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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor LC. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Me gustaría sugerir un medidor LC con lectura directa. Esta sonda, a pesar de su sencillez, tiene grandes capacidades. Te permite medir:
Se ensambla un generador sobre los elementos DD1 y DD2, cuyo elemento de temporización es la capacitancia o inductancia medida. Sobre los elementos DD3 y DD4 se monta un divisor de frecuencia con un coeficiente de división máximo de 16777211. Toda la escala de la sonda incluye 25 valores que se diferencian entre sí en un factor de 2. Cuando la sonda funciona, se determina visualmente qué frecuencia de parpadeo del LED es la más cercana a 1 Hz. Las lecturas opuestas son el resultado de la medición. El diodo VD2 protege el dispositivo de la polaridad inversa de la fuente de alimentación. Medición de capacitancia. Antes de realizar la medición, el condensador debe descargarse. Coloque el interruptor S1 en posición abierta (medición de capacitancia). Dependiendo de la precisión requerida, la medición se puede realizar de tres maneras. especificaciones:
Método 1. El condensador a medir se conecta a las sondas de la sonda (no es necesario soldarlo fuera del circuito) y se determina qué LED parpadea con una frecuencia de aproximadamente 1 Hz. El valor de la capacitancia se lee en la escala opuesta. Método 2. Para una medición más precisa de la capacitancia, debe hacer todo como en el método 1, simplemente mire el LED que parpadea con una frecuencia superior a 1 Hz, cuente el número de parpadeos en 10 s y calcule la frecuencia de parpadeo. dividiendo el número contado por 10. Indicación frente a este LED, divida por la frecuencia resultante. El resultado será el valor de la capacitancia del condensador. Método 3. Para determinar la capacitancia con mayor precisión, puede utilizar un osciloscopio o un frecuencímetro. Además, cuando se utiliza un osciloscopio, también se puede evaluar la calidad del condensador que se está probando (determinar la tangente de pérdida). Después de conectar un osciloscopio o un medidor de frecuencia a las sondas de la sonda, debe tocar el condensador que se está probando con las mismas sondas. Si el capacitor tiene pérdidas bajas, entonces el oscilograma se verá como se muestra en la Fig. 2a. Para pérdidas grandes, el oscilograma se verá como en la Fig. 2b. Determine el valor del período T y use la fórmula (1) para calcular la capacitancia del capacitor: C=T/40-5*10-9 (F). (una) Al reparar equipos de radio, es suficiente medir la capacitancia del capacitor usando el método 1. Si el valor de capacitancia obtenido es menor que el valor nominal indicado en el capacitor en 2 o más veces, dicho capacitor debe ser reemplazado.
Medida de inductancia. La inductancia, al igual que la capacitancia, se puede medir de tres formas. Método 1. Es similar al método 1 para medir capacitancias. Sólo es necesario cerrar el interruptor S1. Método 2. Similar al método 2 para medir capacitancias de capacitores. Cambie S1 a la posición para medir la inductancia (cerrado). Método 3. Similar al método 3 para medir capacitancias. Calculamos la inductancia usando la fórmula. L \u40d 2 * T (H), (XNUMX) y el tipo de oscilogramas para bobinas con pérdidas altas y bajas se muestra en la Fig. Para y 3b respectivamente. Los valores de las capacitancias de los condensadores y las inductancias de las bobinas con pérdidas, determinados mediante una sonda, contendrán un error: cuanto mayores sean estas pérdidas.
Medición de la frecuencia de la señal. La sonda le permite medir la frecuencia de una señal de nivel TTL, siempre que la fuente de alimentación de la sonda esté aislada galvánicamente de la fuente de alimentación del circuito que se está probando. El interruptor S1 debe colocarse en la posición para medir la inductancia. Toque el cable común con una sonda y la fuente de señal con la otra. Frente al LED que parpadea a una frecuencia de aproximadamente 1 Hz, lea la lectura de frecuencia de la señal. Para determinar con mayor precisión la frecuencia, puede utilizar el método 2. Determinación de la tangente de pérdidas de condensadores. La tangente de pérdida (tan d) se puede determinar con precisión utilizando un osciloscopio. Método 1. Para hacer esto, debe conectar un osciloscopio y el capacitor que se está probando a las sondas de prueba. Si el oscilograma se parece a la Fig. 2b, el condensador tiene pérdidas cuya magnitud se puede calcular. Un condensador con pérdidas se puede reemplazar por un circuito equivalente: un condensador y una resistencia de pérdida conectados en serie. Entonces la tangente de pérdida es igual a: tg d = Rp/Xc = Rp/(2*pi*f*C), (3) donde Rп - resistencia a la pérdida (Ohm); Xc - reactancia del condensador (Ohmios); f es la frecuencia a la que opera el condensador (Hz); C es la capacitancia del condensador (F). Para esta sonda: Rp \u0,03d Arriba / 4 (ohmios). (cuatro) Arriba: medido con un osciloscopio, según la Fig. 2, b. Al conectar un condensador a la sonda, el período T, teniendo en cuenta la resistencia de pérdida Rп, es igual a: T \u3,33d 12 * (5-Rp) * (C + 10 * 9-5) (s) (XNUMX) Si se sustituye Rp=0 en esta fórmula, entonces se obtiene la fórmula (1). Método 2: Mida la capacitancia del capacitor usando una sonda. Si la sonda muestra una capacitancia que es 2 o más veces menor que la clasificación del capacitor (marcada en ella), este capacitor tiene una gran resistencia a pérdidas Rп y, en consecuencia, una gran tg d. Luego, de acuerdo con la fórmula (5), se puede encontrar la resistencia a la pérdida. Los resultados del cálculo se resumen en la tabla:
La línea superior de la tabla muestra el múltiplo de las lecturas de la sonda (cuántas veces la capacitancia del capacitor es menor que la capacitancia indicada en el cuerpo del capacitor). La línea inferior muestra la resistencia de pérdida correspondiente. Determinación del factor de calidad de los inductores.. Determine la inductancia de la bobina L1. Con un óhmetro (preferiblemente digital), mida la resistencia activa de la bobina R. Calcule la reactancia a una frecuencia determinada. XL= 2*pi*f*L (ohmios), (6) donde XL es la reactancia de la bobina (Ohm); f - frecuencia de funcionamiento (Hz); L - inductancia de la bobina (H). El factor de calidad del inductor se calcula mediante la fórmula; Q=XL/R. (7) En esta sonda, las lecturas se notan en Q> 11.
Determinación de la permeabilidad magnética de un núcleo de ferrita. Consideremos tres tipos de núcleos (Fig. 4). Calculemos los valores necesarios para determinar la permeabilidad magnética de los núcleos. 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+c)+3/2*a (13) SM \u14d a * b (XNUMX) Las fórmulas (9) y (10) se utilizan para un anillo, (11) y (12) para un núcleo en forma de U, y (13) y (14) para un núcleo en forma de W. Todas las dimensiones de las fórmulas (9)...(14) se toman en centímetros. Enrolle al menos 15 vueltas de cable (a granel) sobre el núcleo y mida la inductancia resultante con una sonda (para un núcleo en forma de W, las vueltas deben enrollarse según el tamaño a). La permeabilidad magnética efectiva del núcleo se calcula mediante la fórmula ue=(L*lM)/(u0*n2*SM) (15) donde L es la inductancia de la bobina enrollada en este núcleo (H); lm es la longitud de la línea de campo magnético promedio (cm); SM - área de la sección transversal del circuito magnético (cm2); u0 - permeabilidad magnética al vacío (u0=4*pi*10-9 alto/cm); n es el número de vueltas. Detección de espiras en cortocircuito. Para determinar la presencia de espiras en cortocircuito en bobinas enrolladas en núcleos en forma de anillo, en forma de U y en forma de W, es necesario comparar la inductancia medida por la sonda y la calculada: L=u0*ue*n2*Sм/lм, (16) donde ue es la permeabilidad magnética efectiva de los materiales de ferrita (indicada en ellos). Si se desconoce, se puede determinar como se describe anteriormente. Si la inductancia determinada por la sonda es 2 o más veces menor que la calculada, entonces la bobina tiene espiras en cortocircuito. Detalles. Las fórmulas (1, 2, 4, 5) son correctas solo para una sonda ensamblada en microcircuitos 74HC00. Si el generador de sonda se ensambla en microcircuitos de otras series, incluidas las domésticas, los factores de corrección aparecerán en las fórmulas. Al elegir microcircuitos debes recordar que:
El autor probó microcircuitos de las series K155, K555, K531, K131, KR1533, 7400, 74LS00, 74NS00. El microcircuito KR1533LAZ cumplió mejor con todos los requisitos. Su oscilación de voltaje a través de las sondas fue de aproximadamente 0,02 V. Pero debido a esto resultó ser demasiado sensible a las interferencias y las interferencias de las manos. Fue necesario aplicar medidas especiales que redujeron drásticamente el rango de medición. El K155LAZ IC tuvo una gran oscilación de voltaje, que abrió las uniones p-n incluso de transistores y diodos de silicio. K555LAZ abrió uniones pn solo de transistores y diodos de germanio. Entonces, de estas series, lo mejor es usar el chip 74HCOO. Es insensible a las interferencias y a las interferencias de las manos y no abre uniones pn ni siquiera en transistores y diodos de germanio. Además, tiene un bajo consumo energético. Para los contadores, también es mejor utilizar microcircuitos de la serie CD74HCT4040, porque Son de bastante alta frecuencia, tienen una corriente de salida suficiente para que los LED brillen bien y consumen poca energía. La tensión de alimentación debe estabilizarse. Se selecciona como 4,4 V. A la hora de elegir la tensión de alimentación hay que recordar que cambiarla conlleva un cambio en los coeficientes en las fórmulas (1, 2, 4, 5), y por tanto afecta las lecturas de la sonda. Al cambiar Un, puede cambiar el rango de valores medidos en una dirección u otra. Cambiar el voltaje de suministro también afecta la sensibilidad de la sonda a los condensadores con pérdidas. Si lo disminuyes, la sensibilidad disminuye, si lo aumentas, aumenta. Los LED de la sonda son cualquiera, rojos. No es necesario instalarlos todos, pero instálelos, por ejemplo, uno a la vez. Es cierto que el paso de escala aumentará. Ajuste. La sonda se coloca sobre una tabla de 105x30 mm. La escala de la sonda se calcula de acuerdo con las fórmulas 1 y 2 y corresponde a la realidad solo cuando se usa un microcircuito 74НСОО y una tensión de alimentación de 4,3 V. Es aconsejable instalar el microcircuito DD2 en el enchufe, porque Si accidentalmente toca con la sonda un condensador no descargado que está bajo alto voltaje, el microcircuito puede quemarse. Por tanto, es necesario descargar los condensadores antes de realizar la medición. Los cables de las sondas deben tener una longitud mínima, ya que Incluso una inductancia muy pequeña de las sondas afecta su rendimiento. En la versión del autor, la longitud de una sonda (incluido el cable) es de 22 cm y la otra de 10 cm. Autor: S.Volodko, Gomel.
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