|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ LC-metr - przedrostek multimetru. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Artykuł kontynuuje temat rozszerzania możliwości popularnych multimetrów serii 83x. Mały prąd pobierany przez dekoder umożliwia zasilanie go z wewnętrznego stabilizatora ADC multimetru. Za pomocą tej przystawki można zmierzyć indukcyjność cewek i dławików, pojemność kondensatorów bez lutowania ich z płytki. Konstrukcje przystawek pomiarowych do multimetrów, oprócz różnic w rozwiązaniach obwodów i metodach pomiaru określonego parametru, różnią się także zdolnością do pracy z własnego źródła zasilania i bez niego, z wykorzystaniem regulatora napięcia ADC multimetru. Dekodery zasilane stabilizatorem ADC multimetru zdaniem autora są wygodniejsze w użytkowaniu, zwłaszcza „poza domem”. W razie potrzeby można je również zasilić z zewnętrznego źródła 3 V, np. z dwóch ogniw galwanicznych. Oczywiście pojawia się pytanie o prąd pobierany przez taki prefiks, który nie powinien przekraczać kilku miliamperów, ale zastosowanie nowoczesnej podstawy elementu w połączeniu z optymalnym układem rozwiązuje ten problem. Jednak kwestia poboru prądu zawsze była, jest i będzie istotna, szczególnie w przypadku przyrządów pomiarowych z własnym zasilaniem, gdy czas pracy z autonomicznego źródła często determinuje wybór urządzenia. Podczas opracowywania miernika LC główną uwagę zwrócono nie tylko na minimalizację pobieranego prądu, ale także na możliwość pomiaru indukcyjności cewek i dławików, pojemności kondensatorów bez lutowania ich z płytki. Tę możliwość należy zawsze brać pod uwagę przy projektowaniu takich przyrządów pomiarowych. Można podać wiele przykładów, gdy radioamatorzy w swoich projektach niestety nie zwracają na to uwagi. Jeśli np. mierzymy pojemność kondensatora poprzez ładowanie stabilnym prądem, to nawet przy napięciu na kondensatorze większym niż 0,3...0,4 V, bez wylutowania go z płytki często nie da się wiarygodnie określić pojemność. Zasada działania miernika LC nie jest nowa [1, 2], polega ona na obliczeniu kwadratu mierzonego okresu drgań własnych w rezonansowym obwodzie LC, który jest powiązany z parametrami jego elementów przez relacje T = 2π √LC lub LC = (T/2π)2. Z tego wzoru wynika, że zmierzona indukcyjność jest liniowo związana z kwadratem okresu oscylacji przy stałej pojemności w obwodzie. Oczywiste jest, że mierzona pojemność jest również związana z tą samą zależnością liniową przy stałej indukcyjności, a do pomiaru indukcyjności lub pojemności wystarczy przeliczyć okres oscylacji na dogodną wartość. Z powyższego wzoru widać, że przy stałej pojemności 25330 pF lub indukcyjności 25,33 mH dla multimetrów serii 83x minimalna rozdzielczość pomiaru wynosi 0,1 μH i 0,1 pF w przedziałach 0...200 μH oraz 0 ... 200 pF odpowiednio, a częstotliwość oscylacji przy zmierzonej indukcyjności 1 μH wynosi 1 MHz. Przedrostek zawiera generator pomiarowy, którego częstotliwość określa obwód LC oraz w zależności od rodzaju pomiaru - indukcyjność podłączona do gniazd wejściowych cewki lub pojemność kondensatora, jednostka stabilizująca generator napięcie wyjściowe, układ kształtowania impulsów, dzielniki częstotliwości rozszerzające odstępy pomiarowe oraz przetwornicę okresu powtarzania impulsu na napięcie proporcjonalne do jego kwadratu, mierzone multimetrem. Główne cechy techniczne
Błąd pomiaru indukcyjności w zakresie 2 i 20 H zależy od pojemności własnej cewki, jej rezystancji czynnej, namagnesowania szczątkowego obwodu magnetycznego, a pojemność w zakresie 2 i 20 μF zależy od rezystancji czynnej cewki w LC obwodu i ESR (ESR) mierzonego kondensatora. Schemat mocowania pokazano na ryc. 1. W pozycji „Lx” przełącznika SA1 zmierzyć indukcyjność cewki podłączonej do gniazd XS1, XS2, równolegle do której podłączony jest kondensator C1, a w pozycji „Cx” pojemność kondensatora , równolegle z którym połączona jest cewka indukcyjna L1. Na tranzystorach VT1, VT2 montowany jest generator pomiarowy napięcia sinusoidalnego, którego częstotliwość, jak wspomniano powyżej, jest określona przez elementy obwodu LC. Jest to wzmacniacz objęty dodatnim sprzężeniem zwrotnym (POS). Pierwszy stopień wzmacniacza jest montowany według wspólnego układu kolektora (wtórnika emiterowego), ma dużą impedancję wejściową i niską impedancję wyjściową, a drugi - według układu wspólnej bazy (CB) - ma niską impedancję wejściową i wysoka impedancja wyjściowa. Tak więc dobrą zgodność uzyskuje się, gdy wyjście drugiego jest zamknięte wejściem pierwszego. Oba stopnie są nieodwracające, więc to połączenie obejmuje XNUMX% wzmacniacz PIC, co w połączeniu z wysoką impedancją wejściową wtórnika emiterowego i stopniem wyjściowym z OB zapewnia pracę oscylatora z częstotliwością rezonansową obwodu LC w szerokim zakresie częstotliwości.
Rozważmy działanie miernika LC z wzbudnikiem lub kondensatorem podłączonym do gniazd XS1, XS2 „Lx, Cx”. Napięcie z wyjścia generatora jest podawane do wzmacniacza o wysokiej impedancji wejściowej, zmontowanego na tranzystorze VT3, który wzmacnia je pięciokrotnie, co jest niezbędne do normalnej pracy zespołu stabilizacji napięcia wyjściowego generatora. Jednostka stabilizująca jest montowana na diodach VD1, VD2, kondensatorach C3, C5 i tranzystorze VT4. Utrzymuje napięcie wyjściowe generatora na stałym poziomie około 100 mV rms, przy którym można dokonywać pomiarów bez wylutowywania elementów z płytki, a także zwiększa stabilność oscylacji generatora na tym poziomie. Napięcie wyjściowe wzmacniacza, wyprostowane przez diody VD1, VD2 i wygładzone przez kondensator C5, jest podawane do podstawy tranzystora VT4. Gdy amplituda napięcia na wyjściu generatora jest mniejsza niż 150 mV, tranzystor ten jest otwierany przez przepływający przez rezystor R7 prąd bazy, a do generatora podawane jest pełne napięcie zasilania +3 V (napięcie to należy przyłożyć do generatora dla jego niezawodnego rozruchu, a także przy pomiarze indukcyjności 1.. .3 µH). Jeżeli podczas pomiaru amplituda napięcia generatora przekroczy 150 mV, na wyjściu prostownika pojawi się napięcie o polaryzacji zamykającej tranzystor VT4. Zmniejszy się jego prąd kolektora, co doprowadzi do obniżenia napięcia zasilania generatora i przywrócenia amplitudy jego napięcia wyjściowego do zadanego poziomu. W przeciwnym razie następuje proces odwrotny. Napięcie wyjściowe wzmacniacza na tranzystorze VT3 przez obwód C4, C6, R8 jest dostarczane do układu kształtowania impulsów, zmontowanego na tranzystorach VT5 i VT6 zgodnie z obwodem wyzwalającym Schmitta ze sprzężeniem emitera. Na jego wyjściu powstają prostokątne impulsy o częstotliwości generatora, krótkim czasie zaniku (około 50 ns) i wahaniu równym napięciu zasilania. Taki czas opadania jest niezbędny do normalnej pracy liczników dziesiętnych DD1-DD3. Rezystor R8 zapewnia stabilną pracę wyzwalacza Schmitta przy niskich częstotliwościach. Każdy z liczników DD1 - DD3 dzieli częstotliwość sygnału przez 10. Sygnały wyjściowe liczników podawane są na krańcowy wyłącznik pomiarowy SA2. Od ruchomego styku przełącznika w zależności od wybranej granicy pomiaru „x1”, „x102", "x104„prostokątne sygnały impulsowe Uи (Ryc. 2, a) są podawane do konwertera „okresowego napięcia”, zmontowanego na wzmacniaczu operacyjnym DA1.1, tranzystorach polowych VT7-VT9 i kondensatorze C8. Wraz z nadejściem następnego impulsu sygnału o czasie trwania 0,5 T tranzystor VT7 zamyka się na ten czas. Napięcie z dzielnika rezystancyjnego R13R14 (około 2,5 V) jest podawane na nieodwracające wejście wzmacniacza operacyjnego DA 1.1. Stabilne źródło prądu (IT) jest montowane na tym wzmacniaczu operacyjnym i tranzystorze VT9. Prąd IT 140 μA jest ustawiany przez równoległe połączenie rezystorów R16 i R17 przy zwartych stykach przełącznika SA3 (pozycja „x1”) i dziesięciokrotnie mniejszy - 14 μA - przez rezystor R16 w stanie rozwartym (pozycja „x10”).
W momencie nadejścia impulsu o czasie trwania 0,5 T, tranzystor VT8 przez obwód różnicujący C7R15 otwiera się na 5 ... 7 μs, rozładowując w tym czasie kondensator C8, po czym zamyka się, a kondensator C8 zaczyna się ładować ze stabilnym prądem z IT (ryc. 2, b). Pod koniec impulsu tranzystor VT7 otwiera się, zamykając rezystor R13, a prąd IT staje się zerowy. Podczas kolejnego okresu 0,5T napięcie U1 na kondensatorze C8 pozostaje niezmienione do nadejścia kolejnego impulsu i jest równe U1 =UС8 = IIT1xT / (2xC8) \uXNUMXd K1xT, gdzie K1 = IIT1/(2хС8) - stały współczynnik. Z tego wyrażenia wynika, że napięcie na naładowanym kondensatorze C8 jest proporcjonalne do okresu T przychodzących impulsów. W tym przypadku napięcie 2 V odpowiada maksymalnej wartości mierzonego parametru na każdej granicy pomiaru. Kondensator jest podłączony do wejścia wzmacniacza buforowego na wzmacniaczu operacyjnym DA1.2 ze wzmocnieniem jednostkowym, którego prąd wejściowy jest znikomy (kilka pikoamperów) i nie wpływa na rozładowanie (i ładowanie) kondensatora C8 . Z wyjścia wzmacniacza buforowego trafia do kolejnego przetwornika - „napięciowo-prądowego” do wzmacniacza operacyjnego DA2.1. Na tym wzmacniaczu operacyjnym i rezystorach R18-R21 montowany jest inny IT (IT2). Prąd tego IT jest określony napięciem wejściowym dostarczonym na lewe wyjście rezystora R18 zgodnie z obwodem i jego rezystancją, a znak zależy od tego, który z rezystorów (w naszym przypadku jest to R18 lub R20) jest włączony w wejściu. IT jest ładowany na kondensator C9. Podczas działania impulsu wejściowego o czasie trwania 0,5 T tranzystor VT10 jest otwarty, a napięcie U2 na kondensatorze C9 wynosi zero (ryc. 2, c). Pod koniec impulsu tranzystor zamyka się, a kondensator zaczyna się ładować prądem stałym z napięcia dostarczonego do rezystora R18 ze wzmacniacza buforowego do wzmacniacza operacyjnego DA1.2. Jak widać na schemacie (ryc. 2, c), napięcie na kondensatorze rośnie liniowo w postaci piły, aż do pojawienia się kolejnego impulsu po czasie 0,5 T. Zanim się pojawi, napięcie na kondensatorze osiągnie wartość U2max =UС9maks = IIT2xT / (2xC9) \uXNUMXd UC8xT/(2xR18xC9) = K2xUC8xT = K1x K2xT2, gdzie K1, K.2 - stałe współczynniki; Do2 = 1/(2xR18xC9). Z wyrażenia tego wynika, że amplituda napięcia na kondensatorze C9 jest proporcjonalna do kwadratu okresu przychodzących impulsów, czyli zależy liniowo od zmierzonej indukcyjności lub pojemności. Takie przekształcenie „do kwadratu okresu” jest logicznie zrozumiałe nawet bez powyższego wyrażenia, ponieważ napięcie na kondensatorze C9 zależy liniowo jednocześnie zarówno od okresu, jak i od napięcia na wejściu IT, które również zależy liniowo od okresu. W tym przypadku napięcie U2max równe 2 V odpowiada maksymalnej wartości mierzonego parametru na każdej granicy pomiaru. Do kondensatora C9 podłączone jest wejście wzmacniacza buforowego do wzmacniacza operacyjnego DA2.2. Z jego wyjścia napięcie piłokształtne, zredukowane do wymaganego poziomu przez dzielnik R22R23, podawane jest na wejście „VΩmA” multimetru (złącze XP2). Wbudowany obwód całkujący RC multimetru, podłączony do wejścia ADC (stała czasowa 0,1 s) oraz zewnętrzny - R22C12 wygładzają impulsy piłokształtne do wartości średniej dla okresu, który jest równy jednej czwartej amplituda. Tak więc, przy amplitudzie „piły” na złączu XP2 „VΩmA” równej 0,8 V, napięcie na wejściu ADC multimetru wynosi 200 mV, co odpowiada górnej granicy pomiaru napięcia stałego na granicy 200 mV. Prefiks montowany jest na płycie wykonanej z włókna szklanego laminowanego obustronnie. Schemat PCB pokazano na ryc. 3, oraz rozmieszczenie elementów na nim - na ryc. 4.
Zdjęcia płytki drukowanej pokazano na ryc. 5, 6. Pin XP1 „NPNC” - pasujący do złącza. Piny XP2 „VΩmA” i XP3 „COM” - od uszkodzonych sond testowych do multimetru. Gniazda wejściowe XS1, XS2 - złączka śrubowa 350-02-021-12 DINKLE serii 350. Przełączniki suwakowe: SA1 - SS12D07; SA2, SA3 - serie MSS, MS, IS, takie jak odpowiednio MSS-23D19 (MS-23D18) i MSS-22D18 (MS-22D16). Cewka L1 jest własnej roboty, zawiera około (do określenia podczas ustawiania) 160 zwojów drutu PEV-2 0,2, nawiniętych w czterech odcinkach po 40 zwojów na pierścieniowym rdzeniu magnetycznym o wymiarach 10x6x4,5 wykonanym z ferrytu 2000NM1, 2000NM3 lub N48 (EPCOS). Ferryty tych gatunków mają niski współczynnik temperaturowy przenikalności magnetycznej. Zastosowanie ferrytów innych marek np. N87 spowoduje zwiększenie błędu pomiaru pojemności przy zmianie temperatury już o 5...10 оC.
Kondensatory C1, C8 i C9 - wyjście filmowe importowane na napięcie 63 V (np. WIMA, EPCOS). Odchylenie pojemności kondensatorów C8, C9 nie powinno przekraczać 5%. Reszta - do montażu natynkowego: C2, C10, C11 - rozmiar 0805; C4, C6, C7 - 1206; tlenek C3, C5, C12 - tantal B. Wszystkie rezystory o wielkości 1206. Rezystory R13, R14, R16-R21 należy stosować z tolerancją nie większą niż 1%, a rezystory R18, R20 i R19, R21 należy dobierać z multimetr z jak najmniejszymi rezystancjami w każdej parze. Często do wyboru wystarczy pakiet taśm z 10 ... 20 rezystorami serii E24 o pięcioprocentowej klasie dokładności. Tranzystory VT1 -VT5 muszą mieć współczynnik przenoszenia prądu co najmniej 500, VT6 - od 50 do 200. Tranzystory BSS84 są wymienne na IRLML6302, a IRLML2402 na FDV303N. W przypadku innej wymiany należy wziąć pod uwagę, że napięcie progowe tranzystorów nie powinno przekraczać 2 V, rezystancja otwartego kanału nie powinna przekraczać 0,5 oma, a pojemność wejściowa nie powinna przekraczać 200 pF przy napięcie dren-źródło 1 V. Mikrowzmacniacze operacyjne AD8542ARZ są wymienne, na przykład MSR602 lub domowy QF1446UD4A. Wskazane jest wybranie tego drugiego przez zerowe napięcie polaryzacji nie większe niż 2 mV, aby zmniejszyć błąd pomiaru, gdy jego wynik nie przekracza 10% ustawionego limitu. Liczniki dziesiętne 74HC4017D szybkiej logiki można zastąpić podobnymi licznikami z serii 4000B firmy NXP (PHILIPS) - HEF4017B. Nie należy używać podobnych mierników innych firm, zwłaszcza krajowych K561IE8. Przy napięciu zasilania 3 V częstotliwość wejściowa 1 MHz z generatora pomiarowego dla takich liczników jest zbyt wysoka, a czas zaniku impulsu na ich wejściu (50 ns) jest krótki. Mogą nie „odczuć” takiego sygnału. Wnioski kondensatorów C8, C9, idące do wspólnego przewodu, są lutowane po obu stronach płytki drukowanej. Podobnie lutowane są wyprowadzenia przełącznika SA3 oraz wyprowadzenia wychodzące ze styku ruchomego SA2, a także wtyki XP1-XP3. Co więcej, XP2 i XP3 są mocowane w pierwszej kolejności przez lutowanie, a następnie wiercony jest otwór „na miejscu” i lutowana jest wtyczka XP1. Kawałki ocynowanego drutu są wkładane w otwory podkładek w pobliżu źródła tranzystora VT10 i rezystora R14 i lutowane z obu stron. Przed zamontowaniem na mikroukładach DD2, DD3 pin 4 należy wygiąć lub usunąć. Podczas pracy z miernikiem LC przełącznik rodzaju pracy multimetru ustawiony jest w pozycji do pomiaru napięcia stałego na granicy „200mV”. Granice pomiarowe miernika LC odpowiadające pozycjom przełączników SA2, SA3 podano w tabeli.
Kalibrację miernika LC przeprowadza się w zależności od dostępności niezbędnych przyrządów i kwalifikacji. W najprostszym przypadku potrzebna będzie cewka o dokładnie znanej indukcyjności, której wartość jest zbliżona do odpowiedniej granicy pomiaru, oraz ten sam kondensator o zmierzonej pojemności. Aby wyeliminować błąd pojemności wejściowej miernika LC, pojemność kondensatora musi wynosić co najmniej 1800 pF (na przykład 1800 pF, 0,018 μF, 0,18 μF). Dekoder jest najpierw podłączany do autonomicznego zasilacza o napięciu 3 V i mierzony pobierany prąd, który nie powinien przekraczać 3 mA, a następnie podłączany do multimetru. Następnie ustaw przełącznik SA1 w pozycji „Lx” i podłącz cewkę o znanej indukcyjności do gniazd XS1, XS2 „Lx, Cx”. Przełączniki SA2 i SA3 są ustawione na odpowiednią granicę i osiągają odczyty na wskaźniku, które są liczbowo równe indukcyjności (przecinek wskaźnika nie jest brany pod uwagę), podłączając w razie potrzeby dodatkowy kondensator C1 o dodatkowej pojemności do 3300 pF równolegle. Kondensatory C1, C8, C9 posiadają na płytce drukowanej podkładki do rozlutowywania dodatkowe wielkości 0805 do montażu natynkowego. Dokładniejsza korekta odczytów jest możliwa poprzez zmianę rezystancji rezystora R22 lub R23 w małych granicach. Podobnie miernik LC jest kalibrowany podczas pomiaru pojemności, ale odpowiednie odczyty na wskaźniku są ustawiane poprzez zmianę liczby zwojów cewki L1. Podczas pomiaru pojemności z przedrostkiem należy wziąć pod uwagę jego pojemność wejściową, która w próbce autora wynosi 41,1 pF. Ta wartość jest wyświetlana na wskaźniku multimetru, jeśli ustawisz przełącznik SA1 w pozycji „Cx”, a SA2 i SA3 w pozycji „x1”. Podczas zmiany topologii płytki drukowanej połączenia zacisków kondensatorów C8 i C9 z zaciskami tranzystorów VT9 i VT10 muszą być wykonane oddzielnymi przewodami. Przedrostek może służyć jako generator stałych częstotliwości o kształcie sinusoidalnym i prostokątnym. Sygnał sinusoidalny o napięciu 0,1 V jest usuwany z emitera tranzystora VT3, prostokątna amplituda 3 V - z ruchomego styku przełącznika SA2. Pożądane częstotliwości uzyskuje się poprzez podłączenie kondensatorów o odpowiedniej pojemności do wejścia dekodera w pozycję „Cx” przełącznika SA1. Rysunek PCB w formacie Sprint Layout 5.0 można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/08/Lc-metr.zip. literatura
Autor: S. Glibin
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Telefon komórkowy osadzony w zębach ▪ Android 5.0 spodziewany jest w drugim kwartale 2012 roku. ▪ 2-portowy adapter magistrali konwergentnej PCIe 3.0 ▪ Loon by Google - globalny system dostępu do Internetu
▪ sekcja serwisu Odbiór radia. Wybór artykułów ▪ artykuł Nagrywanie kilku kanałów telewizyjnych jednocześnie. sztuka wideo ▪ artykuł Dlaczego mamy pieprzyki? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Logistyka magazynów regionalnych. Opis pracy ▪ artykuł Prosta antena telewizyjna. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua | |||||||||||||||||||||||||||||
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony