X.  Измерения или простые приборы.


    Х.3 Измеритель индуктивности / генератор до 2 МГц.


Изготовление такого измерителя индуктивности нельзя назвать серьезным занятием. Скорее всего это радиолюбительское развлечение на субботу - воскресенье.

 

   Начало - на этой странице.

   Итак, измеритель сделан, крышка закрыта. Теперь есть несколько вариантов.

  Обычный - перемерять все индуктивности в своем доме и у знакомых.

  Продвинутый - собрать все индуктивности и перемерять на промышленном измерителе. После этого сделать то же самое, только на этом измерителе индуктивности.

  Но все это убивает большое количество времени, которого, обычно, не хватает.

  Поэтому "мы пойдем другим путем".


    Особенность.

  Данная схема одну неприятную особенность, которая видна на фотографии. Без индуктивности, на выходе измерителя зависает небольшое отрицательное напряжение. В данном случае - 10,7 mV. Зависит, в основном, от температуры. Если быть более точным, то на экране напряжение рождаемое обратным током германиевого диода (Д9Б) при напряжении 5 Вольт. "Плавает" в диапазоне от 5 до 15 mV. Это конечно неприятно, но с этим можно жить. Тем более, что при подключении перемычки, вместо индуктивности, это напряжение уходит в "0", и на точность измерений не влияет. Положительный момент заключается в том, что по этому напряжению можно судить подключена индуктивность или нет. Если привыкнуть, то это, очень даже, удобно. 


    Предварительная проверка.

  Найти схему, даже в журнале "Радио" и сразу ее сделать - это не работает. Ее необходимо проверить или смоделировать. Можно, конечно, сделать это на компьютере, с помощью какого-нибудь Х-Када. Но существует более простой и "натуральный" способ. На детском конструкторе, фотография которого ниже, это делается значительно скорее и "в живую". (Надо отдать должное человеку, который придумал эту игрушку, в особенности за способ подключения проводов! Это работает, на все 100!)


  Макетирование схемы не берет больше 20-ти минут. Еще час на поиск "нюансов". И день, иногда больше, на то, что бы схема заработала "как надо". Плюс - детали которые есть, а не те, которые надо...

  В результате схема немного меняется. Было - стало на следующей картинке.


  Точность и линейность была проверена именно на макете схемы.


    Тестовая катушка или продолжаем развлекаться.

  Не надо быть "продвинутым" радиолюбилелем, что бы знать, что индуктивность катушки, напрямую, зависит от количества витков. Поэтому, для проверки, была изготовлена "специальная" катушка на "секретном" сердечнике. Именно это "чудо" Вы можете видеть на фотографии. Отсутствие керамического сердечника и посеребренного провода совершенно не сказывается на её работоспособности. Все работает по формуле индуктивность - количество витков.

  Опять же. Что и как проверять каждый выбирает сам. Лично меня интересовало какую минимальную индуктивность я могу измерить, линейность шкалы и предсказуемость результата измерений. То есть, на сколько этому прибору можно доверять или найти разницу между тем, что видим и тем, что имеем на самом деле.

  Надеюсь, что идея проверки понятна. То есть, к схеме подключаем тестовую индуктивность. Один виток, два витка, три ... и так до последнего витка. Снимаем показания вольтметра переносим на график. Я это сделал на макете, без предварительной калибровки. Вот, что получилось.


  По горизонтали - витки, по вертикали - напряжение в миллиВольтах.

  В общем, если не искать "сало в колбасе", то имеем линейное преобразование витки - напряжение - индуктивность.

  На единицах mV ситуация не меняется. На графике, те же измерения, только на заниженной частоте генератора.

  Результат - хороший. Имеем линейное преобразование индуктивность - напряжение в диапазоне 0 - 0,6 Вольт.

  В статье журнала "Радио", автор настаивал на применении германиевых диодов (Д2 или Д9, когда как). Конечно, кремниевые диоды имеют большее падение напряжения в открытом состоянии. Обычно 0,6 Вольт и 0,4 Вольт для диодов Шоттки. Германиевые - только 0,2 Вольт. Теоретически это должно, на что то влиять.

  С кремниевыми диодами я то же проверил. То есть, вместо Д9Б был установлен 1N4748 или подобный быстродействующий кремниевый диод. Не так, что бы я заметил разницу, или она была сколько-нибудь существенной. На результат измерений это не влияет.

  Единственная разница - с германиевым диодом тестер показывает отрицательное напряжение при отключенной индуктивности. С кремниевым, он "помигивает" знаком "-", показывая, что отрицательное напряжение есть, но очень маленькое.


    Заканчиваем.

  Последнее, что можно сделать, это проверить готовый измеритель в работе. Методика проверки та же. Результат на фотографии.



  Смотрим, что мы имеем.
  Режим измерения - 100mV/мкГн. С перемычкой, вместо индуктивности, прибор показывает 2,6 mV, что можно принять за внутреннюю индуктивность плюс индуктивность провода. На первом витке - 7,2 mV, что соответствует 0,072 мкГн. Дальше, каждый виток добавляет от 2,5 до 4 mV и так до 113 mV на 30-м витке (1,13 мкГн). Линейность преобразования наглядно показана на графике.
 

    Результат.

  Прежде всего, такая схема, таки да, работает. Она позволяет измерять индуктивность катушек от 0,2 мкГн. Именно с этого значения индуктивности прибор входит в линейный режим, когда напряжение на выходе прямо пропорционально величине индуктивности.




    О деталях.


  Микросхема генератора - любая из серии КМОП. На 176-й серии работать будет, на 561-й - лучше, на CD4001(В), CD4011(В) будет работать (еще лучше). Шесть инверторов в одном корпусе, то же подходят. На 155 серии, работать, то же, будет. Меняются только резисторы обратной связи и два последних элемента включаются не параллельно, а последовательно. Транзистор - высокочастотный. Точнее любой, тк низкочастотных транзисторов, сейчас, днем с огнем не найдешь. 2N2222, C945, S9014 ... все с частотой под 250 МГц. А КТ315 найти все сложнее и сложнее. Но может это и к лучшему. Диод - можно поставить германиевый, но и кремниевый будет работать. Резисторы и конденсаторы должны, хоть немного соответствовать схеме (плюс-минус 50%). Стабилизатор напряжения, 7805 "живет" в схеме, только потому, что я не нашел подходящего стабилитрона. Подойдет любой. Учитывайте только, что максимальное напряжение питания для микросхемы - 15 Вольт. Блок питания - любой. Лишь бы там был трансформатор и выпрямитель. Остальное фильтруется на входной емкости 1000 мкФ.



    В заключение.

  Если Вы собрались делать подобный измеритель, то можете использовать схему из журнала "Радио", мою или какую-нибудь еще. В и-нете их сотни. Это не имеет значения. Важно, что принцип, заложенный в обе схемы - правильный. Остальное, это реализация.



   Схема простейшего радиоприемника, при изготовлении которого помогает измеритель индуктивности,  будет находиться здесь. Покрывает 110 - 135 МГц, АМ. Он уже сделан и слушает погодный канал местного аэропорта.  Не так, что бы у меня не было нормального радиоприемника, который делает то же самое. Просто приятно было повозиться, а еще приятнее было, когда все начало работать :)

  Страница еще не написана, но здесь ее будущий адрес.



11.5.2011  SKootS

_

 
 
Make a Free Website with Yola.