es wie oben beschrieben ermittelt werden. Wenn die von der Sonde ermittelte Induktivität zwei- oder mehrmal kleiner als die berechnete ist, weist die Spule kurzgeschlossene Windungen auf. Детали. Die Formeln (1, 2, 4, 5) gelten nur für eine Sonde, die auf 74HC00-Mikroschaltungen montiert ist. Wenn der Sondengenerator auf Mikroschaltungen anderer Serien, einschließlich inländischer Serien, montiert wird, erscheinen Korrekturfaktoren in den Formeln. Bei der Auswahl von Mikroschaltungen müssen Sie Folgendes beachten:
Der Autor hat Mikroschaltungen der Serien K155, K555, K531, K131, KR1533, 7400, 74LS00, 74NS00 getestet. Die Mikroschaltung KR1533LAZ erfüllte alle Anforderungen am besten. Sein Spannungshub an den Sonden betrug etwa 0,02 V. Aus diesem Grund erwies es sich jedoch als zu empfindlich gegenüber Störungen und Störungen durch Hände. Es waren spezielle Maßnahmen erforderlich, die den Messbereich stark reduzierten. Der K155LAZ-IC hatte einen großen Spannungshub, der die pn-Übergänge sogar von Siliziumtransistoren und -dioden öffnete. K555LAZ öffnete pn-Übergänge nur von Germaniumtransistoren und -dioden. Daher ist es für diese Serien am besten, den 74HCOO-Chip zu verwenden. Es ist unempfindlich gegenüber Störungen und Störungen durch Hände und öffnet selbst bei Germaniumtransistoren und -dioden keine pn-Übergänge. Darüber hinaus hat es einen geringen Energieverbrauch. Für Zähler ist es auch besser, Mikroschaltungen der CD74HCT4040-Serie zu verwenden, weil Sie sind recht hochfrequent, haben einen Ausgangsstrom, der ausreicht, damit die LEDs gut leuchten, und verbrauchen wenig Energie. Die Versorgungsspannung muss stabilisiert werden. Sie wird mit 4,4 V ausgewählt. Bei der Wahl der Versorgungsspannung ist zu beachten, dass eine Änderung zu einer Änderung der Koeffizienten in den Formeln (1, 2, 4, 5) führt und sich daher auf die Sondenwerte auswirkt. Durch Ändern von Un können Sie den Bereich der Messwerte in die eine oder andere Richtung ändern. Eine Änderung der Versorgungsspannung wirkt sich auch auf die Empfindlichkeit der Sonde gegenüber verlustbehafteten Kondensatoren aus. Verringert man den Wert, verringert sich die Empfindlichkeit, erhöht man ihn, steigt sie. Die LEDs in der Sonde sind beliebig rot. Sie müssen nicht alle installieren, sondern installieren sie beispielsweise einzeln. Es stimmt, der Skalenschritt wird zunehmen. Einstellung. Die Sonde wird auf einer Platine mit den Maßen 105x30 mm platziert. Die Sondenskala wird nach den Formeln 1 und 2 berechnet und entspricht nur bei Verwendung einer 74НСОО-Mikroschaltung und einer Versorgungsspannung von 4,3 V der Realität. Es empfiehlt sich, die DD2-Mikroschaltung in den Sockel einzubauen, weil Wenn Sie mit der Sonde versehentlich einen nicht entladenen Kondensator berühren, der unter Hochspannung steht, kann die Mikroschaltung durchbrennen. Daher ist es notwendig, die Kondensatoren vor der Messung zu entladen. Die Sondenleitungen müssen eine Mindestlänge haben, denn Selbst eine sehr kleine Induktivität der Sonden beeinträchtigt deren Leistung. In der Version des Autors beträgt die Länge einer Sonde (einschließlich Kabel) 22 cm und die der anderen 10 cm. Autor: S.Volodko, Homel.
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