English version

Mě?i? induk?ností

     úvod: Tento mě?i? induk?nosti umo?ňuje mě?it induk?nost v ?irokém rozmezí 10uH - 2H. Funguje jako doplněk pro digitální voltmetr nebo multimetr. Digitální multimetr lze toti? dnes sehnat pod 100K?, ale mě?i? induk?ností je u multimetr? vzácnost a vyskytuje se pouze u těch nejdra??ích.
     Popis ?innosti: Základem tohoto jednoduchého mě?i?e je ?estinásobny Schmitt?v obvod 74HCT14. Induk?nost mě?ené cívky se odvozuje od doby, na kterou se po p?eklopení oscilátoru udr?í napětí na cívce nad ur?enou hranicí, danou spodním prahem Schmittu. Změna rozsah? se provádí změnou frekvence oscilátoru. IO2a tvo?í oscilátor s p?epínatelnou frekvencí. P?epíná se jednak C5a-d a také P1a-d. Trimry P1a a? P1d slou?í ke kalibraci p?íslu?nych rozsah?. IO2b slou?í jako invertor, IO2c a IO2d jako zesilova? proudu. Tyto t?i invertory oddělují mě?ící ?ást od oscilátoru, aby nedocházelo k jeho ovlivňování. St?ída oscilátoru je cca 25%. V okam?iku, kdy se vystup IO2c-d dostane do log. 1, na cívce se indukuje plné napájecí napětí 5V. Toto napětí následně exponenciálně klesá a blí?í se k nule. Je snímáno invertorem IO2e. Vystup je je?tě invertován obvodem IO2f, aby měl správnou polaritu. Na vystupu IO2f se objeví log. 1 od chvíle, kdy se p?eklopil oscilátor do log. 1, do chvíle, ne? napětí na cívce klesne pod spodní práh Schmittu. Délka pulzu na vystupu IO2f je úměrná induk?nosti mě?ené cívky. Vystupní filtr R4, C6, R6, C7 p?evádí st?ídu na napětí. To je potom změ?eno digitálním voltmetrem (multimetrem) nastavenym na rozsah 200mV. Napájecí napětí mě?i?e je stabilizováno obvodem 7805 nebo 78L05 na 5V, proto?e má zásadní vliv na p?esnost. Kondenzátor C4 je nutno umístit co nejblí?e k IO2. Odběr mě?i?e je jen cca 4 - 8mA a lze ho jednodu?e napájet z desti?kové baterie 9V.
     úpravy: Obvod je inspirován zapojením mě?i?e se 74HC132, ktery se vyskytuje v témě? toto?né podobě na asi deseti r?znych webech :), viz literatura. Toto bezhlavě kopírované zapojení v?ak trpí ?patnou p?esností a dal?ími nedostatky. Proto jsem se rozhodl pro jeho úpravu. Do obvodu jsem za?adil RD ?lánek (D1 a R3), ktery umo?ňuje zotavení induk?nosti. Bez něj je toti? induk?nost zablokována ochrannou diodou na vstupu snímacího Schmittu (anoda na zemi, katoda na vstupu) a nestíhá se mezi jednotlivymi cykly zotavovat. Z?stává v ní zbytkovy proud, obvod se p?ed dal?ím cyklem neustálí a mě?ení je zna?ně ovlivněno. P?vodní zapojení také zbyte?ně obsahuje dvouvstupová hradla, která je lep?í nahradit invertory. Ukázalo se, ?e je lep?í pou?ít obvod z ?ady HCT, ne? HC. Ten má oba prahy umístěné ní?e a nesymetricky. St?ída oscilátoru se změní z 50% na 25%, co? je vhodněj?í (cívka není pod proudem zbyte?ně dlouho a má více ?asu na zotavení). Ni??í práh je také vhodněj?í pro mě?ení malych induk?ností. Ni??í práh a st?ída odstraní i dal?í neduhu p?vodního zapojení: P?i p?íli? velké induk?nosti paradoxně ukazoval nulu namísto "1 _ _ _". Bylo to zp?sobeno tím, ?e na velké induk?nosti p?i st?ídě 50% se vytvo?í témě? obdélníkovy pr?běh s maximem na 2,5V, co? v?bec nesta?í k p?eklopení obvodu ?ady HC. U obvodu ?ady HCT se tento problém nevyskytuje. K buzení cívky jsou spojeny 2 invertory paralelně, co? zvy?í zatí?itelnost, sní?í vnit?ní úbytky a tím také p?ispěje k p?esnosti. Obvod ?ady HCT a ni??í st?ída zajistí také men?í spot?ebu. Na schématech v uvedené literatu?e vět?inou úplně chybí blokovací kondenzátory p?ed a za 7805 (!!!). Zde se jedná o C1 a? C4. Zjistil jsem, ?e vyu?ítí rozsahu 200mV poskytne mnohem lep?í p?esnost, ne? rozsah 2V, proto?e mě?ení na rozsahu 2V vy?aduje práci s dlouhymi impulzy (do 40%) a obvod RL (R2 a Lx) by se nestihl p?ed dal?ím cyklem ustálit. V kombinaci s chybějící D1 a R3 to m??e znamenat chybu a? desítky %. S děli?em R4, R5 obvod pracuje s vystupními impulzy se st?ídou do 20%. Zjistil jsem, ?e nulovací trimr (viz literatura) nemá smysl, proto?e vystupní napětí invertor? p?i log. 0 je zcela zanedbatelné. P?vodní zapojení měla jen 1 - 2 rozsahy. Já jsem pou?il 4 rozsahy, aby bylo mo?no mě?it i vět?í induk?nosti. Vy??í rozsahy pou?ívají ni??í frekvence - proto je pou?it dvoustupňovy filtr.
     O?ivení: Ka?dy rozsah je nutno nakalibrovat podle známé induk?nosti. Ta by měla byt nejlépe v hodnotě 50 - 90% daného rozsahu, tedy zobrazení "1000" - "1800". Kalibrace ka?dého rozsahu se provede nastavením p?íslu?ného trimru P1a a? P1d tak, aby mě?idlo ukazovalo správnou hodnotu. Kdyby se vám neda?ilo mě?i? nakalibrovat, změňte hodnotu R1, hodnotu p?íslu?ného P1a-d nebo C5a-d. Jednotlivé rozsahy jsou uvedeny v tabulce ní?e. Pokud nepot?ebujete mě?it induk?nosti v tak velkém rozmezí, lze některé rozsahy vypustit.
     Literatura:
pandatron.cz/?99&meric_civek
freecircuitdiagram.com/2009/05/12/inductance-meter-circuit
xtronic.org/circuit/digital-inductimeter-for-multimeter
electro2.webs.com/Inductance%20Meter.GIF
elektroarea.blogspot.com/2010/03/rangkaian-pengukur-induktansi.html
qsl.net/va3iul/Homebrew_RF_Circuit_Design_Ideas/Inductance_meter_using_DVM.gif
cqham.ru/projects/inductance_meter.jpg
geocities.ws/k7hkl_arv/K7HKL_Inductance_Meter.png


Obr. 1 - Schéma jednoduchého p?esného mě?i?e induk?ností pro multimetr.


Obr. 2 - úprava mě?i?e pro jednoduchy p?epína?. Vyhodou je, ?e není nutno pou?ít dvojity p?epína?, nevyhodou je zbyte?né zatí?ení invertoru nevyu?itymi větvemi RC a nutnost pou?ít více odpor?.


Obr. 3 - Zjednodu?ení kalibrace. Po této úpravě sta?í nakalibrovat jen jeden rozsah, ostatní budou odvozeny. Touto úpravou v?ak zna?ně utrpí p?esnost, proto?e nelze nakalibrovat ka?dy rozsah zvlá??, projeví se odchylky C5a-d, parazitní kapacity, apod.


Pr?běhy v obvodu.

Rozsah Max. hodnota P?evodOrienta?ní pracovní frekvence
I.2mH10uH/mV30kHz
II.20mH100uH/mV3kHz
III.200mH1mH/mV300Hz
IV.2H10mH/mV30Hz
Rozsahy mě?i?e a p?evod.


Vyvoj obvodu v kontaktním poli


Pr?běh oscilátoru se 74HC14 (vlevo) a se 74HCT14 (vpravo)


Brou?ákovy obrazec pod IO2 (74HCT14).


Deska DPS mě?i?e.


P?epína? rozsah? Pr1 (C1a-d p?ímo na něm).


Hotovy vnit?ek mě?i?e.


Mě?i? v krabi?ce.


Mě?ení induk?nosti. K p?ipojení multimetru se hodí samice konektoru, ktery se pou?ívá na p?ipojení sí?ového napětí na desky monitor? nebo ATX zdroj?.


Testování rozsah? mě?i?e induk?ností pomocí repro. Jsou dob?e sly?et frekvence 300Hz a 3kHz, 30Hz je sly?et slabě a 30kHz v?bec.



zpět na hlavní stránku
手机捕鱼游戏