Схема измерителя индуктивности: ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

   Эта схема измерителя индуктивности построена с использованием микросхемы 74HC14. Измерителем тут будет стрелочный индикатор. Схема, при всей своей простоте, действительно работает замечательно. Измеритель индуктивности откалиброван в нашем случае для 0-100 мкГн, так как это наиболее популярный диапазон.

Принципиальная схема индуктометра на 74HC14


   Аналоговый метод измерения ограничивает его точность, но при самостоятельной намотке катушек для различных радиосхем его хватает.

Принцип действия индуктометра


   Принцип работы схемы заключается в том, что если вы генерируете импульсы постоянной частоты и амплитуды, а затем передаёте сигнал через низкочастотный фильтр, в результате чего напряжение постоянного тока будет пропорционально индуктивности.

   Частота импульса устанавливается генератором на триггерах Шмидта и состоит из сопротивления обратной связи (2k потенциометр и 3.9k постоянный резистор). 1000 пФ конденсатора на землю, и элементами триггера Шмидта. Ширина импульса пропорциональна индуктивности и обратно пропорциональна сопротивлению. Эта схема подойдёт только для широкополосных катушек. Индуктивности с железными или ферритовыми сердечниками, в следствии высокой проницаемости ферритов, не могут быть точно измерены. Схема вполне линейна, вы можете убедиться в этом, взглянув на график:

   Схема подключается к вольтметру с милливольтным измерением, имеющим высокое входное сопротивление, так как устройство не имеет буфера на выходе. Для упрощения конструкции измерителя индуктивности, можно собрать его на металлизированной стороне макетной плате. Все соединения, в том числе земляные соединения, должны быть короткие. Провод будет добавлять значение к измеряемой индуктивности, так что держите его предельно коротким.

Калибровка измерителя индуктивности


   Процедура настройки проста: подключите аккумулятор и цифровой вольтметр, подключите известную катушку или дроссель, а затем отрегулируйте потенциометр, пока не получите нужного значения на шкале. Например, используйте 1 мкГн индуктивность и отрегулируйте потенциометр так, чтобы получить 100 мВ на милливольтметре. На фото — измерение 33 мкГн промышленного дросселя.

   Генератор с указанными значениями радиоэлементов работает на частоте 173 КГц. Если у вас существенно отличные частоты, попробуйте изменить частоту генератора вышеуказанными компонентами.

Originally posted 2019-07-13 05:03:32. Republished by Blog Post Promoter

Простой измеритель индуктивности — приставка к цифровому мультиметру » Журнал практической электроники Датагор


Практически каждый, кто увлекается электроникой, будь то начинающий, или опытный радиолюбитель, просто обязан иметь в своём арсенале приборы для измерений. Наиболее часто приходится измерять, конечно же, напряжение, ток и сопротивление. Чуть реже, в зависимости от специфики работы, — параметры транзисторов, частоту, температуру, ёмкость, индуктивность.

Сейчас в продаже имеется множество недорогих универсальных цифровых измерительных приборов, так называемых мультиметров. С их помощью можно измерять практически все вышеназванные величины. За исключением, пожалуй, индуктивности, которая очень редко встречается в составе комбинированных приборов. В основном, измеритель индуктивности — это отдельный прибор, также его можно встретить совместно с измерителем ёмкости (LC — метр).

Содержание / Contents

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Обычно, измерять индуктивность приходится нечасто. В отношении себя я бы даже сказал — очень редко. Выпаял, например, с какой-нибудь платы катушку, а она без маркировки. Интересно же узнать, какая у неё индуктивность, чтобы потом где-нибудь применить.

Или сам намотал катушку, а проверить нечем. Для таких эпизодических измерений я посчитал нерациональным приобретение отдельного прибора. И вот я начал искать какую-нибудь очень простую схему измерителя индуктивности. Особых требований по точности я не предъявлял, — для любительских самоделок это не столь важно.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

В качестве средства измерения и индикации в схеме, описанной в статье, применяется цифровой вольтметр с чувствительностью 200 мВ, который продаётся в виде готового модуля. Я же решил использовать для этой цели обычный цифровой мультиметр UNI-T M838 на пределе измерения 200 мВ постоянного напряжения. Соответственно, схема упрощается, и в итоге приобретает вид приставки к мультиметру.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

Я не буду повторять описание работы схемы, всё вы можете прочитать в оригинальной статье (архив внизу). Скажу только немного о калибровке.

В статье рекомендуется следующий способ калибровки (для примера первого диапазона).
Подключаем катушку с индуктивностью 100 мкГ, движком подстроечного резистора P1 устанавливаем на дисплее число 100,0. Затем подключаем катушку с индуктивностью 15 мкГ и тем же подстроечником добиваемся индикации числа 15 с точностью 5%.

Аналогично — в остальных диапазонах. Естественно, что для калибровки нужны точные индуктивности, либо образцовый прибор, которым необходимо измерить имеющиеся у вас индуктивности. У меня, к сожалению, с этим были проблемы, так что нормально откалибровать не получилось. В наличии у меня есть десятка два катушек, выпаянных из разных плат, большинство из них без какой-либо маркировки.

Их я измерил на работе прибором (совсем не образцовым) и записал на кусочках бумажного скотча, которые прилепил к катушкам. Но тут ещё проблема и в том, что у любого прибора тоже есть какая-то своя погрешность.

Есть ещё один вариант: можно использовать программу

LIMP, хорошо описанную на Датагоре. Из деталей нужен всего один резистор, два штеккера и два зажима. Также нужно научиться пользоваться данной программой, как пишет автор, измерения «требуют определённой работы мозга и рук». Хотя точность измерений здесь тоже «радиолюбительская», у меня получились вполне сравнимые результаты.

Плату разработал в Sprint Layout, берите в разделе файлов. Размеры получились небольшие. Подстроечные резисторы применил б/у, отечественные. Переключатель диапазонов на три положения — от какой-то старой импортной магнитолы. Можно, конечно, применить другие типы, просто подкорректируйте файл печатной платы под свои детали.

Провода к «бананам» и «крокодилам» берём покороче, чтобы уменьшить вклад их индуктивности при измерениях. Концы проводов припаиваем непосредственно к плате (без разъёмов), и в этом месте фиксируем каплей термоклея.Корпус можно изготовить из любого подходящего материала. Я применил для корпуса кусок пластикового монтажного короба 40×40 из отходов. Подогнал под размеры платы длину и высоту короба, получились габариты 67×40×20.

Сгибы в нужных местах делаем так. Нагреваем феном место сгиба до такой температуры, чтобы пластик размягчился, но ещё не плавился. Затем быстро прикладываем к заранее подготовленной поверхности прямоугольной формы, сгибаем под прямым углом и так держим до тех пор, пока пластик не остынет. Для быстрого остывания лучше прикладывать к металлической поверхности.

Чтобы не получить ожогов, используйте рукавицы или перчатки. Сначала рекомендую потренироваться на небольшом отдельном куске короба.

Затем в нужных местах делаем отверстия. Пластик очень легко обрабатывается, так что на изготовление корпуса уходит мало времени. Крышку я зафиксировал маленькими шурупами.
На принтере распечатал наклейку, сверху заламинировал скотчем и приклеил к крышке двусторонней «самоклейкой».

Измерения производятся просто и быстро. Для этого подключаем мультиметр, устанавливаем на нём переключателем
DC 200 mV
, подаём питание около 15 Вольт на измеритель (можно нестабилизированное — стабилизатор есть на плате), крокодилами цепляемся за выводы катушки. Переключателем диапазонов L-метра выбираем нужный предел измерений.
Первый диапазон
Второй диапазон
Третий диапазон
С помощью программы LIMP
Второй диапазон
Третий диапазон
С помощью программы LIMP
Другим прибором

Этот прибор у меня появился уже после изготовления L-метра. Точность этого прибора 0,01 мГ, им хорошо измерять большие индуктивности. А данным измерителем — малые, так как на больших пределах у него возрастает погрешность. В итоге я нашёл компромисс и остался доволен.

Достоинства схемы: простота, доступные и недорогие детали, малые размеры, быстрота измерений.

Недостатки схемы: нужны дополнительно мультиметр и внешний блок питания, несколько сложная и непонятная калибровка (особенно, когда нечем калибровать), невысокая точность измерений, маловат верхний предел.

Я считаю, что этот простой измеритель индуктивности может быть полезен начинающим радиолюбителям, а также тем, у кого не хватает средств на покупку дорогостоящего прибора.

Применение данного измерителя оправдано в тех случаях, когда к точности измерений абсолютных значений индуктивности не предъявляется строгих требований.

Измеритель может, например, пригодиться для контроля индуктивности обмоток при намотке дросселей сетевых фильтров, подавляющих синфазные помехи. При этом важна идентичность двух обмоток дросселя, чтобы не допустить насыщение сердечника.

1. Статья. В помощь радиолюбителю. Выпуск 10. Информационный обзор для радиолюбителей / Сост. М.В. Адаменко. — М.: НТ Пресс, 2006. — С. 8.

2. Первоисточник: Jednoduchэ mйř ič indukč nosti // Konstrukč nн elektronika A Radio. — 2002. — №1. — S. 5.

3. Полезная программа, статья с Датагора: LIMP — программный измеритель RCL

В архиве статья из книги, схема и печатка.
🎁L-metr.7z  750.85 Kb ⇣ 118

Спасибо за внимание!

 

Схема измерителя индуктивности » Паятель.Ру


Прибор, схема которого показана на рисунке позволяет измерять индуктивности в пределах от 0,5 мкГн до 1,2 Гн. в десяти поддиапазонах. Численное значение индуктивности отсчитывается по линейной шкале микроамперметра, на шкале которого нанесена оцифровка 0-1200 и 0-600. Погрешность измерений (без учета погрешности микроамперметра) не превышает 2%.


В основе принципа измерения лежит классическая формула расчета частоты резонанса колебательного контура f=25330/LC. (частота выражена в герцах, индуктивность в микрогенри и емкость в пикофарадах). При емкости. равной 25330 пф индуктивность в контуре обратно пропорциональна квадратурезонансной частоты и фактически равна квадрату периода: L=1/f=Т2.

Прибор состоит из измерительного генератора на транзисторах VT1…VT5, частота которого определяется емкостью конденсаторов С1 и С2 (в сумме составляют 25330 пф) и измеряемой индуктивностью, подключаемой к контактам Х1 и Х2. Затем следует триггер Шмитта на транзисторах VT6 и VT7, делитель частоты на десятичных счетчиках и частотомера на транзисторах VT9, VT12 и операционных усилителях.

Измерительный генератор собран на транзисторах VT1 и VT2 Генератор широкополосный, и его выходное напряжение для разных частот отличается, для стабилизации выходного напряжения служит измеритель выходного напряжение на диодах VD1 и VD2 и каскад на транзисторе VT4, который поддерживает выходное напряжение на определенном уровне. При подключении на входе индуктивности 1 мкГн частота выходных синусоидальных
колебаний равна 1 Мгц, при индуктивности 2 Гн — 700 гц.

Выходное напряжение генератора с эмиттера VT3 поступает на триггер Шмитта на транзисторах VT6 и VT7 и преобразуется им в прямоугольные импульсы, которые поступают на делитель частоты на трех десятичных счетчиках. В зависимости от выбранного переключателем S1.1 диапазона коэффициент деления делителя частоты изменяется.

С выхода делителя импульсы поступают на вход частотомера (фактически — преобразователя квадрата периода в постоянное напряжение). Формирователь прямоугольные импульсы преобразует в пилообразные с плавным фронтом и крутым спадом, амплитуда которых постоянна, а длительность прямо-пропорциональна периоду импульсов на выходе делителя частоты. После усреднения этого напряжения получается постоянный ток, пропорциональный квадрату длительности пилообразных импульсов, то есть квадрату периода.

Происходит это так. Импульсы, поступающие с выхода делителя частоты через конденсатор С14 периодически открывают тринистор VS1. С приходом каждого импульса конденсатор С15 моментально разряжается через открытый тринистор и тринистор закрывается. С этого момента С15 начинает заряжаться стабильным коллекторным током VT10.

Так как зарядный ток стабилен напряжение на конденсаторе возрастает линейно и ко времени спада импульса достигает значения U1 =[UбR22/(R22+R23)-Uэбt1]/RkC15, где U6 напряжение на эмиттере VT11, Uэб — напряжение эмиттер-база VT10, И — длительность импульса, Rk дифференциальное сопротивление коллекторного перехода VT10. Это напряжение сохраняется на конденсаторе до прихода следующего импульса.

Как видно из схемы, импульсы с выхода делителя частоты поступают и на базу транзистора VT12. В течении времени t1 пока заряжается конденсатор С15, транзистор VT12 открыт, поэтому напряжение на С16 близко к нулю. С наступлением паузы между импульсами этот транзистор закрывается и в течении времени t2 конденсатор С16 заряжается от источника стабильного тока на операционном усилителе А1.

Режим зарядки определяется напряжением на эмиттере VT11, которое все время поддерживается на уровне U1. К концу периода напряжение на С16 возрастает до уровня U2=U1t2/R27C16. Зарядный ток прямо пропорционален напряжению U2, которое пропорционально периоду Т.

Для соблюдения высокой точности измерения нужно чтобы отклонение суммы конденсаторов С1+С2 от 25330 пф, С15 от 0,204 мкф, и суммы С16+С20 от 0,069 мкф не превышало двух процентов. Кроме того желательно, чтобы эти конденсаторы имели минимальный ТКЕ. Емкость С19 зависит от параметров стрелочного индикатора и при максимальном токе отклонения 500 мкА должна быть 100 мкф (при токе 50 мкА -10 мкф).

Настройка

Настройка прибора заключается в калибровке. Для этого переключатель устанавливают в положение 60 мГн и от генератора подают на входные зажимы сигнал частотой 5 кгц. Изменяя сопротивление подстроечного резистора R32 устанавливают стрелку прибора на отметку «40 мГн». Затем увеличивают частоту генератора до 10 кгц и следят за показаниями прибора, стрелка должна переместиться на деление «10 мГн».

Теперь установите предел «600 мГн» и понизив частоту генератора до 2 кгц подстроечным резистором R33 установите стрелку прибора на отметку 250 мГн. И наконец, в поддиапазоне «1,2 мГн» при частоте сигнала генератора 1 кгц подстройкой R34 установите стрелку прибора на деление 1 мГн.

В приборе можно использовать операционные усилители К140УД7, К140УД708. Электромагнитное реле типа РЭС47 на 15-20В. Для питания прибора нужно использовать стабилизированные источники.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ


   Представляем очередное самодельное устройство для арсенала радиолюбителя — очень точный LC метр на микроконтроллере PIC16F628A. Эта конструкция немного отличается от других схем аналогичных измерителей, найденных в интернете. В основе LC метр своеобразный частотомер с LC осциллятором, частота которого колеблется в зависимости от измеряемой величины L или C, и в результате вычисляется. Точность частоты до 1 Гц.

Схема измерителя индуктивности и ёмкости на PIC16F628A

   Реле RL1 используется для выбора L или C режима. Счетчик работает на основе четырех базовых уравнений. Для обоих неизвестных L и C, уравнения 1 и 2 являются общими. Можно использовать любые реле на 5 В — будет нормально работать. Работа реле заключается только в выборе режима измерения L или C.

Калибровка прибора

   При подаче питания произойдёт автоматическая калибровка. Рабочий режим по умолчанию — индуктивность. Подождите несколько минут для прогрева, затем нажмите кнопку «zero«, чтобы заставить произойти повторную калибровку. Дисплей должен теперь показать ind = 0.00.  Теперь подключите известное значение индуктивности, например 10uH или 100uH. LC-метр должен показать точное значение (с точностью до +/- 10% погрешности). Теперь нужно настроить счетчик, чтобы достичь результата в районе +/- 1%. Для этого на схеме есть 4 перемычки Jp1 ~ Jp4. Jp1 и Jp2 добавляют + и — значение. После настройки контроллер будет помнить калибровку до тех пор, пока вы не измените её снова.

   Если вы все равно не получите идеального значения, подключитесь частотомером к Jp3, чтобы увидеть значение F1. Он будет показывать около 503292 Гц с 100uH и конденсатором 1nF. Или присоединитесь к Jp4, чтобы увидеть F2. Если не показывает ничего, это означает, что ваш генератор не работает. Проверьте монтаж платы. А тут архив с прошивкой измерителя L-C.


Поделитесь полезными схемами


КАК СДЕЛАТЬ ГЛУШИЛКУ

     Как сделать самому постановщик помех, для нейтрализации громкого шума от нехороших соседей? Предлагаемая глушилка предназначена для локального подавления сигналов ТВ и FM радио. Хочу сразу напомнить, что за постановку искусственных помех штраф на 20-70 минималок, с конфискацией технических средств ст. 139-3 КОАП РФ.



ЭЛЕКТРОЗАЖИГАЛКА

    Простой высоковольтный преобразователь, на выходе которого образуется высокое напряжение в виде электрических разрядов. Напряжение этих разрядов может достигать нескольких десятков тысяч вольт, но сила тока слишком мала, поэтому никакой опасности из себя такая зажигалка не представляет.


РАДИОЖУЧОК СВОИМИ РУКАМИ

   Номиналы деталей не желательно отклонять, поскольку чистые 70 метров жук пробивает именно с такими номиналами деталей. Резистор который ограничивает ток микрофона (на схеме резистор без надписи) подбираем в пределах от 5 до 10 килоом. 


Измеритель индуктивности — приставка к мультиметру. | Дневник радиолюбителя

В этой статье я делюсь идеей приставки к мультиметру для измерения индуктивности катушек.

Необходимость в такой приставке у меня появилась, когда я экспериментировал с преобразователями напряжения для питания светодиодов от солнечных элементов. Один из удачных вариантов я описал в статье, ссылку смотрите в конце.

Во время экспериментов выходило так, что схема собранная по книжке не работает! Потом я понял что дело было в трансформаторе блокинг-генератора. Брал не тот феррит, не тот провод — индуктивность другая и генератор не запускается!

Конечно методом научного тыка, раза с 10-го мне удалось подобрать трансформатор, но на это ушло куча времени. Возникла необходимость как то измерить индуктивность катушек и трансформаторов.

Собирать какое-то сложное устройство ради пары измерений в год не хотелось. Сделать бы какую то простую приставку к мультиметру. И я стал думать. Паять мостовую схему сложно.

А что если измерить сопротивление катушки на переменном токе? Это можно сделать если подать напряжение с генератора на резистивно-индуктивный делитель, напряжение на его выходе будет прямо пропорционально реактивному сопротивлению, а следовательно индуктивности катушки. Uвых = Uвх*R/XL, XL = 2 Pi*f*L;

Схема измерителя индуктивности.

Схема измерителя индуктивности.

И вот родилась схема. В основе схемы мой любимый LM358 простой и дешевый сдвоенный ОУ общего назначения. На одной половине собран генератор синуса по схеме с мостом Вина. Диоды служат стабилизаторами напряжения и обеспечивают большую устойчивость.

Вторая половинка служит буферным усилителем-повторителем с К = 2 по схеме неинвертирующего усилителя. Это нужно для того, чтобы измерительная цепь не влияла на генератор.

С помощью R4 R5 можно изменять коэффициент усиления и тем самым напряжение на выходе. А оно определяет наклон передаточной характеристики и позволяет «подогнать» выходной сигнал в диапазон.

На выходе усилителя стоит RL делитель напряжения. Частота генератора — 16 кГц выбрана так, что сопротивление катушки 1 мH на этой частоте составляет 100 Ом. Чтобы получить на выходе 1 мВ переменного напряжения нужно рассчитать сопротивление резистора R6. Итак, Uвых = Uвх*R6/XL; R6 = Uвых*XL/Uвх. Поставив данные получаем R6 = 3,05*100/0,001= 305 кОм.

Аналогично можно рассчитать делитель для других диапазонов. Вот данные тестирования устройства. Видно что зависимость линейна и отклонения от нее невелики.

Передаточная характеристика прибора

Передаточная характеристика прибора

Кстати, эта схема может измерять и емкость! Для этого вместо R6 ставим измеряемый конденсатор а R6 вместо индуктивности!

Схема измерения емкости

Схема измерения емкости

Единственно почему я пока не реализовал эту схему в «железе», это двухполярное питание. Это неудобно, так что схему придется дорабатывать.

Итак пишите свое мнение по поводу моей идеи, ставьте лайки если понравилась, подписывайтесь на канал!

Кстати, обещанная ссылка 🙂

Простой и недорогой измеритель индуктивности

EDN 2007, Апрель 12

Эта схема плюс частотомер позволяет измерять индуктивность.

При отсутствии дорогой измерительной аппаратуры схема, изображённая на рисунке 1, предлагает простой и быстрый альтернативный метод измерения индуктивности. Применение этого метода позволяет убедиться, что величина проверяемой индуктивности находится близко от значения, указанного на её маркировке, а так же позволяет определить характеристики неизвестных индуктивностей. Этой схемой можно проверить большинство индуктивностей, применяемых в блоках питания и в высокочастотных схемах.

Рис. 1.

Схема содержит двухкаскадный усилитель с общими эмиттерами, который является ненасыщенным триггером с перекрёстными связями. Один каскад с общим эмиттером инвертирует фазу сигнала, а два таких каскада формируют неинвертирующий усилитель с обратной связью с усилением, обеспечивающим регенерацию. Без подключения измеряемой индуктивности L регенерация происходит при постоянном токе, и схема ведёт себя как бистабильный триггер, находящийся в одном из двух возможных положений. При подключении индуктивности уменьшается положительная обратная связь по постоянному току, до величины, лежащей ниже уровня регенерации. Таким образом регенерация может происходить только на переменном токе, и схема становится астабильным генератором.

Если не давать транзисторам войти в насыщение, то их скорость переключения возрастёт, так как время рассасывания зарядов будет минимальным. Хотя практически любые типы высокочастотных, малосигнальных ВЧ транзисторов обеспечивают адекватную скорость переключения, но при использовании низкочастотных приборов снизится нижний предел измеряемых индуктивностей. Частота колебаний на выходе схемы обратно пропорциональна измеряемой индуктивности, так что для измерений можно использовать частотомер или осциллограф.

На рисунке 2 изображени форма сигнала при подключённой индуктивности равной примерно 100 мкГн. Частота генерации зависит от постоянной времени L/R, включающей измеряемую индуктивность и резисторы RL и RR. Период колебаний прямо пропорционален индуктивности и для полупериода он составляет THALF=L/100. Полный период будет в два раза больше, TFULL=L/50. Преобразовав это выражение, получим L=50*TFULL. Частота обратно пропорциональна индуктивности: fOSC=50/L. Применение частотомера позволяет измерять индуктивность как L=50/fOSC.

Рис. 2.

Конечная скорость переключения схемы составляет примерно 10 наносекунд, что ограничивает нижний диапазон измерений величиной 1 мкГн. Для измерения небольшой индуктивности её следует подключить последовательно с индуктивностью большего номинала, произвести измерение, потом измерить значение большей индуктивности и вычесть её значение из первого измерения.

Хотя схема не ограничивает верхний диапазон измеряемых индуктивностей, но при превышении индуктивностью критического значения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), величина которого равна примерно 70 Ом, схема прекратит генерацию и перейдёт в бистабильный режим. Схема позволяет измерять значения индуктивности всех катушек и обмоток трансформаторов за исключением небольших, низкочастотных устройств с сердечниками из железа, имеющих высокое ESR. Для большей точности измерений следует применять частотомеры с низкой входной ёмкостью.

Одиночный NiCd (никель-кадмиевый) или NiMH (никель-металлгидридный) перезаряжаемый элемент обеспечивает питание схемы. Он имеет достаточно плавный разряд, что улучшает точность измерений. При работе схема потребляет примерно 6 мА.

Эл Датчер, Consulting Engineer, Paulsboro, NJ;
Под редакцией Чарьза Смолла и Брэда Томпсона

BACK

В помощь радиолюбителю. Выпуск 12 [Вильямс Никитин] (fb2) читать онлайн | КулЛиб

Цвет фоначерныйсветло-черныйбежевыйбежевый 2персиковыйзеленыйсеро-зеленыйжелтыйсинийсерыйкрасныйбелыйЦвет шрифтабелыйзеленыйжелтыйсинийтемно-синийсерыйсветло-серыйтёмно-серыйкрасныйРазмер шрифта14px16px18px20px22px24pxШрифтArial, Helvetica, sans-serif»Arial Black», Gadget, sans-serif»Bookman Old Style», serif»Comic Sans MS», cursiveCourier, monospace»Courier New», Courier, monospaceGaramond, serifGeorgia, serifImpact, Charcoal, sans-serif»Lucida Console», Monaco, monospace»Lucida Sans Unicode», «Lucida Grande», sans-serif»MS Sans Serif», Geneva, sans-serif»MS Serif», «New York», sans-serif»Palatino Linotype», «Book Antiqua», Palatino, serifSymbol, sans-serifTahoma, Geneva, sans-serif»Times New Roman», Times, serif»Trebuchet MS», Helvetica, sans-serifVerdana, Geneva, sans-serifWebdings, sans-serifWingdings, «Zapf Dingbats», sans-serif

Насыщенность шрифтажирныйОбычный стилькурсивШирина текста400px500px600px700px800px900px1000px1100px1200pxПоказывать менюУбрать менюАбзац0px4px12px16px20px24px28px32px36px40pxМежстрочный интервал18px20px22px24px26px28px30px32px

Составитель:

Никитин Вильямс Адольфович «В помощь радиолюбителю» Выпуск 12 (Электроника своими руками)

Глава 1 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

1.1. Мини-тестер

Жердев А. [1]
Миниатюрный тестер, собранный по схеме, приведенной на рис. 1, состоит из вольтметра постоянных и переменных напряжений и омметра.

Рис. 1. Принципиальная схема мини-тестера
В качестве стрелочного прибора РА1 используется микроамперметр типа М476 с током полного отклонения стрелки 125 мкА, который применяется в аудиомагнитофонах для установки уровня записи. Сопротивления добавочных резисторов R10 и R11 обеспечивают полное отклонение стрелки микроамперметра при подаче на клемму X11 постоянного напряжения 0,5 В, а на клемму Х9 напряжения 2,5 В благодаря добавочному резистору R7. Резисторы R1-R6 служат для получения пределов измерения 5, 25, 50, 250 и 1000 В при соответствующем использовании клемм Х6, Х5, Х4, Х3 и Х2. Измерения постоянного напряжения производятся при подключении перемычки между клеммами Х9 и Х7. Для измерения переменного напряжения схема содержит выпрямитель с удвоением напряжения, собранный на диодах VD1 и VD2 и конденсаторах С1 и С2. Для отклонения стрелки микроамперметра на всю шкалу при подаче на клемму Х9 эффективного значения переменного напряжения 2,5 В используется добавочный резистор R8. Для измерения напряжений, превышающих 2,5 В, используется перемычка между клеммами Х8 и Х7 и те же клеммы Х2-Х6, что и при измерениях постоянных напряжений, с теми же пределами измерений. Для включения омметра используется ключ SA1. Резистор Rx, сопротивление которого необходимо измерить, подключается между клеммой «Общ» и одной из клемм Х13-Х18. Если сопротивление резистора Rx составляет, например, 100 кОм и он подключен к клемме Х15, к батарее GB1 оказывается присоединено последовательное соединение резисторов R18, R17, R16, R15 и Rx. При этом падение напряжения на резисторе Rx оказывается равным:
Это напряжение поступает на вход составного эмиттерного повторителя, собранного на транзисторах VT1, VT2. С выхода эмиттерного повторителя напряжение такой же величины поступает на вольтметр через добавочный резистор R9, сопротивление которого выбрано так, что в точке соединения R9 и R10 оказывается напряжение 0,5 В, что соответствует полному отклонению стрелки микроамперметра. В связи с чрезвычайно малым током базы транзистора VT1, резисторы R14, R13 и R12 на работу схемы не влияют. Если поочередно в качестве Rx подключать резисторы разных сопротивлений, можно отградуировать шкалу прибора. Остальные элементы схемы имеют следующее назначение. Резистор R19 обеспечивает необходимую утечку конденсатора С1. Резистор R10 с конденсатором С3 образуют фильтр нижних частот для гашения пульсаций выпрямленного напряжения. Диоды VD3, VD4 защищают стрелочный прибор от возможных перегрузок.

1.2. Омметр с линейной шкалой

Серебров Н. [2]
Принцип измерения сопротивлений этим прибором состоит в том, что пропускается стабильный ток через измеряемый резистор и образующееся на нем падение напряжения измеряется вольтметром. Принципиальная схема омметра приведена на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой
Рассмотрим работу прибора при положении переключателей, показанном на схеме. Питание омметра осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В через сетевой трансформатор Т1. Напряжение вторичной обмотки II выпрямляется диодным мостиком VD2-VD5, сглаживается конденсатором С2 и стабилизируется микросхемой DA1. Стабилизированное микросхемой DA1 напряжение 12 В проходит с вывода 2 микросхемы через подстроечный резистор R1, резистор R2, контакты переключателя пределов измерения SA1, контакты переключателя рода работ SA2 и измеряемый резистор, подключенный к клеммам X1 и Х2, на общий провод. Ток в этой цепи определяется резисторами R1 и R2, сопротивление которых значительно больше, чем у измеряемого резистора. Поэтому изменение его сопротивления в широких пределах не влияет на протекающий через него ток. Падение на нем напряжения измеряется вольтметром, собранным на резисторе R10 и микроамперметре РА1. В связи с тем, что ток в цепи постоянен и не зависит от сопротивления измеряемого резистора, падение на нем напряжения прямо пропорционально сопротивлению этого резистора, и пригодна шкала микроамперметра, имеющая 100 делений. Если переключить SA2 в положение, при котором SA2.1 разомкнется, a SA2.2 замкнется, включится режим калибровки, вместо измеряемого в схему включится эталонный резистор R3 и подстроечным резистором R1 стрелку вольтметра нужно будет установить на последнее деление шкалы. На двух других пределах измерения производятся аналогично. Резисторы R3, R6 и R9 должны точно соответствовать указанным номиналам. Стабилитрон VD1 и конденсатор С3 служат для защиты стрелочного прибора от перегрузок и резких бросков стрелки. В качестве трансформатора можно использовать выходной трансформатор кадров от старых ламповых телевизоров ТВК-110А, ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2. Используется та из вторичных обмоток, которая намотана более толстым проводом (сопротивление которой меньше). Чертеж печатной платы с установленными на ней элементами схемы показан на рис. 3.

Рис. 3. Печатная плата омметра с линейной шкалой

1.3. Измеритель индуктивности с линейной шкалой

Устименко С. [3]
Иногда в радиолюбительских условиях необходимо измерить индуктивность высокочастотной катушки, но приборы, обладающие такой возможностью (куметры), встречаются достаточно редко. Предлагаемый прибор позволяет измерять индуктивности катушек на трех пределах измерения — 30, 300 и 3000 мкГн с точностью не хуже 2 % от значения шкалы. На показания не влияют собственная емкость катушки и ее омическое сопротивление. Принцип действия прибора состоит в измерении энергии, накопленной в магнитном поле катушки за время протекания через нее постоянного тока. Принципиальная схема измерителя приведена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема измерителя индуктивности
На элементах 2И-НЕ микросхемы DD1 собран генератор прямоугольных импульсов, частота повторений которых определяется емкостью конденсатора C1, С2 или С3 в зависимости от включенного предела измерений переключателем SA1. Эти импульсы через один из конденсаторов С4, С5 или С6 и диод VD2 поступают на измеряемую катушку Lx, которая подключена к клеммам XS1 и XS2. После прекращения очередного импульса во время паузы за счет накопленной энергии магнитного поля ток через катушку продолжает протекать в том же направлении через диод VD3, его измерение осуществляется стрелочным прибором РА1. Конденсатор С7 сглаживает пульсации тока. Диод VD1 служит для привязки уровня импульсов, поступающих на катушку. При налаживании прибора необходимо использовать три эталонные катушки с индуктивностями 30, 300 и 3000 мкГн, которые поочередно подключаются вместо L1, и соответствующим переменным резистором R1, R2 или R3 стрелка прибора устанавливается на максимальное деление шкалы. Во время эксплуатации измерителя достаточно выполнять калибровку переменным резистором R4 на пределе измерения 300 мкГн, используя катушку L1 и включив выключатель SB1. Питание микросхемы производится от любого источника напряжением 5 В. Чертеж печатной платы с установленными на ней элементами схемы показан на рис. 5.

Рис. 5. Печатная плата измерителя индуктивностей

1.4. Измеритель емкости на ИМС

Соловьев О. [4]
Этот миниатюрный прибор позволяет измерять емкость конденсаторов в пределах от 30 пФ до 3 мкФ на пяти поддиапазонах. Используется общеизвестный принцип сбалансированного моста переменного тока с питанием от генератора. Особенность схемы этого измерителя состоит в том, что генератор и мост объединены и собраны на одной интегральной микросхеме. Принципиальная схема измерителя приведена на рис. 6.

Рис. 6. Принципиальная схема измерителя емкости
Четыре элемента 2И-НЕ в этой схеме имеют несколько цепей обратной связи. Положительная частотно-независимая обратная связь осуществлена с вывода 6 на вывод 2. Две цепи частотно-зависимой обратной связи выполнены с вывода 8 через верхнюю по схеме часть резистора R3 и резистор R2 на вывод бис вывода 8 через нижнюю по схеме часть резистора R3 и резистор R4 — на вывод 1. Частотная зависимость этих цепей объясняется наличием одного из конденсаторов С1-С5, включенного переключателем диапазонов SA1, и конденсатора, емкость которого необходимо измерить, подключенного к клеммам XS1 и XS2. При балансе моста схема прекращает генерировать колебания, на выводе 3 создается устойчивый уровень логического нуля и в результате зажигается светодиод HL1. Такого состояния добиваются регулировкой переменного резистора R3, а по шкале его лимба производится отсчет емкости. В связи с тем, что конденсаторы С1-С5 являются эталонными, необходимо их емкости подобрать таким образом, чтобы они отличалась от указанных на схеме значений не более чем на 2 %. Шкалу переменного резистора необходимо отградуировать с помощью набора конденсаторов, емкости которых известны. Питание прибора осуществляется либо от батареи 3336Л, либо от трех гальванических элементов типоразмера АА или ААА.

1.5. Генератор 3Ч

Нечаев И. [5]
Предлагаемый генератор звуковой частоты вырабатывает синусоидальные колебания частотой от 25 Гц до 25 кГц в трех поддиапазонах: 25-250, 250-2500, 2500-25000 Гц при коэффициенте нелинейных искажений (клирфакторе) не более 0,3 % и напряжении генерируемого сигнала на выходе 1,5 В. Питание генератора постоянным стабилизированным напряжением 15 В осуществляется от любого источника, способного отдать ток до 30 мА. Принципиальная схема генератора показана на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная схема звукового генератора
Генератор собран по классической схеме с использованием моста Вина на операционном усилителе DA1 типа К140УД8А. Выход микросхемы (вывод 7) подключен к базе транзистора VT2, который используется в схеме эмиттерного повторителя, нагруженного резисторами R13 и R14. С эмиттера транзистора сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя (вывод 4) через мост Вина. Последовательное плечо этого моста образовано резистором R9, R10 или R11 и конденсатором С3.2, а параллельное плечо — резистором R3, R4 или R5 и конденсатором С3.1. По этой цепи осуществляется положительная обратная связь, благодаря которой происходит генерация синусоидальных колебаний такой частоты, на которую настроен мост Вина. Эта частота определяется произведением сопротивлений резисторов моста на емкости конденсаторов:
где частота f выражается в герцах, сопротивления R — в омах, емкости С — в фарадах. При этом сопротивления резисторов и емкости конденсаторов в обоих плечах должны быть одинаковыми, например R3 = R9, С3.1 = С3.2. Таким образом, для изменения частоты генерации в качестве элемента настройки могут быть выбраны либо оба резистора, которые должны быть переменными и в любом положении иметь одинаковые сопротивления, либо оба конденсатора, что удобнее, так как промышленностью выпускаются двухсекционные агрегаты конденсаторов переменной емкости для радиоприемников. Сдвоенные же переменные резисторы обладают худшей идентичностью сопротивлений в разных положениях ротора. С части нагрузки эмиттерного повторителя, переменного резистора R14 снимается выходной сигнал генератора и через разделительный конденсатор С4, отделяющий постоянную составляющую напряжения, поступает на клемму «Выход 1:1». Резисторы R15 и R16 образуют декадный выходной делитель для получения сигнала на клемме «Выход 1:10» уровнем в 10 раз меньшим, чем на основном выходе. Для поддержания постоянной амплитуды генерируемого сигнала, что обеспечивает хорошую форму сигнала и малый клирфактор, служит цепь отрицательной обратной связи с выхода эмиттерного повторителя на инвертирующий вход операционного усилителя (вывод 3). В эту цепь входят полевой транзистор VT1, диод VD1, переменный резистор R7 и другие детали. Печатная плата размерами 50х83 мм представлена на рис. 8.

Рис. 8. Печатная плата звукового генератора

1.6. Простой RC-генератор

Шушурин В. [6]
Этот очень простой генератор собран всего на одном транзисторе с минимальным числом компонентов. Его можно использовать в качестве сигнализатора, если к форме генерируемых им колебаний не предъявляется строгих требований. Принципиальная схема генератора приведена на рис. 9.

Рис. 9. Принципиальная схема простого генератора
Транзистор выполняет функции усилителя звуковой частоты по схеме с общим эмиттером и резистором нагрузки в цепи коллектора (R6), но с его коллектора усиленный сигнал подается в цепь базы через трехзвенный частотный фильтр, состоящий из резисторов R1, R2, R3, R5 и конденсаторов С1, СЗ, С4. Благодаря этому фильтру на определенной частоте осуществляется сдвиг фазы сигнала, необходимый для выполнения условий генерации, а эта обратная связь становится положительной. Конденсатор С2 — разделительный, а резистором R4 устанавливается рабочий режим базы. С помощью переменного резистора R6 можно изменять уровень выходного сигнала. Емкости конденсаторов частотного фильтра для получения определенной частоты генерации можно определить по следующей формуле: C = 0.065/RF где: С — емкость конденсаторов C1 = С2 = СЗ = С4 в фарадах; R — сопротивления резисторов R1 = R2 = R3 в омах; F — частота генерируемых колебаний в герцах.

Глава 2 ЭЛЕКТРОНИКА В МЕДИЦИНЕ

2.1. «Электрический стул» для носа

Гончар Г. [7]
Подобно укалыванию иглой биологически активных точек (БАТ) аналогичные результаты достигаются воздействием на БАТ электрическими импульсами. При этом обеспечивается безболезненность и стерильность. Принципиальная схема прибора представлена на рис. 10.

Рис. 10. Принципиальная схема прибора для акупунктуры носа
Переменный резистор R1 служит для установки уровня тока в цепи, резистор R2 ограничивает максимальный ток величиной 0,9 мА. ЛЭ — лечебный электрод, который вводится в ноздрю на глубину 5–7 см, ОЭ — общий электрод, который держат в руке. Перед процедурой переменный резистор R1 устанавливают в нижнее по схеме положение и включают питание тумблером SA1. Затем регулятором уровня R1 устанавливают ток, равный 70–80 мкА, и производят поиск БАТ, поворачивая и перемещая лечебный электрод. При этом ток течет от плюса батареи через общий электрод, тело пациента, лечебный электрод, микроамперметр, резисторы R2 и R1, SA1 на минус батареи. Найдя БАТ и вновь установив ток на уровне 70–80 мкА, выключают питание тумблером SA1 и переключают SB1 в нижнее по схеме положение. Теперь возбужденный нерв сам становится на короткое время источником тока, который протекает от ЛЭ через тело пациента, ОЭ, РА1, R2, R1, ЛЭ и индицируется прибором.

2.2. Устройство для лечения магнитным полем

Стахов Е. [8]
Прибор можно использовать в качестве обезболивающего устройства при головной боли, ревматизме, а также стимулятора при неврозах и переутомлении. Принципиальная схема прибора показана на рис. 11.

Рис. 11. Принципиальная схема прибора магнитотерапии
В исходном состоянии конденсатор С2 разряжен, а после включения одного или нескольких тумблеров S1, S2, S3 начинает периодически заряжаться и разряжаться под воздействием таймера DD1. При этом через обмотку электромагнита L1 протекает импульсный ток, частота повторения которого определяется емкостью конденсатора С2 и сопротивлением зарядно-разрядной цепи. Диод VD1 служит для защиты таймера от напряжения противоЭДС, возникающего при работе. Три тумблера дают возможность семи комбинаций их включения, что соответствует получению дискретных значений частоты повторения импульсов от 0,74 до 5,2 Гц. Питание устройства производится от батареи напряжением от 5 до 16 В при токе потребления от 15 до 50 мА и зависит от желаемой дозы. Конструкция электромагнита приведена на рис. 12.

Рис. 12. Эскиз электромагнита
Катушка электромагнита содержит 4300 витков провода ПЭЛ диаметром 0,09 мм. Внутрь катушки вставлен сердечник из магнитомягкой стали с резьбой на хвостовике для крепления к монтажной плате. Использование устройства состоит в прикладывании торца сердечника электромагнита к больному месту. Частота импульсов путем включения комбинации тумблеров подбирается экспериментально. Обычно более низкие частоты применяют при ревматических болях, а более высокие — при головных. Длительность сеанса — порядка 15 минут в день.

2.3. «Антимигреневый» генератор

Шустов М. [9]
Давно установлено, что светотерапия и цветотерапия способны корректировать состояние человека, воздействовать на его самочувствие, лечить неврозы. Снять приступы мигрени удается, изменяя частоту вспышек света в пределах от 0,5 до 50 Гц и его яркость. Схема одного из возможных генераторов такого назначения приведена на рис. 13.

Рис. 13. Принципиальная схема генератора против мигрени
Задающий генератор образован симметричным мультивибратором, который собран на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1А. Частота повторения импульсов, генерируемых этой схемой, определяется емкостью конденсаторов С1 и С2 и сопротивлениями резисторов, включенных в цепи эмиттеров. Изменять частоту в пределах от 1 до 33 Гц можно регулировкой напряжения, снимаемого с делителя, образованного резисторами R3 и R4. Импульсные последовательности с эмиттеров мультивибратора через диоды VD2 и VD3 подаются на базы транзисторов VT1 и VT4, которые служат усилителями тока и собраны по схеме с общим коллектором. В цепи эмиттеров этих транзисторов включены светодиоды VD1 и VD2. Один из них может быть типа АЛ307Б красного цвета, а другой — АЛ307Г зеленого цвета. Вместо транзисторов П416 можно использовать ГТ308А.

2.4. Помощник для слепых

Коваль А. [10]
Это устройство представляет собой простейший звуковой генератор, частота которого и тон звука определяются освещенностью фоторезистора. Принципиальная схема генератора показана на рис. 14.

Рис. 14. Принципиальная схема помощника для слепых
Все устройство помещается в цилиндрический корпус фонаря, рассчитанного на использование двух гальванических элементов 373. Плата с элементами устройства устанавливается вместо одного из гальванических элементов, а второй используется для питания. Фоторезистор устанавливается вместо лампочки, а в отверстие кнопки выводится ось переменного резистора R5, которым можно регулировать высоту тона. Если на место стекла установить линзу, подобрав ее фокусное расстояние так, чтобы свет фокусировался на фоторезисторе, чувствительность устройства значительно возрастет. Такой «антифонарь» позволяет определять направление на свет.

2.5. Горный воздух в комнате

Иванов Б. [11]
Для насыщения воздуха в помещении отрицательными ионами предлагается конструкция электроэффлювиальной люстры, на которую подается высокое напряжение, приводящее к ионизации окружающего воздуха. Принципиальная схема такого устройства приведена рис. 15.

Рис. 15. Схема литания электроэффлювиальной люстры
Устройство питается от электросети напряжением 220 В через сетевой трансформатор Тр1, вторичная обмотка которого подключена к мостовому выпрямителю на диодах Д1-Д4. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С1 и поступает в качестве питания на генератор с индуктивной обратной связью, собранный по симметричной схеме на транзисторах Т1 и Т2. Рабочий режим генератора обеспечивают резистор R1 и конденсатор С2. С повышающей вторичной обмотки III переменное напряжение частотой около 4000 Гц поступает на выпрямитель с умножением напряжения в шесть раз. В результате суммарное высокое напряжение на конденсаторах С6, С7 и С8 достигает 30 кВ и подается на электроэффлювиальную люстру. Сетевой трансформатор Тр1 собран на сердечнике Ш20, толщина набора 30 мм, первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭЛ диаметром 0,25 мм, вторичная обмотка — 120 витков провода ПЭЛ диаметром 1,2 мм. Повышающий трансформатор Тр2 собран на ферритовом С-образном сердечнике от строчного трансформатора ТВС-110, обмотка 1-14 витков провода ПЭЛ диаметром 0,8 мм с отводом от середины, обмотка II — 6 витков того же провода с отводом от середины, обмотка III — 8000 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,08 мм. Эскиз электроэффлювиальной люстры представлен на рис. 16.

Рис. 16. Эскиз электроэффлювиальной люстры
Люстра выполнена из металлического кольца диаметром 750-1000 мм, на которое припаяны взаимно перпендикулярные медные провода диаметром 0,8 мм, образующие часть сферы. На пересечениях проводов к ним припаяны иголки длиной около 50 мм и толщиной 0,3 мм. Диоды сетевого выпрямителя Д303 можно заменить современными диодами типа КД202А, высоковольтные выпрямительные столбы Д1008 — столбами КЦ105Д, имеющими значительно меньшие габариты. Конденсаторы С3-С8 должны выдерживать напряжение 10 кВ, так можно использовать конденсаторы типа КОБ с рабочим напряжением 12 кВ, использовавшиеся в телевизорах.

Глава 3 ОХРАННЫЕ УСТРОЙСТВА

3.1. Сторожевое устройство

Карелин С. [12]
Любое охранное устройство должно быть рассчитано на допуск в охраняемую зону владельца или доверенных лиц без возбуждения сигнала тревоги. Это реализуется разными методами, а в предлагаемом устройстве используется так называемый магнитный ключ, представляющий собой небольшой постоянный магнит, которым воздействуют на геркон (магнитоуправляемый контакт). Принципиальная схема сторожевого устройства показана на рис. 17.

Рис. 17. Принципиальная схема сторожевого устройства
Устройство содержит две микросхемы — DD1, в которой из четырех триггеров использованы два, и DD2, в которой из шести инверторов четыре соединены параллельно, а также использованы входы блокировки (вывод 4) и запрета (вывод 12). Перед выходом из помещения тумблером SA1 включается питание и начинают заряжаться конденсаторы С1 и С4. При этом первый триггер DD1 устанавливается в состояние «1», а второй — в состояние «0». На вход запрета DD2 поступает уровень «1», в результате чего на всех шести выходах DD2 устанавливается уровень «0». Поэтому горит светодиод HL1, сигнализируя о включении схемы, а тиристор VS1 заперт. Состояние дверного контакта S1 не влияет на работу, поскольку действует запрет. По мере заряда конденсатора С4 потенциал вывода 12 падает и через 40–50 с достигает уровня «0», чем снимается запрет. За это время можно выйти из помещения и закрыть дверь, замкнув контакты S1. На выводе 14 DD2 появляется высокий уровень, и светодиод гаснет, указывая на наступление режима охраны. Если теперь открыть дверь, разомкнув контакты S1, высокий уровень на выводе 2 DD2 поступит на вход R1 DD1, переводя первый триггер в нулевое состояние. Уровень «0» с вывода 2 DD1 поступит на четыре входа DD2, и в результате на этих выходах образуется высокий уровень, которым отопрется тиристор, сработает реле К1 и контактами К1.1 включит сигнализацию. Для допуска в помещение доверенных лиц служит геркон SF1, размещенный в секретном месте у входа в помещение. При воздействии на него магнитом второй триггер DD1 переводится в состояние «1», и высокий уровень поступает на вход блокировки DD2. Поэтому на ее выходах принудительно создается низкий уровень, тиристор остается запертым, и сигнализация включена не будет. Большим достоинством этого устройства является минимальное потребление энергии, благодаря чему можно использовать автономный источник питания. На рис. 18 приводится эскиз печатной платы устройства.

Рис. 18. Эскиз печатной платы сторожевого устройства
В качестве электромагнитного реле К1 автор рекомендовал использовать РЭС-55А, паспорт РС4.569.607П2 или РС4.569.600-06 (согласно ГОСТ 16121-86), однако реле этого типа допускают напряжение между контактами не более 36 В. Если контактами К1.1 должно коммутироваться напряжение 220 В при токе между контактами до 300 мА, лучше использовать реле РЭС-10, паспорт РС4.524.308П2 или РС4.529.031-07 (согласно ГОСТ 16121-86).

3.2. Сирены личной охраны

Шустов М. [13]
Сирены этого класса в носимом варианте рассчитаны на индивидуальное применение для защиты от хулиганов, но могут также использоваться в составе систем охранной сигнализации или монтироваться внутрь кейсов или чемоданов. Предлагаемая сирена может питаться от автономного источника энергии и в ждущем режиме потребляет единицы микроампер. Схема задающего модуля сирены показана на рис. 19.

Рис. 19. Принципиальная схема задающего модуля сирены
Задающий модуль сирены собран на элементах 2ИЛИ-НЕ микросхемы К561ЛЕ5. Элементы DD1.1 и DD1.2 образуют импульсный генератор, собранный по традиционной схеме с емкостной обратной связью через конденсатор С1. На элементах DD1.3 и DD1.4 собран симметричный триггер, обеспечивающий получение на выходе (вывод 2) прямоугольных колебаний типа «Меандр». Принципиальная схема сирены с задающим модулем приведена на рис. 20.

Рис. 20. Принципиальная схема сирены личной охраны
В исходном состоянии контакты тревоги SB1 разомкнуты, составной транзистор, образованный парой VT1, VT2, заперт, и генерация задающего модуля отсутствует. При замыкании контактов SB1 конденсатор С1 быстро заряжается от источника питания, и отпирается составной транзистор VT1/VT2. В результате выводы 3 и 5 задающего модуля заземляются и возникает генерация. Прямоугольные импульсы с выхода задающего модуля поступают на базу составного транзистора VT3/VT4, он отпирается каждым импульсом, и динамическая головка ВА1 воспроизводит звук, частота которого определяется задающим модулем. После размыкания контактов SB1 конденсатор С1 медленно разряжается, и через 2–3 минуты составной транзистор VT1/VT2 запирается, что приводит к прекращению генерации сигнала.

3.3. Детектор вибраций [14]

Чувствительным элементом этой конструкции является пьезоэлектрическая пластина от зуммера, резонансная частота которой находится в пределах от 1500 до 3000 Гц. Это позволяет обнаруживать импульсные сигналы на фоне сильных фоновых шумов. Принципиальная схема детектора приведена на рис. 21.

Рис. 21. Принципиальная схема детектора вибраций
Функции микрофона ВМ1 выполняет пьезоэлектрическая пластина, приклеенная к стеклу окна. Сигнал усиливается операционным усилителем DA1 и выпрямляется диодом VD1. Выпрямленным током заряжается конденсатор С2 через резисторы RP1 и R5. При достижении напряжением на С2 порога срабатывания триггера, собранного на элементах 2ИЛИ-НЕ DD1.1 и DD1.2, он перебрасывается, на выводе 4 появляется высокий уровень, которым отпирается транзистор VT1, и с небольшой задержкой благодаря конденсатору С5 срабатывает реле К1. Контакты этого реле используются в охранной системе. Устройство питается от батареи с напряжением 9-15 В, которое поступает на электронный стабилизатор DA2 с выходным напряжением 5 В. В качестве операционного усилителя можно использовать К544УД2, элементы DD1.1 и DD1.2 — из микросхемы К561ЛЕ5, стабилизатора DA2 — КР142ЕН5А, транзистора — КТ315Б, УБ1-1ГД507А, УБ2-Д223Б. Чувствительность детектора можно регулировать переменным резистором RP1.

3.4. Охранное устройство

Герасев Е. [15]
Это охранное устройство так же, как описанное в разделе 3.1, для доступа в помещение доверенных лиц использует «магнитный ключ», но построено иначе. Принципиальная схема этого устройства приведена на рис. 22.

Рис. 22. Принципиальная схема охранного устройства
Здесь используются две микросхемы 176-й серии: DD1 — 4 элемента 2ИЛИ-НЕ и DD2 — 4 элемента 2И-НЕ. При подаче питания медленно заряжаются конденсаторы С1 и С2 соответственно через резисторы R1 и R2. Заряд длится 30–40 с, и за это время нужно успеть покинуть помещение и закрыть дверь. С момента включения и в процессе заряда конденсатора С1 на входе 2 DD2.1 действует низкий уровень, значит, на выходе 3 DD2.1 — высокий уровень. Элементы DD2.1 и DD2.2 образуют триггер, для которого активным сигналом является отрицательный перепад напряжения. Поэтому после того как С1 зарядится и на вход 2 DD2.1 поступит высокий уровень, состояние триггера не изменится и на выходе 3 DD2.1 останется высокий уровень. Поэтому на выходе 11 DD1.4 действует низкий уровень, запирающий мультивибратор, собранный на элементах DD2.3 и DD2.4. При включении на входах DD1.3 — низкий уровень, на выходе — высокий, что не нарушает работу элемента DD1.4. Когда конденсатор С2 зарядится и на вход DD1.3 поступит высокий уровень, на его выходе образуется низкий уровень, но и он не сможет изменить состояние элемента ИЛИ-НЕ. Так что сигнал тревоги не возникает. Если разомкнуть дверные контакты S1, на вход 5 DD2.2 поступит низкий уровень, который переключит триггер. Теперь на выходе 3 DD2.1 и на входе 12 DD1.4 образуется низкий уровень. В то же время после того как конденсатор С2 зарядился, на выходе DD1.3 и на входе 13 DD1.4 действует низкий уровень. Поэтому на его выходе образуется высокий уровень, которым включается мультивибратор, и звучит сигнал тревоги. Чтобы войти в помещение, не инициируя тревоги, достаточно с помощью магнита замкнуть контакты геркона SF1, разрядив конденсатор С2. Тогда на входе 13 DD1.4 образуется высокий уровень, что приведет к низкому уровню на его выходе, и сигнала тревоги не последует. В качестве реле автор рекомендует использовать РЭС-22, соединив параллельно группы контактов для увеличения пропускаемого тока и используя для питания выпрямитель, что нельзя признать достоинством. Группы контактов замыкаются и размыкаются отнюдь не одновременно. Поэтому их параллельное соединение не увеличивает допустимый ток. А питание обмотки реле от сети позволит злоумышленнику легко проникнуть в охраняемое помещение, предварительно обесточив его, что обычно достижимо снаружи. Поэтому можно рекомендовать использование реле типа РЭС10, паспорт РС4.524.308П2 или РС4.529.031-07 (согласно ГОСТ 16121-86).

Глава 4 РЫБАКУ И АКВАРИУМИСТУ

4.1. Электронная «приманка» для рыб

Васильев В. [16]
Оказывается, рыбы и издают звуки, и слышат их. Некоторые крупные рыбы обнаруживают заинтересованность источниками звука, особенно импульсного характера. Схема простейшего генератора такого звука приведена на рис. 23.

Рис. 23. Принципиальная схема электронной «приманки» для рыб
Схема представляет собой несимметричный мультивибратор, собранный на двух транзисторах с емкостными связями. В качестве нагрузки используется головной телефон. Частота повторения импульсов может регулироваться путем подбора сопротивления резистора R*, показанного на схеме штриховой линией. Устройство размещается в пластмассовом герметичном футляре с окном, к которому прижата мембрана телефона. Внутрь также помещается батарея «Крона» и кнопочный микровыключатель В1, которым можно управлять, нажимая на кнопку через стенку футляра. В качестве транзисторов можно использовать МП41 или ГТ308А, телефон — типа ТОН-2.

4.2. Береговой лот

Семенов И. [17]
Прибор предназначен для измерения глубины водоема. Принцип действия лота основан на измерении давления воды. Принципиальная схема устройства показана на рис. 24.

Рис. 24. Принципиальная схема лота
Светодиод VD1 и фоторезистор RL1 образуют датчик, предназначенный для погружения в воду на дно, который тремя проводами соединяется с остальными элементами схемы. В зависимости от глубины погружения увеличивается давление воды на чувствительный элемент датчика и уменьшается освещенность фоторезистора, что регистрируется стрелочным прибором РА1. Конструкция датчика приведена на рис. 25.

Рис. 25. Конструкция датчика лота
Корпус датчика выполнен из металлической трубки. Нижний торец закрыт мембраной из резины с тканевой прослойкой толщиной 3–4 мм. В центре мембраны крепится стержень круглого сечения диаметром 5 мм с коническим концом, который входит в отверстие втулки. Перпендикулярно оси втулки в ней просверлено сквозное отверстие диаметром 4,85 мм, в котором с одной стороны помещен светодиод, а с другой — фоторезистор. Три провода марки МГТФ-0,35 выходят из корпуса через верхнюю заглушку и обмотаны липкой лентой. Источником питания лота служит батарея «Кронам напряжением 9 В. Стрелочный прибор — микроамперметр магнитоэлектрической системы с полным отклонением стрелки 50 или 100 мкА.

4.3. Автомат кормит аквариумных рыб

Нечаев И. [18]
Автомат каждый день по утрам выполняет кормление аквариумных рыб с помощью дозатора, функции которого исполняет электромагнит, управляемый транзисторным ключом. Принципиальная схема автомата представлена на рис. 26.

Рис. 26. Принципиальная схема автомата для кормления рыб
Устройство содержит светочувствительный элемент, в качестве которого используется фоторезистор R1, триггер Шмитта, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы DD1 типа К561ЛЕ5, формирователь импульсов постоянной длительности для подачи корма на элементах DD1.3 и DD1.4 и электронный ключ на транзисторах VT1, VT2, нагруженный электромагнитом дозатора Y1. В темное время суток сопротивление фоторезистора значительно больше R2, и на входе триггера Шмитта низкий уровень напряжения. Также низкий уровень действует на выходе триггера Шмитта, на входе элемента DD1.3 и на выходе DD1.4. Поэтому транзисторы ключа заперты, и электромагнит дозатора отключен. С наступлением рассвета сопротивление фоторезистора уменьшается, напряжение на входе триггера Шмитта нарастает, и, когда оно достигнет порога срабатывания, триггер опрокидывается. На выходе элемента DD1.2 появляется высокий уровень и начинается заряд конденсатора С3 через резистор R6. При этом на входе DD1.3 и на выходе DD1.4 оказывается высокий уровень, ключ отпирается, и срабатывает электромагнит дозатора. Длительность подачи корма определяется длительностью заряда конденсатора С3: по мере заряда уровень напряжения на входе DD1.3 уменьшается и достигает порога запирания. Тогда ключ запирается и электромагнит выключается. Этот режим продолжается до тех пор, пока не стемнеет и схема возвратится в исходное состояние. Эскиз печатной платы и расположение элементов схемы приведены на рис. 27.

Рис. 27. Эскиз печатной платы автомата
Питание устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В с помощью обычного блока питания, схема которого приведена на рис. 28.

Рис. 28. Принципиальная схема блока питания автомата

4.4. Электромеханический «рыболов»

Виноградов Ю. [19]
Устройство предназначено для автоматической подсечки рыбы после нескольких поклевок, число которых определено схемой. Принцип действия конструкции поясняется кинематической схемой, приведенной на рис. 29.

Рис. 29. Кинематическая схема автомата
Здесь: 1. Футляр из пластмассы, в котором размещается электронный блок; 2. Плоская пружина из фосфористой бронзы; 3. Изоляционная пластина; 4. Контактная скоба; 5. Узлы крепления пружин; 6. Подпружиненное коромысло; 7. Зажим лески; 8. Стальная тяга; 9. Серьга зацепа с резьбой; 10. Вал редуктора с резьбой; 11. Леска; 12. Струбцинка крепления автомата.
В настороженном состоянии, показанном на рисунке, леска 11 натянута грузилом и закреплена на конце коромысла в узле 7. Пружина 2 является движителем автомата: в согнутом состоянии она удерживается тягой 8, на конце которой находится серьга 9. В резьбовое отверстие серьги на несколько витков ввернут хвостовик вала редуктора 10. При подаче питания на электродвигатель шестерня его вала вращает шестерню редуктора, его вал выворачивается из серьги, они разъединяются, и пружина 2 резко распрямляется, дергая леску и производя подсечку. Момент включения двигателя определяется электрической схемой автомата, приведенной на рис. 30.

Рис. 30. Принципиальная схема автомата
SF1 — Контакты между коромыслом и скобой, в настороженном состоянии разомкнуты и замыкаются при поклевке; SF2 — Контакты между валом редуктора и серьгой; SA1 — Двухполюсный тумблер-переключатель, при налаживании и насадке наживки контакты SA1.1 замкнуты, a SA1.2 разомкнуты; SA2 — Переключатель, которым устанавливается число поклевок, после которых происходит подсечка; SA3 — Переключатель, которым устанавливается временной интервал, в течение которого осуществляется счет числа поклевок. Элементы 2И-НЕ DD1.1 и DD1.2 образуют одновибратор, назначение которого состоит в устранении дребезга контактов SF1. При первой поклевке сигнал датчика SF1 активизирует счетчик DD3, положительный перепад с его вывода 3 через диод VD1 запускает генератор импульсов, собранный на элементах DD2.2 и DD2.3. Импульсы с частотой повторения около 1 Гц поступают на счетчик DD4, и в зависимости от положения переключателя SA3 через 2, 4 или 8 с сигнал поступает на вход 13 элемента DD2.1, а с выхода 11 DD1.3 — нa входы R счетчиков DD3 и DD4, возвращая их в нулевое состояние. Таким образом, если за время указанного промежутка не поступили следующие сигналы поклевок, первый сигнал считается ошибочным, и схема возвращается в исходное состояние. Кроме того, при первом сигнале поклевки с вывода 3 DD3 перепадом напряжения запускается генератор звуковой частоты, собранный на элементах DD2.4 и DD1.4. Звуковой сигнал усиливается транзисторами VT3, VT4 и воспроизводится динамической головкой НА1, извещая рыбака о начале поклевки. Если за первым сигналом поступают следующие, микросхема DD3 их считает, и, когда их число соответствует установке переключателя SA2, сигнал через R5 поступает на выходной усилитель, собранный на транзисторах VT1, VT2, которыми включается электродвигатель M1. В результате происходит подсечка, а размыкание контактов SF2 приводит к обнулению счетчиков DD3 и DD4.

Глава 5 ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ

5.1. Термометр с полупроводниковым датчиком. [20]

Термочувствительным элементом в этой конструкции является эмиттерный переход кремниевого транзистора, падение напряжения на котором при стабильном токе пропорционально температуре перехода и составляет около 2,5 мВ на каждый градус Цельсия. Термометр рассчитан на измерение температуры от 0 до +100 °C. Принципиальная схема термометра приведена на рис. 31.

Рис. 31. Принципиальная схема термометра с транзисторным датчиком
На транзисторе VT3 и диодах VD1, VD2 собран генератор тока, благодаря которому термометр сохраняет точность измерений при снижении напряжения батареи с 9 до 6,5 В. Датчик температуры выполнен на транзисторе VT1, через который резистором R2 устанавливается стабильный ток, равный 100 мкА. Термодатчик и резисторы R1, R2, R8 и R9 образуют мост, в одну диагональ которого (коллектор VT3 — минус батареи) включено питание, а в другую — базы транзисторов (VT2-VT4). Эти транзисторы и резисторы R4, R6 также образуют мост, в диагональ которого включен стрелочный прибор РА1 с добавочными резисторами R3, R7. Помимо использования генератора тока, питание мостовой схемы стабилизировано стабилитроном VD3. В связи с линейной зависимостью падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT1 от температуры, градуировку термометра достаточно выполнить всего в двух точках, для чего нет необходимости в эталонном термометре. Этими точками являются температура таяния снега и температура кипения воды. Погружая датчик в воду со снегом, переменным резистором R8 устанавливают стрелку прибора на нулевое деление шкалы. Затем, погружая датчик в кипящую воду, переменным резистором R3 устанавливают стрелку на максимальное деление шкалы. При использовании микроамперметра с полным отклонением стрелки, равным 100 мкА, его шкала без переделки будет показывать температуру датчика в градусах Цельсия. В качестве транзистора VT1 можно использовать КТ342В, а остальных — КТ349Б. В качестве диодов VD1, VD2 — КД521. Датчик должен иметь герметичную конструкцию. Термометром можно также измерять отрицательные температуры до -25 °C. Для этого достаточно сдвинуть нуль температуры вправо, например на двадцатое деление шкалы. Но при этом потребуются либо нанесение новой шкалы, либо таблица соответствия делений шкалы температуре.

5.2. Электронный термометр

Власов Ю. [21]
В этой конструкции термочувствительным элементом является кремниевый диод, включенный в прямом направлении. Он выполнен в виде зонда, который можно вводить в труднодоступные точки аппаратуры для контроля температурного режима. Конструкция зонда показана на рис. 32.

Рис. 32. Конструкция температурного зонда
Здесь: 1 — фторопластовая трубка длиной 8 мм; 2 — наружная оболочка коаксиального кабеля РК75-1-22; 3 — центральная жила кабеля; 4 — оплетка кабеля; 5 — эпоксидная смола. Другой конец кабеля подключают к прибору с помощью стандартного соединителя (разъема). Термометр рассчитан на измерение температуры в пределах от 0 до +100 °C. Принципиальная схема термометра показана на рис. 33.

Рис. 33. Принципиальная схема электронного термометра
Датчик и резисторы R1-R4 образуют мост постоянного тока, в одну из диагоналей которого подается питание напряжением 9 В, а во вторую диагональ включен вольтметр на операционном усилителе DA1. При указанных на схеме сопротивлениях резисторов полное отклонение стрелки измерительного прибора PV1 соответствует напряжению 1 В. Если используется микроамперметр на 100 мкА, последовательно с ним нужно включить добавочный резистор, сопротивление которого вместе с собственным сопротивлением рамки прибора должно быть равно 10 кОм. Для получения двуполярного питания операционного усилителя используется блок питания, принципиальная схема которого показана на рис. 34.

Рис. 34. Принципиальная схема блока питания электронного термометра
Для работы этого блока питания необходим любой униполярный выпрямитель с выходным напряжением 25 В, которое подается на интегральный стабилизатор напряжения 18 В. Далее оно делится, и с помощью стабилитрона VD1 формируется средняя точка. Постоянные резисторы измерительного моста R1-R3 для высокой стабильности должны быть, например, типа С2-29В.

5.3. Быстродействующий термометр

Шелестов И. [22]
В этом приборе термочувствительным элементом является терморезистор типа СТЗ-19, который имеет малую массу и благодаря этому малоинерционен. Термометр предназначен для измерения температуры работающей микросхемы, транзистора или другого элемента для предупреждения выхода аппаратуры из строя. Принципиальная схема термометра представлена на рис. 35.

Рис. 35. Принципиальная схема быстродействующего термометра
Питание на схему термометра поступает либо от внешнего источника, либо от встроенной батареи в зависимости от соответствующего положения переключателя SA1. Диод VD1 препятствует повреждению прибора при подключении внешнего источника питания в неправильной полярности. С помощью резистора R1 и стабистора VD2 напряжение питания стабилизируется на уровне 1,7 В. Терморезистор R10 и постоянные резисторы R5, R8, R9 образуют мост постоянного тока, к одной диагонали которого поступает питание со стабистора, а к другой диагонали подключен вольтметр, образованный микроамперметром РА1 и добавочным резистором R6 или R7. Прибор имеет два диапазона измерений: при разомкнутых контактах SA3 — от 0 до +40 °C, при замкнутых контактах — от +30 до +40 °C. Эти пределы могут быть сдвинуты с помощью переменного резистора R9. Градуировка термометра производится с помощью термокамеры, в которой автоматически поддерживается установленная температура. Схема рассчитана на использование микроамперметра РА1 типа M1691 с током полного отклонения стрелки 10 мкА и многооборотных переменных резисторов типа СП5-2.

5.4. Медицинский термометр

Алексиев Д. [23]
С помощью этого термометра можно измерять температуру тела в пределах от +20 до +44 °C или проверить отклонение температуры в пределах ±2 °C от ранее установленного значения. В качестве термочувствительного элемента в схеме задействован терморезистор. Принципиальная схема термометра приведена на рис. 36.

Рис. 36. Принципиальная схема медицинского термометра
Терморезистор R и резисторы R1-R4 образуют мост постоянного тока, в одну диагональ которого включен источник питания G1 с выключателем S2, а в другую — измеритель разбаланса моста. Измерение температуры тела производится при положении переключателя S1, показанном на схеме. Измерение разбаланса производится операционным усилителем при включении стрелочного прибора РА1 с добавочным резистором R7 в цепь отрицательной обратной связи. Элементы R8, С2 и С3 осуществляют частотную коррекцию. Конденсатор С1 препятствует влиянию наводок на операционный усилитель. В нижнем положении переключателя S1 накоротко замыкается резистор R5, что приводит к увеличению коэффициента усиления операционного усилителя, а неинвертирующий вход переключается к движку переменного резистора R3. В результате полное отклонение стрелки микроамперметра соответствует изменениям температуры всего на 4 °C. Движком R3 можно смещать стрелку прибора на середину шкалы при установленной температуре. Операционный усилитель μА709 можно заменить на К153УД1А. В схеме используется микроамперметр РА1 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Терморезистор выбирается малых размеров для уменьшения необходимого времени измерения. Его сопротивление при температуре +20 °C может находиться в пределах от 500 до 5000 Ом.

Глава 6 УПРАВЛЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЕМ

6.1. Звонок включает свет в прихожей

Александров И. [24]
Когда посетитель нажимает кнопку квартирного звонка, хозяину приходится добираться до входной двери в темноте, так как выключатель освещения прихожей всегда находится у входной двери. Предлагаемое устройство устраняет эту проблему. Его принципиальная схема приведена на рис. 37.

Рис. 37. Принципиальная схема автомата
При нажатии посетителем кнопки SB1 переменное напряжение электросети 220 В оказывается приложено к звонку НА1, и он начинает звонить. При этом почти мгновенно заряжается конденсатор С1. Постоянная времени его заряда составляет всего 3 мс, так что за 10 мс он зарядится полностью, а посетитель даже не успеет снять палец с кнопки. Заряжается также и конденсатор С2, что приводит к отпиранию тиристора VS1, а падением напряжения на резисторе R5 отпирается тиристор VS2, благодаря чему зажигается вполнакала лампа EL1 в прихожей. Лампа продолжает гореть и когда посетитель отпустит кнопку, так как конденсатор С2 будет подзаряжаться от конденсатора С1 накопленным в нем количеством электричества. Поэтому после нажатия звонковой кнопки свет в прихожей может гореть примерно 30–40 с. Этого времени вполне достаточно, чтобы хозяин прошел в прихожую и с помощью выключателя Q1 зажег лампу в полный накал. Неоновая лампочка HL1 подключена к напряжению сети через ограничительный резистор R1 постоянно, и удобнее всего вмонтировать ее в кнопку звонка. В качестве этой лампочки можно использовать ТН-0,2 или ТН-0,5. Мощность лампы (или ламп) освещения прихожей практически неограниченно.

6.2. Регулятор яркости светильника с плавным включением

Нечаев И. [25]
Этот регулятор предназначен для плавной регулировки яркости лампы накаливания в пределах от нуля до максимума, кроме того, при включении яркость также нарастает плавно, чем обеспечивается продление срока службы лампы. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 38.

Рис. 38. Принципиальная схема регулятора яркости
При замыкании контактов выключателя SB1 каждым полупериодом сетевого напряжения через резистор R5 начинает заряжаться конденсатор С2. По мере его заряда нарастает яркость свечения лампы светильника. Транзистор VT1 в это время заперт, так как постоянная времени заряда конденсатора С1 через резистор R1 значительно больше постоянной времени заряда С2. По мере заряда С1 сопротивление канала полевого транзистора VT1 уменьшается и яркость свечения лампы нарастает. Таким образом, время нарастания яркости определяется емкостью С1. После выключения светильника конденсатор С1 разряжается в течение 100 с. Поэтому повторное включение в течение этого срока не будет сопровождаться плавным нарастанием яркости. Амплитудное значение сетевого напряжения составляет 311 В. Поэтому вместо тиристора КУ202К, для которого предельное напряжение в запертом состоянии составляет 300 В, нужно использовать тиристор КУ202М или КУ202Н. Следует учесть, что вся система находится под напряжением сети переменного тока. Поэтому налаживание следует выполнять с соблюдением правил техники безопасности. Эскиз печатной платы показан на рис. 39.

Рис. 39. Эскиз печатной платы регулятора яркости

6.3. Сенсорный выключатель светильника

Нечаев И. [26]
Предлагаемое устройство обеспечивает включение лампы светильника с помощью сенсора, то есть с полной гальванической развязкой пользователя и электросетью. Принципиальная схема сенсорного выключателя приведена на рис. 40.

Рис. 40. Принципиальная схема сенсорного выключателя
Устройство питается от сети переменного тока напряжением 220 В с помощью выпрямительного моста VD5-VD8. В одну диагональ моста включена лампа светильника, а в другую — тиристор VS1. Лампа горит только в том случае, если тиристор открыт. Максимальная мощность лампы определяется допустимым выпрямленным током диодов моста и при использовании диодов КД105Б составляет 100 Вт. Цифровая часть схемы содержит микросхемы DD1 — четыре триггера Шмитта и DD2 — два D-триггера, из которых используется только один. В исходном состоянии после подключения схемы к сети триггер Шмитта DD1.1 благодаря положительной обратной связи через резистор R1 генерирует положительные импульсы с частотой повторения примерно равной 10 кГц. Через резистор R2 и конденсатор связи С2 эти импульсы поступают на вход 12 триггера DD1.2. Переменным резистором R2 устанавливают минимальный уровень импульсов, при котором срабатывает DD1.2. Импульсная последовательность на выходе 11 DD1.2 приводит к заряду конденсатора С4 через диод VD1 во время импульса и к разряду этого конденсатора через резистор R4 — во время паузы. В связи с тем, что постоянная времени заряда меньше, чем разряда, напряжение на С4 нарастает и достигает максимума. Тогда на выходе элемента DD1.3 образуется низкий уровень, также низким будет уровень на прямом выходе 1 элемента DD2.1, и высокий уровень создается на выходе элемента DD1.4 и на базе транзистора VT1. Поэтому транзистор заперт и также заперт тиристор VS1, а лампа светильника не горит. Прикосновение к сенсору Е1 приводит к появлению емкости на землю, благодаря чему уровень импульсов, поступающих на вход 12 DD1.2, уменьшается. Поэтому элемент DD1.2 не переключается, конденсатор С4 не заряжается, на выходе DD1.3 и на выходе 1 элемента DD2.1 образуется высокий уровень, а на выходе DD1.4 и на базе транзистора VT1 — низкий. В результате отпираются транзистор VT1 и тиристор VS1, что приводит к зажиганию лампы светильника. Эскиз печатной платы с размещенными на ней элементами схемы приведен на рис. 41.

Рис. 41. Эскиз печатной платы сенсорного выключателя
Необходимо заметить, что указанный на схеме тиристор КУ202К допускает приложение к нему в запертом состоянии напряжения, не превышающего 300 В, а амплитудное значение напряжения сети составляет 311 В. Поэтому вместо тиристора КУ202К следует использовать КУ202М или КУ202Н, рассчитанные на приложение напряжения до 400 В.

6.4. Светорегулятор с выдержкой времени

Бжевский Л. [27]
Назначение этого регулятора помимо возможности вручную регулировать яркость свечения лампы накаливания состоит в значительном увеличении срока ее службы благодаря тому, что при включении полное напряжение питания подается на лампу с выдержкой времени. Сопротивление холодной нити лампы накаливания почти в 10 раз меньше, чем разогретой. Поэтому при прямом включении пусковой ток также в 10 раз превышает рабочий, что и является причиной частого выхода из строя ламп накаливания. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 42.

Рис. 42. Принципиальная схема светорегулятора
При замыкании выключателя SA1 в течение каждого полупериода сетевого напряжения протекает зарядный ток конденсатора С4 через следующие элементы схемы: R2, VD5, SA1, R8, VD8, R10. Падением напряжения на резисторе R10 отпирается транзистор VT3, который замыкает эмиттер транзистора VT2 на общий провод. По этой причине оба транзистора VT1 и VT2 оказываются заперты, тиристор VS1 закрыт и лампа светильника отключена. По мере заряда конденсатора С4 ток заряда уменьшается, спадает отпирающее напряжение на базе транзистора VT3, который плавно запирается. Через резистор R6 начинается заряд конденсатора С2. Когда напряжение на нем достигнет напряжения на резисторе R4, открываются транзисторы VT1 и VT2. Тогда через них на управляющий электрод тиристора поступает напряжение с конденсатора С2, что приводит к отпиранию тиристора и зажиганию лампы светильника. По мере дальнейшего заряда С2 яркость лампы плавно нарастает. Переменный резистор R6 служит для ручной установки яркости лампы от нуля до 98 %. Выдержка времени между моментом замыкания контактов SA1 и зажиганием лампы изменяется подбором емкости конденсатора С4 и сопротивления резистора R10. Стабилитроны VD6 и VD7 служат для стабилизации напряжения питания импульсной части схемы. Резистор R9 служит для разряда конденсатора С4 после выключения устройства. Диод VD8 предотвращает разряд конденсатора С4 через R8, R7 и R4. Неоновая лампочка HL1 сигнализирует о зажигании лампы светильника, если он располагается в другом помещении. Дроссель L1 и конденсатор С1 образуют фильтр нижних частот для подавления помех, возникающих при работе тиристора. Дроссель наматывается на стержень из феррита 600НН диаметром 8 мм и длиной 30 мм и содержит 150 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм. Эскиз печатной платы светорегулятора с расположением на ней элементов схемы приведен на рис. 43.

Рис. 43. Эскиз печатной платы светорегулятора

Приложение ПРОВЕРКА РАДИОЭЛЕМЕНТОВ ОММЕТРОМ

Никитин В.
Почти каждый радиолюбитель располагает в качестве измерительного прибора авометром того или иного типа, в состав которого входит омметр. Однако не все начинающие радиолюбители знают, что омметром можно проверять почти все радиоэлементы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы и дроссели, диоды, тиристоры, транзисторы, некоторые микросхемы. В авометре омметр образован внутренним источником тока (гальваническим элементом или батареей), стрелочным прибором и набором резисторов, которые переключаются при изменении пределов измерения. Сопротивления резисторов подобраны таким образом, чтобы при коротком замыкании клемм омметра стрелка прибора отклонилась вправо до последнего значения шкалы. Это деление соответствует нулевому значению измеряемого сопротивления. Когда же клеммы омметра разомкнуты, стрелка прибора стоит напротив левого крайнего деления шкалы, которое обозначено значком бесконечно большого сопротивления. Если к клеммам омметра подключено какое-то сопротивление, стрелка показывает промежуточное значение между нулем и бесконечностью, и отсчет производится по оцифровке шкалы. В связи с тем, что шкалы омметров сжаты по краям, наибольшая точность измерения соответствует положению стрелки в средней, растянутой части шкалы. Таким образом, если стрелка прибора оказывается у края шкалы, в сжатой ее части, для повышения точности отсчета следует переключить омметр на другой предел измерения. Омметр производит измерение сопротивления путем измерения постоянного тока, протекающего в измерительной цепи. Поэтому к измеряемому сопротивлению прикладывается постоянное напряжение от встроенного в омметр источника. В связи с тем, что некоторые радиоэлементы обладают разными сопротивлениями постоянному току в зависимости от полярности приложенного напряжения, для грамотного использования омметра необходимо знать, какая из клемм омметра соединена с плюсом источника тока, а какая — с минусом. В паспорте авометра эти сведения обычно не указываются, и их нужно определить самостоятельно. Это можно сделать либо по схеме авометра, либо экспериментально с помощью какого-либо дополнительного вольтметра или исправного диода любого типа. Щупы омметра подключают к вольтметру так, чтобы стрелка вольтметра отклонялась вправо от нуля. Тогда тот щуп, который подключен к плюсу вольтметра, будет также плюсовым, а второй — минусовым. При использовании в этих целях диода его сопротивление измеряют дважды: сначала произвольно подключая к диоду щупы, а второй раз — наоборот. За основу берется то измерение, при котором показания омметра получаются меньшими. При этом щуп, подключенный к аноду диода, будет плюсовым, а щуп, подключенный к катоду диода, — минусовым. При проверке исправности того или иного радиоэлемента возможны две различные ситуации: либо проверке подлежит изолированный, отдельный элемент, либо элемент, впаянный в какое-то устройство. Нужно учесть, что, за редкими исключениями, проверка элемента, впаянного в схему, не получится полноценной, и при такой проверке возможны грубые ошибки. Они связаны с тем, что параллельно контролируемому элементу в схеме могут быть подключены другие элементы, и омметр будет измерять не сопротивление проверяемого элемента, а сопротивление параллельного соединения его с другими элементами. Определить возможность достоверной оценки исправности контролируемого элемента схемы можно путем изучения этой схемы, проверяя, какие другие элементы к нему подключены и как они могут повлиять на результат измерения. Если такую оценку произвести затруднительно или невозможно, следует отпаять от остальной схемы хотя бы один из двух выводов контролируемого элемента и только после этого производить его проверку. При этом не следует забывать и о том, что тело человека также обладает некоторым сопротивлением, зависящим от влажности кожной поверхности и от других факторов. Поэтому при пользовании омметром во избежание появления ошибки измерения нельзя касаться пальцами обоих выводов проверяемого элемента.
Проверка резисторов Проверка постоянных резисторов производится омметром путем измерения их сопротивления и сравнения с номинальным значением, которое указано на самом резисторе и на принципиальной схеме аппарата. При измерении сопротивления резистора полярность подключения к нему омметра не имеет значения. Необходимо помнить, что действительное сопротивление резистора может отличаться от номинального значения на величину допуска. Поэтому, например, если измеряется резистор с номинальным сопротивлением 100 кОм и допуском ±10 %, действительное сопротивление такого резистора может лежать в пределах от 90 до 110 кОм. Кроме того, сам омметр обладает определенной погрешностью измерения (обычно порядка 10 %). Таким образом, при отклонении фактически измеренного сопротивления на 20 % от номинального значения резистор следует считать исправным. При проверке переменных резисторов измеряют сопротивление между крайними выводами, которое должно соответствовать номинальному значению с учетом допуска и погрешности измерения. Также необходимо измерять сопротивление между каждым из крайних выводов и средним выводом. Эти сопротивления при вращении оси из одного крайнего положения в другое должны плавно, без скачков изменяться от нуля до номинального значения. При проверке переменного резистора, впаянного в схему, два из его трех выводов необходимо выпаивать. Если переменный резистор имеет дополнительные отводы, допустимо, чтобы только один вывод оставался припаянным к остальной части схемы.
Проверка конденсаторов В принципе конденсаторы могут иметь следующие дефекты: обрыв, пробой и повышенную утечку. Пробой конденсатора характеризуется наличием между его выводами короткого замыкания, то есть нулевого сопротивления. Поэтому пробитый конденсатор любого типа легко обнаруживается омметром путем проверки сопротивления между его выводами. Конденсатор не пропускает постоянного тока, его сопротивление постоянному току, которое измеряется омметром, должно быть бесконечно велико. Однако это оказывается справедливо лишь для идеального конденсатора. В действительности между обкладками конденсатора всегда имеется какой-то диэлектрик, обладающий конечным значением сопротивления, которое называется сопротивлением утечки. Его-то и измеряют омметром. В зависимости от используемого в конденсаторе диэлектрика устанавливаются критерии исправности по величине сопротивления утечки. Слюдяные, керамические, пленочные, бумажные, стеклянные и воздушные конденсаторы имеют очень большое сопротивление утечки, и при их проверке омметр должен показывать бесконечно большое сопротивление. Однако имеется большая группа конденсаторов, сопротивление утечки которых сравнительно невелико. К ней относятся все полярные конденсаторы, рассчитанные на определенную полярность приложенного к ним напряжения, и эта полярность указывается на их корпусах. При измерении сопротивления утечки этой группы конденсаторов необходимо соблюдать полярность подключения омметра (плюсовой вывод омметра должен присоединяться к плюсовому выводу конденсатора), в противном случае результат измерения будет неверным. К этой группе конденсаторов в первую очередь относятся все электролитические конденсаторы — КЭГ, ЭГЦ, ЭМ, ЭМИ, К50, ЭТ, ЭТО, К51, К52 — и оксидно-полупроводниковые конденсаторы К53. Сопротивление утечки исправных конденсаторов этой группы должно быть не менее 100 кОм, а конденсаторов ЭТ, ЭТО, К51, К52 и К53 — не менее 1 МОм. При проверке конденсаторов большой емкости нужно учесть, что при подключении омметра к конденсатору, если он не был заряжен, начинается его заряд, и стрелка омметра делает бросок в сторону нулевого деления шкалы. По мере заряда стрелка движется в сторону увеличения сопротивления. Чем больше емкость конденсатора, тем медленнее движется стрелка. Отсчет сопротивления утечки следует производить только после того, как она практически остановится. При проверке конденсатора емкостью порядка 1000 мкФ на это может потребоваться несколько минут. Внутренний обрыв или частичная потеря емкости конденсатором не могут быть обнаружены омметром, для этого необходим прибор, позволяющий измерять емкость конденсатора. Однако обрыв конденсатора емкостью более 0,2 мкФ может быть обнаружен омметром по отсутствию начального скачка стрелки во время заряда. Следует заметить, что повторная проверка конденсатора на обрыв по отсутствию начального скачка стрелки может производиться только после снятия заряда, для чего выводы конденсатора нужно замкнуть на короткое время. Конденсаторы переменной емкости проверяются омметром на отсутствие замыканий. Для этого омметр подключается к каждой секции агрегата и медленно поворачивается ось из одного крайнего положения в другое. Омметр должен показывать бесконечно большое сопротивление в любом положении оси.
Проверка катушек индуктивности При проверке катушек индуктивности омметром контролируется только отсутствие в них обрыва. Сопротивление однослойных катушек должно быть равно нулю, сопротивление многослойных катушек — близко к нулю. Иногда в паспортных данных аппарата указывается сопротивление многослойных катушек постоянному току, и на его величину можно ориентироваться при их проверке. При обрыве катушки омметр показывает бесконечно большое сопротивление. Если катушка имеет отвод, нужно проверить обе секции катушки, подключая омметр сначала к одному из крайних выводов катушки и к ее отводу, а затем — ко второму крайнему выводу и отводу.
Проверка низкочастотных дросселей и трансформаторов Как правило, в паспортных данных аппаратуры или в инструкциях по ее ремонту указываются значения сопротивлений обмоток постоянному току, которые можно использовать при проверке трансформаторов и дросселей. Обрыв обмотки фиксируется по бесконечно большому сопротивлению между ее выводами. Если же сопротивление значительно меньше номинального, это может указывать на наличие короткозамкнутых витков. Однако чаще всего короткозамкнутые витки возникают в небольшом количестве, когда происходит замыкание между соседними витками, и сопротивление обмотки изменяется незначительно. Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков можно поступить следующим образом. У трансформатора выбирается обмотка с наибольшим количеством витков, к одному из выводов которой подключается омметр с помощью зажима «крокодил». Ко второму выводу этой обмотки прикасаются слегка влажным пальцем левой руки. Держа металлический наконечник второго щупа омметра правой рукой, подключают его ко второму выводу обмотки, не отрывая от него пальца левой руки. Стрелка омметра отклоняется от своего начального положения, показывая сопротивление обмотки. Когда стрелка остановится, отводят правую руку со щупом от второго вывода обмотки. В момент разрыва цепи при исправном трансформаторе чувствуется легкий удар электрическим током за счет ЭДС самоиндукции, возникающей при разрыве цепи. В связи с тем, что энергия разряда мизерна, никакой опасности такая проверка не представляет. При наличии короткозамкнутых витков в проверяемой обмотке или в других обмотках трансформатора ЭДС самоиндукция резко падает и электрического удара не ощущается. Омметр при этом нужно использовать на самом меньшем пределе измерения, который соответствует наибольшему току измерения.
Проверка диодов Полупроводниковые диоды характеризуются резко нелинейной вольтамперной характеристикой. Поэтому и прямой, и обратный токи при одинаковом приложенном напряжении различны. На этом основан способ проверки диодов омметром. Прямое сопротивление измеряется при подключении плюсового вывода омметра к аноду, а минусового вывода — к катоду диода. У пробитого диода прямое и обратное сопротивления равны нулю. Если диод оборван, оба сопротивления бесконечно велики. Указать заранее значения прямого и обратного сопротивлений или их соотношение нельзя, так как они зависят от приложенного напряжения, а это напряжение у разных авометров и на разных пределах измерения различно. Тем не менее у исправного диода обратное сопротивление должно быть больше прямого. Отношение обратного сопротивления к прямому у диодов, рассчитанных на низкие обратные напряжения, велико (может быть более 100). У диодов, рассчитанных на большие обратные напряжения, это отношение оказывается незначительным, так как обратное напряжение, приложенное к диоду омметром, мало по сравнению с тем обратным напряжением, на которое диод рассчитан. Методика проверки стабилитронов и варикапов не отличается от изложенной. Как известно, если к диоду приложено напряжение, равное нулю, ток диода также будет равен нулю. Для получения прямого тока необходимо приложить к диоду какое-то пороговое небольшое напряжение. Любой омметр обеспечивает приложение такого напряжения. Однако если соединено последовательно и согласно (в одну сторону) несколько диодов, пороговое напряжение, необходимое для отпирания всех диодов, увеличивается и может оказаться больше, чем напряжение на клеммах омметра. По этой причине измерять прямые сопротивления диодных столбов или селеновых столбиков при помощи омметра оказывается невозможно.
Проверка тиристоров Неуправляемые тиристоры (динисторы) могут быть проверены таким же образом, как диоды, если напряжение отпирания динистора меньше напряжения на клеммах омметра. Если же оно больше, динистор при подключении омметра не отпирается и омметр в обоих направлениях показывает очень большое сопротивление. Тем не менее, если динистор пробит, омметр это регистрирует нулевыми показаниями прямого и обратного сопротивлений. Для проверки управляемых тиристоров (тринисторов) плюсовой вывод омметра подключается к аноду тринистора, а минусовой вывод — к катоду. Омметр при этом должен показывать очень большое сопротивление, почти равное бесконечному. Затем замыкают выводы анода и управляющего электрода тринистора, что должно приводить к резкому уменьшению сопротивления, так как тринистор отпирается. Если после этого отключить управляющий электрод от анода, не разрывая цепи, соединяющей анод тринистора с омметром, для многих типов тринисторов омметр будет продолжать показывать низкое сопротивление открытого тринистора. Это происходит в тех случаях, когда анодный ток тринистора оказывается больше так называемого тока удержания. Тринистор остается открытым обязательно, если анодный ток больше гарантированного тока удержания. Это требование является достаточным, но не необходимым. Отдельные экземпляры тринисторов одного и того же типа могут иметь значения тока удержания значительно меньше гарантированного. В этом случае тринистор при отключении управляющего электрода от анода остается открытым. Но, если при этом тринистор запирается и омметр показывает большое сопротивление, нельзя считать, что тринистор неисправен.
Проверка транзисторов Эквивалентная схема биполярного транзистора представляет собой два диода, включенных навстречу один другому. Для р-n-р-транзисторов эти эквивалентные диоды соединены катодами, а для n-р-n-транзисторов — анодами. Таким образом, проверка транзисторов омметром сводится к проверке обоих р-n-переходов транзистора: коллектор-база и эмиттер-база. Для проверки прямого сопротивления переходов р-n-р-транзисторов минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой — поочередно к коллектору и эмиттеру. Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра. При проверке n-р-n-транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление — при соединении с базой минусового вывода. При пробое перехода его прямое и обратное сопротивления оказываются равными нулю. При обрыве перехода его прямое сопротивление бесконечно велико. У исправных маломощных транзисторов обратные сопротивления переходов’ во много раз больше их прямых сопротивлений. У мощных транзисторов это отношение не так велико, тем не менее омметр позволяет их различить. Из эквивалентной схемы биполярного транзистора вытекает, что с помощью омметра можно определить тип проводимости транзистора и назначение его выводов (цоколевку). Сначала определяют тип проводимости и находят вывод базы транзистора. Для этого один вывод омметра подключают к одному выводу транзистора, а другим выводом омметра касаются поочередно двух других выводов транзистора. Затем первый вывод омметра подключают к другому выводу транзистора, а другим выводом омметра касаются свободных выводов транзистора. Затем первый вывод омметра подключают к третьему выводу транзистора, а другим выводом касаются остальных. После этого меняют местами выводы омметра и повторяют указанные измерения. Полезно все эти 12 измерений пронумеровать и записать результаты. Нужно найти такой вариант подключения омметра, при котором подключение второго вывода омметра к каждому из двух выводов транзистора соответствует небольшому сопротивлению (оба перехода открыты). Тогда вывод транзистора, к которому был подключен первый вывод омметра, являлся выводом базы. Если первый вывод омметра является плюсовым, значит, транзистор относится к n-р-n-проводимости, если — минусовым, значит, к р-n-р-проводимости. Теперь нужно определить, какой из двух оставшихся выводов транзистора является выводом коллектора. Для этого омметр произвольно подключается к этим двум выводам транзистора, а уже найденный вывод базы соединяется с плюсовым выводом омметра при n-р-n-транзисторе или с минусовым выводом омметра при р-n-р-транзисторе и отмечается измеренное омметром сопротивление. Затем выводы омметра меняются местами, а база остается подключенной к тому же выводу омметра, что и ранее, и вновь отмечается измеренное сопротивление. В том случае, когда сопротивление оказалось меньшим, база была соединена с коллектором транзистора. Полевые транзисторы проверять омметром не рекомендуется.
Проверка микросхем С помощью омметра можно производить проверку тех микросхем, которые представляют собой наборы диодов или биполярных транзисторов. Таковы, например, диодные сборки и матрицы КДС111, КД906 и микросхемы К159НТ, К198НТ и др. Проверка диода или транзистора производится по уже описанной методике. Если неизвестно назначение выводов сборки или микросхемы, оно также может быть определено, хотя из-за наличия нескольких транзисторов в одном корпусе приходится проводить более громоздкие измерения. При этом нужно установить систему подключения омметра к выводам, чтобы выполнить все возможные комбинации.

Литература

1. Жердев А. Мини-тестер // Радиолюбитель. — 1998. — № 8.,- С. 35; № 9. — С. 36–37. 2. Серебров Н. Омметр с линейной шкалой // Радио. — 1999. — № 5. — С. 52; 2000. — № 6. — С. 50. 3. Устименко С. Измеритель индуктивности с линейной шкалой // Радиолюбитель. — 1995. — № 4. — С. 23–24. 4. Соловьев О. Измеритель емкости на ИМС // Радио. — 1990.-№ 5. -С. 64. 5. Нечаев И. Генератор 34 // Радио. — 1994. — № 4. — С. 28–29; 1996.-№ 8.-С. 61. 6. Шушурин В. Простой RC-генератор // Радио. — 1972. — № 5. — С. 63. 7. Гончар Г. «Электрический стул» для носа // Радиолюбитель. — 1999. — № 7. — С. 20. 8. Стахов Е. Устройство для лечения магнитным полем // Радиолюбитель. — 1996. — № 7. — С. 15. 9. Шустов М. «Антимигреневый» генератор // Радиолюбитель. — 1992. — № 11. — С. 20–21. 10. Коваль А. Помощник для слепых // Радиолюбитель. — 1991. — № 6. — С. 3. 11. Иванов Б. Горный воздух в комнате // Электроника в самоделках. — ДОСААФ. — 1975. — С. 171–178. 12. Карелин С. Сторожевое устройство с магнитным ключом // Радио. — 1994. — № 2. — С. 33–34; 2000. — № 2. — С. 46. 13. Шустов М. Сирены личной охраны // Радиолюбитель. — 1995.- № 3. — С. 18–19. 14. Детектор вибраций // Радио. — 1995. — № 8. — С. 62. 15. Герасев Е. Охранное устройство с «магнитным ключом» // Радио. — 1994. — № 12. — С. 40. 16. Васильев В. Электронная «приманка» для рыб // Зарубежные радиолюбительские конструкции. — Энергия. — 1977. — С. 94–95. 17. Семенов И. Береговой лот // Радиолюбитель. -1999. — № 11.-С. 30. 18. Нечаев И. Автомат кормит аквариумных рыб // Радио. — 1993. — № 5. — С. 33–34. 19. Виноградов Ю. Электромеханический «рыболов» // Радио. — 1994. — № 3. — С. 33–34, С. 1 обложки. 20. Термометр с полупроводниковым датчиком // Радио. — 1992. — № 4. — С. 59; 1994. — № 4. — С. 47. 21. Власов Ю. Электронный термометр // Радио. — 1994. — № 12.-С. 39. 22. Шелестов И. Быстродействующий измеритель температуры // Радио. — 1994. — № 4. — С. 33. 23. Алексиев Д. Медицинский термометр // Радио. — 1981. — № 9. — С. 68. 24. Александров И. Звонковая кнопка управляет освещением // Радио. — 1990. — № 4. — С. 82; 1991 — № 1. — С. 76. 25. Нечаев И. Регулятор яркости светильника с плавным включением // Радио. — 1995. — № 11. — С. 33. 26. Нечаев И. Сенсорный выключатель светильника // Радио. — 1993. — № 6. — С. 30–31. 27. Бжевский Л. Светорегулятор с выдержкой времени // Радио. — 1989. — № 10. — С. 76; 1997. — № 2. — С. 52. * * *

Оглавление

  • Глава 1 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
  •   1.1. Мини-тестер
  •   1.2. Омметр с линейной шкалой
  •   1.3. Измеритель индуктивности с линейной шкалой
  •   1.4. Измеритель емкости на ИМС
  •   1.5. Генератор 3Ч
  •   1.6. Простой RC-генератор
  • Глава 2 ЭЛЕКТРОНИКА В МЕДИЦИНЕ
  •   2.1. «Электрический стул» для носа
  •   2.2. Устройство для лечения магнитным полем
  •   2.3. «Антимигреневый» генератор
  •   2.4. Помощник для слепых
  •   2.5. Горный воздух в комнате
  • Глава 3 ОХРАННЫЕ УСТРОЙСТВА
  •   3.1. Сторожевое устройство
  •   3.2. Сирены личной охраны
  •   3.3. Детектор вибраций [14]
  •   3.4. Охранное устройство
  • Глава 4 РЫБАКУ И АКВАРИУМИСТУ
  •   4.1. Электронная «приманка» для рыб
  •   4.2. Береговой лот
  •   4.3. Автомат кормит аквариумных рыб
  •   4.4. Электромеханический «рыболов»
  • Глава 5 ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ
  •   5.1. Термометр с полупроводниковым датчиком. [20]
  •   5.2. Электронный термометр
  •   5.3. Быстродействующий термометр
  •   5.4. Медицинский термометр
  • Глава 6 УПРАВЛЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЕМ
  •   6.1. Звонок включает свет в прихожей
  •   6.2. Регулятор яркости светильника с плавным включением
  •   6.3. Сенсорный выключатель светильника
  •   6.4. Светорегулятор с выдержкой времени
  • Приложение ПРОВЕРКА РАДИОЭЛЕМЕНТОВ ОММЕТРОМ
  • Литература
  • Простой измеритель индуктивности

    Простой измеритель индуктивности

    Введение: Этот измеритель может измерять индуктивность катушек в широком диапазоне от 10 мкГн до 2Гн. Он действует как дополнение к цифровому вольтметру или мультиметру. Цифровой мультиметр теперь можно купить ниже 100 чешских крон, а вот мультиметры измерители индуктивности встречаются редко.
    Описание: Основой этого простого измерителя является микросхема шестикратного триггера Шмитта 74HCT14.Индуктивность катушки зависит от периода времени, в течение которого генератор поддерживать напряжение на катушке выше заданного предела (нижний порог Шмитта). Изменение диапазона осуществляется простым изменением частоты генератора. IO2a состоит из генератора с переключаемой частотой. Переключитесь на C5a-d и P1a-d. Триммеры от P1a до P1d используются для калибровки диапазонов. IO2b служит инвертором, а IO2c и IO2d — усилителем тока. Эти три инвертора отделяют генератор от измерительной цепи.Рабочий цикл генератора составляет около 25%. Когда вывод IO2c+d переходит в лог. 1, катушка индуцирует полное напряжение 5В. Затем это напряжение экспоненциально уменьшается и приближается к нулю. Инвертор IO2e определяет напряжение. Выход инвертирован, поэтому схема IO2f имеет правильную полярность. Выход IO2f остается журнал. 1 с момента переворота осциллятора в лог. 1, до тех пор, пока напряжение на катушке не упадет ниже нижнего порога Шмитта. Ширина импульса на выходе IO2f пропорциональна измеренной индуктивности катушки.Выходной фильтр R4, C6, R6, C7 преобразуют ШИМ в постоянное напряжение. Затем он измеряется цифровым вольтметром (мультиметром), настроенным на диапазон 200 мВ. Напряжение питания 7805 ir 78L05 стабилизировано на уровне 5В, т.к. оно сильно влияет на точность. Конденсатор С4 необходимо разместить как можно ближе к IO2. Потребление измерителя индуктивности составляет всего около 4-8 мА и может легко питаться от батареи 9В.
    Улучшения: Схема вдохновлена ​​измерителем 74HC132, который встречается почти в идентичной форме примерно в десяти разных местах :)… см. литературу. Однако эта бездумно скопированная схема имеет низкую точность и другие проблемы. Поэтому я решил сделать улучшение. Я включил ячейку RD (D1 и R3), которая позволяет восстановить индуктивность. Без него индуктивность блокируется защитным диодом на входе Шмитта (анод на землю, катод на вход), и не дает индуктору восстановиться между каждым цикл. Остаточный ток остается в цепи в следующем цикле, и это сильно влияет на измерение.Оказалось, что лучше использовать схему серии HCT, чем HC. Его пороги расположены ниже. Рабочий цикл генератора изменяется с 50% до 25%, что является более подходящим (катушка не подключена к току слишком долго и имеет больше времени для восстановления). Нижний порог также подходит для измерения малых индуктивностей. Более низкий порог и более низкий рабочий цикл также устраняют проблему оригинальной схемы: Если подключалась слишком большая индуктивность, как ни парадоксально, счетчик показывал ноль вместо «1 _ _ _».Это было вызвано что большая индуктивность в рабочем цикле 50% создает почти прямоугольную форму волны с пиковое значение составляет 2,5 В, что недостаточно для переключения входов серии HC. Со схемами HCT эта проблема не возникает. Катушки подключены к двум инверторам параллельно, что увеличит токовые способности, снизит внутренние потери и тем самым повысит точность. Схемы HCT и более низкий рабочий цикл также обеспечивают меньшее энергопотребление. На схемах в литературе чаще всего отсутствуют блокировочные конденсаторы. до и после 7805 (!!!).Здесь это от С1 до С4. Я обнаружил, что использование диапазона 200 мВ обеспечивает гораздо лучшую точность. чем диапазон 2В, т.к. диапазон измерения 2В требует работы с длинными импульсами (до 40%) и цепь RL (R2 и LX) не успела стабилизироваться до следующего цикла. В сочетании с отсутствием D1 и R3 это может означать погрешность до десятков %. Цепь делителя R4, R5 работает со скважностью выходных импульсов до 20%. Я считаю, что подстроечный нуль (см. литературу) не имеет смысла, т.к. выходное напряжение Шмитца в лог.0 ничтожно мало. Первоначальное участие составляло всего 1-2 полигона. Я использовал 4 диапазона, чтобы измерить большую индуктивность. Использование более высоких диапазонов более низкие частоты — следовательно, используется двухступенчатый фильтр.
    Калибровка: Каждый диапазон необходимо калибровать по известной индуктивности. Предпочтительно это должно быть значение 50 — 90 % шкалы или отображение «1000» — «1800». Калибровка каждой шкалы производится установкой P1a — P1d подстроечный, чтобы счетчик показывал правильное значение.Если вы не в состоянии откалибровать измеритель, изменить значение R1, значение P1a-d или C5a-d. Отдельные диапазоны перечислены в таблице ниже. Если вы не измеряете индуктивность такого большого диапазона, некоторые диапазоны могут быть опущены.
    Каталожные номера:
    pandatron.cz/?99&meric_civek
    freecircuitdiagram.com/2009/05/12/схема измерителя индуктивности
    xtronic.org/схема/цифровой-индуктивометр-для-мультиметра
    электро2.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


    Рис. 1 — Схема простого измерителя индуктивности.


    Рис.2 — Модификация для одиночного переключателя. В этой версии вам не нужно использовать двойной переключатель.


    Рис. 3 — Упрощенная калибровка. Вы называете только один диапазон, и калибровка других диапазонов происходит от него. Недостатком этой версии является низкая точность. Внутренние емкости, отклонения конденсатора и т. д. влияют на измерение.


    Формы сигналов в цепи

    Диапазон Макс.Значение преобразование Рабочая частота
    I. 2MH 10UH / MV 30 кг
    II. 20 мГн 100 мкГн/мВ 3 кГц
    III. 200 мГн 1 мГн/мВ 300 Гц
    IV. 2H 10 мГн/мВ 30 Гц
    Диапазоны и расчетные формулы


    Разработка измерителя индуктивности в макете.


    Форма волны осциллятора на прицеле с 74HC14 (слева) и с 74HCT14 (справа)


    Плата под IO2 (74HCT14).


    печатная плата измерителя индуктивности


    Переключатель диапазонов Pr1 (C1a-d прямо на нем).


    Готовые кишки L-метра


    Простой измеритель индуктивности, встроенный в коробку.


    Измерение индуктивности.Для подключения мультиметра подходит гнездовой разъем, который использовался для подключения сети к плате питания ATX.


    Проверка диапазонов измерителя индуктивности с помощью динамика. Слышно частоту 300Гц и 3кГц, 30Гц слышно слабо, 30кГц вообще нет.

    дом

    Измеритель индуктивности

    Вот блок измерения коммерческого ВЧ-дросселя 33 мкГн.
    Измеритель индуктивности в эксплуатации

    Разрешение аналогового измерителя, очевидно, ограничивает его производительность, но я обычно использую его, чтобы просто убедиться, что я нахожусь на правильном поле, когда наматываю катушки или выбираю из ящика для мусора.Более точные измерения я делаю с резонансным мостом.

    Мне нужен был способ измерения РЧ-индукторов с ручной обмоткой в ​​моей второй лаборатории, и, поскольку я буду делать это только изредка, мне не нужно ничего особенного, и поскольку мой друг заканчивает свой проект на основе AT90S1200, я планирую чтобы сделать его самому, я решил, что буду использовать его меньше года, поэтому я не хотел тратить много времени на его изготовление. Я столкнулся с предшественником этой схемы, более сложной в том, что у нее была регулировка нуля и переключатель диапазона, но она была ограничена более высокими индуктивностями.Я адаптировал ее к имеющимся у меня компонентам и изменил ее так, чтобы она работала в диапазоне от 500 наногенри до 50 микрогенри. ARRL, что я делаю эту схему доступной (члены Wouff Hong: то-то-то-то…. то-то).

    Цепь

    Принцип работы схемы заключается в том, что если вы сделаете ширину импульса пропорциональной индуктивности, а частоту и амплитуду импульса сохраните постоянными, а затем пропустите импульс через фильтр нижних частот так, чтобы выходило только среднее напряжение, результирующее напряжение постоянного тока пропорциональна индуктивности.

    Другими словами:
    Ширина импульса = индуктивность X некоторая константа
    DC out = Ширина импульса X Амплитуда импульса X Частота
    Где выход постоянного тока и амплитуда импульса в вольтах, ширина импульса в секундах и частота импульсов в Гц (1/сек).

    Частота импульсов задается генератором с триггером Шмитта, состоящим из сопротивления обратной связи (потенциометр 2 кОм и постоянный резистор 3,9 кОм). конденсатор 1000 пф на землю и триггер Шмитта. Гистерезис триггера Шмитта позволяет ему колебаться с простой цепью обратной связи.Ширина импульса, пропорциональная индуктивности, создается путем пропускания неизвестной индуктивности через резистор и подключения результирующей пилообразной формы сигнала к входу другого триггера Шмитта, который из-за резкого переключения на его выходе из-за его гистерезиса обеспечивает хороший прямоугольный импульс. Ширина импульса пропорциональна индуктивности и обратно пропорциональна сопротивлению. Чтобы получить импульс с шириной, существенно большей, чем время нарастания и спада триггера Шмитта, что является требованием хорошей линейности, в то время как индуктивность находилась в диапазоне 500 нГн, мне пришлось использовать очень низкое сопротивление , отсюда и три резистора по 330 Ом и их драйверы параллельно.Последний инвертор просто делает импульс положительной полярности, так что напряжение увеличивается по мере увеличения индуктивности.

    Эта схема подходит только для широкополосных катушек индуктивности. Катушки индуктивности с железными сердечниками, ферритами с высокой проницаемостью или с большим количеством шунтирующей емкости не могут быть точно измерены.

    В схеме используется вольтметр с милливольтовым диапазоном и высоким входным сопротивлением в качестве считывающего устройства, поэтому на выходе нет буфера.

    У меня оказался 74HC14 в корпусе SO, поэтому я припаял его к металлизированной стороне макетной платы.Если вы используете DIP, ваша жизнь будет намного проще. Когда вы строите это, держите соединения, включая соединения gorund, короткими, потому что счет идет на десятки наносекунд. Обратите особое внимание на выводы и контакты для LX. Любая индуктивность на этом пути будет добавляться к измеренной индуктивности, поэтому держите его коротким и небольшим. В том, что я построил, я использовал пару зажимов типа «крокодил», припаянных к толстым проводам длиной пару сантиметров.

    Калибровка:

    Процедура проста: подключите батарею и цифровой вольтметр (цифровой вольтметр), установите известный индуктор в положение LX, затем отрегулируйте потенциометр, пока не получите ожидаемое показание на цифровом вольтметре.Например, используйте индуктор на 1 мкГн и отрегулируйте потенциометр, чтобы получить 100 мВ на цифровом вольтметре.

    У вас могут возникнуть проблемы с калибровкой, если пороги переключения на вашем 74HC14 сильно отличаются от того, что использовал я, поэтому вам, возможно, придется изменить сопротивление генератора или конденсатора, чтобы откалибровать схему.

    Вот что нужно проверить при калибровке:

    -Когда LX закорочен, выходное напряжение должно быть очень близко к нулю вольт.Если нет, возможно, у вас слишком большая индуктивность в проводах к LX или вы подключили LX к зашумленной точке заземления. Существует небольшая вероятность того, что вы используете поврежденный 74HC14, но проверьте это в последнюю очередь, так как это маловероятно.

    -Когда LX разомкнут, выходное напряжение должно быть около 2,5 вольт (50% от источника питания). Если это не так, вероятно, это потому, что пороги на 74HC14 не расположены симметрично около 2,5 вольт. Неважно, просто регулируйте частоту генератора, пока не получите его для калибровки.Если вы обнаружите, что напряжение очень низкое, скажем, ниже вольта, то это указывает на ошибку записи, проблему с регулятором 5 В или аккумулятором, поврежденный 74HC14 или вы используете вольтметр с очень низким сопротивлением. DVM, как правило, имеют сопротивление 10 МОм, но VOM (вольт-омметры) могут быть в диапазоне от 10 кОм до 20 кОм и не подходят для этого использования.

    — Генератор в том, что я сделал, работает на частоте 173 кГц. Если ваш работает на другой частоте, попробуйте заменить компоненты генератора или попробуйте использовать 74HC14 другого производителя.

    Схема дает довольно постоянное напряжение от 10 мВ/мкГн до 50 мкГн.

    Сборка измерителя LCR — Блог — Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом

    В последнее время наблюдается большой интерес к эквивалентному последовательному сопротивлению конденсаторов (ESR) и многим другим темам конденсаторов (например, см. «Глубокое погружение в ESR», «Введение» и «Эксперименты по утечке конденсатора» и «Эксперименты с полимером»). конденсаторы). В этом сообщении в блоге кратко обсуждается, как создать инструмент, который можно подключить к ПК для измерения импеданса компонентов.Краткий обзор импеданса и почему это может быть важно, см. в разделе Измерение характеристик конденсатора

     

    Обычный мультиметр может измерять сопротивление, которое связано с приложенным напряжением и постоянным током через тестируемый компонент, используя формула R=V/I.

     

    Измеритель импеданса, также известный как измеритель LCR, делает то же самое, но вместо этого использует переменный ток. Это полезно, потому что большинство компонентов также имеют реактивное сопротивление, что приводит к разности фаз между синусоидой приложенного переменного напряжения и результирующей синусоидой переменного тока через компонент.Измерив разность фаз, вы можете определить емкость (или индуктивность) компонента на этой частоте, а также любое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсаторов.

     

    Хотя некоторые мультиметры могут измерять емкость или индуктивность, обычно они делают это только на одной частоте. Измеритель LCR позволит вам изменять частоту.

     

    Этот проект возник, потому что я собирал аудиоусилитель и хотел подключить его к ПК с помощью звуковой карты.В поисках программного обеспечения я нашел приложение под названием Visual Analyzer (оно только для Windows с закрытым исходным кодом, но его можно загрузить бесплатно). Запустив его, я заметил, что он поддерживает LCR, а после дальнейшего изучения я заметил, что автор опубликовал подробную информацию (PDF) о схеме с двумя операционными усилителями, которую можно подключить к звуковой карте, чтобы преобразовать ее в измеритель LCR! Итак, я решил взять две мои (моно) печатные платы аудиоусилителя и собрать схему, чтобы опробовать ее. Результаты кажутся очень хорошими.

     

    Ниже представлена ​​общая схема системы. По команде программного обеспечения ПК звуковая карта генерирует синусоидальную волну. Это применяется к последовательной цепи, состоящей из известного сопротивления и неизвестного импеданса. Эти два последовательно соединенных компонента действуют как делитель потенциала. Как описано в разделе «Измерение характеристик конденсатора», путем измерения напряжения (и фазы) наверху и в середине делителя потенциала программное обеспечение для ПК может определить неизвестный импеданс.

    В программном обеспечении больше сложностей (например, необходимо запустить процедуру калибровки), но на высоком уровне это все, что нужно.

     

    Для практической реализации известное сопротивление фактически представляет собой группу точных резисторов, включенных с помощью поворотного переключателя. Это позволяет использовать схему в широком диапазоне неизвестного импеданса.

     

    На приведенной ниже схеме показана возможная реализация.Это схема, которую я построил, но ее можно улучшить. Схема содержит множество «неподходящих» мест расположения компонентов, поэтому в будущем конструкцию можно изменить.

     

    В схеме используется поворотный переключатель для выбора известного сопротивления в диапазоне от 10 Ом до 100 кОм. Было бы неплохо иметь меньшее сопротивление, но для этого нужен буфер, иначе выход звуковой карты будет слишком сильно загружен.

     

    Поворотный переключатель имеет два полюса, второй полюс можно использовать для включения светодиодов, указывающих диапазон.Возможно, в этом нет необходимости, поскольку поворотный диск можно просто пометить.

     

    Что касается аудиоразъемов, обычные звуковые карты имеют 3,5-мм разъемы для стереоразъема или разъемы монофонокорректора (RCA) (два из них, для левого и правого), но звуковые карты типа «домашняя музыка» используют монофонические разъемы 6,35 мм. . Лично я считаю, что больший диаметр 6,35 мм — хороший вариант, потому что он позволяет упростить конструкцию кабеля (кабели нуждаются в хорошем плетеном экране, поэтому они обычно толстые) и разделить два канала.

     

    Для поворотного переключателя, для упрощения соединений, одним из вариантов может быть отдельная печатная плата (или отрезанный участок печатной платы), которая припаивается к контактам поворотного переключателя и имеет известные сопротивления тоже припаял на этой плате. Таким образом, необходимо использовать только два провода для соединения этой отдельной печатной платы и основной печатной платы. Некоторые отверстия на печатной плате для установки L-образного кронштейна для поворотного переключателя также могут быть опцией.

     

    Другая идея может заключаться в том, чтобы аудиовход/выход также выводился на разъем заголовка, на случай, если в будущем дополнительная плата будет использоваться (скажем) для подключения через I2S к Pi или BBB для будущего пользовательского программного обеспечения. .Преимущество этого заключается в устранении различий между звуковыми картами USB и любых манипуляциях, которые могут выполнять драйверы Windows или звуковая система (кстати, если вы покупаете звуковую карту, карта с поддержкой «ASIO-входа» и «ASIO-выхода» устранит такие манипуляции). насколько я понимаю (я мало разбираюсь в звуковых картах)

     

    Как уже упоминалось, я работал над микрофонным усилителем, поэтому у меня было много запасных печатных плат, на каждой из которых размещался один операционный усилитель. для прототипа я использовал две платы (одна была разрезана пополам).Кабели для звуковой карты были подключены напрямую без разъемов. Держатели батареек (две батарейки типа АА используются для шин +1,5 В и -1,5 В) были приклеены к печатной плате. Вся конструкция, надеюсь, должна поместиться в корпус, предназначенный для печатных плат шириной 160 мм (у меня пока нет корпуса).

    Для подключения тестируемого устройства (DUT) я использовал самодельный набор кабелей: Building Kelvin (4-Wire) Test Leads

    Файлы Gerber прикреплены к этому сообщению в блоге, но они не очень полезно для этого проекта — лучше собрать отдельную печатную плату.Вот крупный план области операционного усилителя:

     

    Для работы с ним загрузите программное обеспечение Visual Analyzer и установите его. Я использовал VA64, и он работает нормально.

     

    Подключите цепь измерителя LCR к звуковой карте. Я использовал линейный вход и линейный выход. Моя звуковая карта (Scarlett 2i2 2nd Gen) имеет регулировку усиления для левого и правого входов, поэтому я выкрутил их на максимум. Если ваша звуковая карта искажает звук на максимуме, возможно, вы не захотите этого делать. Я не знаю последствий, так как не знаю точно, какой алгоритм используется программным обеспечением.Предположительно, он автоматически регулирует амплитуду выходного канала, чтобы входные каналы не сильно искажались.

     

    Затем запустите VA64, и в правом нижнем углу экрана появится флажок ZRLC метр. Нажмите на нее, чтобы запустить функцию LCR!

     

    Следующим шагом является выполнение калибровки. Это действительно легко. Во-первых, убедитесь, что тестируемое устройство не подключено. Затем выберите желаемый диапазон с помощью поворотного переключателя на основе приблизительного ожидаемого импеданса на желаемой частоте.

     

    Затем выберите нужную частоту в программном обеспечении (я выбрал 120 Гц на скриншоте ниже) и используйте раскрывающийся список, чтобы выбрать правильный диапазон. Нажмите кнопку «Измерить», и на этой частоте произойдет калибровка.

     

    Теперь вы можете подключить неизвестный импеданс к тестируемому устройству (не забудьте сначала закоротить любую заряженную емкость!) и результаты должны быть отображены! На приведенном ниже снимке экрана показано значение ESR 1,297 Ом для конденсатора.

     

    Если вы хотите изменить частоту или диапазон, вам нужно будет нажать кнопку «Стоп», чтобы сделать это, а затем отсоединить тестируемое устройство и повторить калибровку.

     

    Из первых минимальных тестов результаты кажутся хорошими. Я подтвердил с помощью измерителя LCR, который должен быть в калибровке. Я пока много не тестировал. Я проверил резистор (на обоих приборах он показал сопротивление 8,8 Ом) и конденсатор емкостью 22 мкФ с эквивалентным сопротивлением 1,28 Ом на обоих приборах.

     

    В этом проекте используется стандартный ПК и звуковая карта в сочетании с программным обеспечением Visual Analyzer для реализации недорогого измерителя LCR.Первоначальные результаты кажутся хорошими, хотя необходимо провести дополнительные тесты.

    Спасибо за внимание!

    Измеритель LCR или мост LCR » Electronics Notes

    Измеритель LCR или мост LCR используется для измерения индуктивности L, емкости C и сопротивления R.


    Измеритель LCR / мост Включает:
    Введение в измеритель LCR


    Измерители LCR или мосты LCR представляют собой элементы испытательного оборудования или контрольно-измерительных приборов, используемых для измерения индуктивности, емкости и сопротивления компонентов.

    Измерители LCR

    , как правило, представляют собой специализированное испытательное оборудование, часто используемое для проверки правильности поступающих компонентов. Их также можно использовать в лаборатории разработки, где необходимо протестировать и измерить реальную производительность конкретных компонентов.

    Измеритель LCR или мост LCR получил свое название от того факта, что индуктивность, емкость и сопротивление обозначаются буквами L, C и R соответственно. Некоторые версии измерителя LCR используют формат мостовой схемы в качестве основы своей схемы, что дает часто используемое название.

    Доступны различные счетчики. Более простые версии измерителей LCR обеспечивают показания импеданса только путем преобразования значений в индуктивность или емкость.

    Более сложные конструкции моста LCR позволяют измерять реальную индуктивность или емкость, а также эквивалентное последовательное сопротивление и tanδ конденсаторов и добротность индуктивных компонентов. Это делает их ценными для оценки общей производительности или качества компонента.

    Типовой измеритель LCR

    Основные сведения об измерителе LCR

    В основе измерителя LCR лежат два метода основных схем.

    • Метод моста:   В основе этого метода лежит знакомая концепция моста Уитстона. Цель состоит в том, чтобы стремиться к состоянию, при котором мост уравновешен и через счетчик не протекает ток. В точке баланса положения компонентов моста можно использовать для определения значения тестируемого компонента. Этот метод обычно используется для измерений на более низких частотах — часто используются частоты измерения до 100 кГц или около того.

      В мостовом методе тестируемое устройство, ИУ, помещается в мостовую схему, как показано, и его значение может быть определено из настроек других элементов моста. Именно измерители LCR, использующие этот метод, известны как мосты LCR.
      Базовая схема измерителя LCR на основе моста Полное сопротивление тестируемого устройства обозначено буквой Zu на схеме. Импедансы Z2 и Z3 известны. Схема генератора обычно работает на частотах примерно до 100 кГц и обычно может быть выбрана перед испытанием.

      Затем Z1 можно изменять до тех пор, пока через D не будет протекать ток. Это положение баланса для моста. В этот момент четыре импеданса в цепи подчиняются уравнению:

      Эта базовая мостовая схема иногда используется сама по себе в очень примитивных измерителях LCR. В некоторых очень старых инструментах элементы балансируются вручную. Однако технологии продвинулись вперед, и более высокие уровни интеграции в сочетании со схемой операционного усилителя позволяют использовать точные автоматизированные версии схемы.
    • Измерение тока-напряжения:   Метод измерения тока-напряжения обычно используется для компонентов, предназначенных для высокочастотных приложений. Он обеспечивает высокоточный метод измерения, который можно использовать на высоких частотах и ​​в широком диапазоне значений.

      Часто известный как метод измерения ВЧ-ВАХ, этот метод измерения LCR использует измерения тока и напряжения, как следует из названия. Однако, поскольку задействованные частоты высоки, в нем используется согласованная схема измерения импеданса.В некоторых случаях для очень высокочастотных и высокоточных измерений может использоваться прецизионный коаксиальный измерительный порт.

      Существует два типа вольтметра и амперметра: один подходит для измерений с низким импедансом, а другой — для измерений с высоким импедансом.

      IV LCR Измерение для цепей с низким импедансом
      IV LCR Измерение для цепей с высоким импедансом Используя значения напряжения и тока из измерений, можно легко определить импеданс тестируемого устройства.При использовании фазочувствительного детектора для проведения этих измерений можно использовать относительную фазу напряжения и тока для определения импеданса тестируемого устройства с точки зрения сопротивления, емкости и индуктивности. Затем индуктивность или емкость и сопротивление могут отображаться как отдельные значения.

      Часто в цепи используется трансформатор, позволяющий проводить эти измерения и изолировать измерения от земли. Однако это может ограничить более низкие частоты или диапазон частот, в котором могут быть выполнены измерения.

    Руководство по измерению моста LCR

    Чтобы провести наилучшие измерения с помощью измерителя LCR или моста LCR, можно воспользоваться несколькими простыми рекомендациями и советами.

    • Влияние длины вывода:  На частотах выше 1 МГц или около того длина вывода может оказывать влияние. В качестве приблизительного ориентира хорошая оценка индуктивности свинца составляет около 10 нГн на см свинца. Для получения наилучших измерений держите провода как можно короче.
    • Измерение на рабочей частоте:   При проведении измерений с помощью измерителя LCR полезно использовать тестовую частоту, максимально приближенную к фактической рабочей частоте. Это означает, что эффекты любых паразитных эффектов или изменений, связанных с частотой, сведены к минимуму — например, сердечники индуктора могут иметь разные свойства на разных частотах. В некоторых случаях это может иметь заметное значение.
    • Отрегулируйте тестовую амплитуду:   Так же, как рекомендуется проводить измерения на частоте, максимально близкой к рабочей частоте, то же самое относится и к тестовой амплитуде.Это связано с тем, что значения компонентов могут меняться в зависимости от применяемого сигнала. Это особенно верно для катушек индуктивности, в которых используются такие сердечники, как феррит, которые могут вносить потери. Они могут зависеть от амплитуды.
    • Разрядить конденсаторы перед измерением:  При определенных обстоятельствах некоторые конденсаторы могут нести остаточный заряд. Лучше всего разрядить их перед любыми измерениями. Поскольку заряд на некоторых конденсаторах может сохраняться в течение некоторого времени, всегда лучше разрядить их перед любыми испытаниями.

    Измерители / мосты LCR являются очень полезными измерительными приборами. Возможно, они не будут так широко использоваться, как в предыдущие годы, когда их часто можно было найти в зонах доставки товаров для выборочного тестирования поступающих компонентов. Однако в наши дни измерители LCR, как правило, используются в некоторых лабораториях для проверки характеристик компонентов, которые, вероятно, будут использоваться при разработке, а также в мастерских, где их можно использовать в качестве вспомогательного средства для поиска неисправностей.

    Измерители / мосты

    LCR чаще всего используются для отображения емкости, индуктивности и сопротивления, но также могут использоваться для измерения добротности катушки индуктивности или тангенса δ конденсатора.Как таковые, они являются особенно полезными элементами испытательного оборудования.

    Другие тестовые темы:
    Анализатор сетей передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра LCR-метр Измеритель наклона, ГДО Логический анализатор ВЧ измеритель мощности Генератор радиочастотных сигналов Логический пробник PAT-тестирование и тестеры Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI ГПИБ Граничное сканирование / JTAG Получение данных
        Вернуться в меню «Тест».. .

    Измерения емкости и индуктивности с помощью осциллографа и функционального генератора

    В большинстве лабораторий имеется достаточный запас цифровых мультиметров для измерения сопротивления постоянному току, но когда речь идет об измерении индуктивности, емкости и импеданса, это не всегда легко найти LCR метр.

    Счетчики

    LCR работают, подавая переменное напряжение на устройство. при тестировании и измерения результирующего тока, как по амплитуде, так и по фазы относительно сигнала напряжения переменного тока.Емкостное сопротивление будет иметь форма волны тока, которая опережает форму волны напряжения. Индуктивное сопротивление будет имеют форму волны тока, которая отстает от формы волны напряжения. К счастью, если у вас есть осциллограф и генератор функций в вашей лаборатории, вы можете использовать аналогичный метод для проведения многочастотных измерений импеданса с хорошим полученные результаты. Этот подход также может быть адаптирован для использования в качестве учебной лаборатории. упражнение.

    Рис. 1. Импеданс моделируется как конденсатор или катушка индуктивности с эквивалентным последовательным сопротивлением.

    Что такое импеданс?

    Импеданс – это полное сопротивление протеканию тока в цепь переменного тока. Он состоит из сопротивления (действительного) и реактивного сопротивления. (мнимый) и обычно представляется в комплексной записи как Z = R + jX , где R — сопротивление, а X — реактивное сопротивление.

    Реальные компоненты состоят из проводов, соединений, проводников и диэлектрических материалов. Эти элементы в совокупности составляют характеристик импеданса компонента, и этот импеданс изменяется в зависимости от частота тестового сигнала и уровень напряжения, наличие постоянного напряжения смещения или факторы тока и окружающей среды, такие как рабочая температура или высота.Из этих потенциальных влияний частота тестового сигнала часто является наиболее значимый фактор.

    В отличие от идеальных компонентов, реальные компоненты не являются чисто индуктивная или емкостная. Все компоненты имеют последовательное сопротивление, т. Параметр R в его импедансе. Но у них также есть несколько вкладчиков в их реактивное сопротивление. Например, конденсатор имеет последовательную индуктивность, которая становится больше проявляется на высоких частотах. Когда мы измеряем реальный конденсатор, ряд индуктивность (ESL) повлияет на показания емкости, но мы не сможем измерять его как отдельный компонент.

    Методы измерения импеданса

    Метод ВАХ, описанный в этих указаниях по применению, просто один из многих методов измерения импеданса. Другие включают метод моста. и резонансный метод.

    Метод ВАХ использует значение напряжения и тока через тестируемое устройство (DUT) для расчета неизвестного импеданса, Z x . Текущий измеряется путем измерения падения напряжения на последовательно включенном прецизионном резисторе с тестируемым устройством, как показано на рисунке 2.Уравнение 1 показывает, как можно использовать схему найти Z х . Уравнение 1:

    Теоретическая точность

    В этих указаниях по применению мы будем использовать Tektronix AFG2021. генератор сигналов произвольной формы и осциллограф Tektronix серии MDO4000. измерение. Полоса пропускания AFG2021 20 МГц хорошо подходит для этого. измерение. Точность усиления по постоянному току MDO4000 составляет 2 % при настройке 1 мВ/дел. 1,5% при других настройках по вертикали. Как вы можете видеть в уравнении 1, Точность измерения напряжения осциллографом является наиболее важным фактором в общая точность теста.

    На основании уравнения 1 теоретическая точность этого метод измерения должен составлять около 4% при настройке MDO4000 1 мВ/дел и 3% при других настройках.

    Поскольку частота дискретизации осциллографа намного выше частот стимулов, используемых в этих тестах, ошибка вклад фазовых измерений будет пренебрежимо мал.

    Рис. 3. Тестовая установка для оценка конденсатора, как в примере 1.

    Пример испытаний

    В следующих двух примерах представлены конденсатор/катушка индуктивности/ Измерение ESR с помощью осциллографа и функционального генератора.

    Используемое оборудование:
    • AFG2021 Генератор сигналов/функций
    • Осциллограф MDO4104C
    • А 1 кОм прецизионный резистор
    • Конденсаторы и катушки индуктивности, подлежащие испытанию
    • Два пробника напряжения Tektronix TPP1000

    Для этого применения большинство осциллографов и функций генераторы дадут приемлемые результаты, так как тестовые частоты ниже 100 кГц. Однако мы воспользуемся статистикой измерений на MDO4000. Серия в этом примере.

    Рис. 4. Осциллограммы напряжения и измерения, проведенные в узлах A1 и A2.
    Пример 1: керамический конденсатор 10 мкФ

    Настройте тестовую схему, как показано на рис. 3. Примечание. что R ESR и C связаны с тестируемым керамическим конденсатором, и что R fg представляет собой выходное сопротивление 50 Ом конденсатора. генератор функций.

    Установите генератор функций на вывод 1,9 В амплитуда, синусоида 100 Гц.Вы можете использовать ручку или клавиатуру AFG2021 для установить напряжение и частоту. Отрегулируйте настройку масштаба по вертикали осциллограф, чтобы использовать как можно больше экрана — используя как можно больше диапазон, насколько это возможно, вы улучшите точность вашего напряжения измерения.

    С помощью осциллографа проверьте узлы A1 и A2. Рисунок 4 показывает результирующую форму волны.

    Выберите режим получения среднего значения осциллографа. и установите количество средних значений равным 128. Это уменьшит влияние случайных шум в ваших измерениях.Настройте осциллограф на измерение канала 1. частота, фаза между каналом 2 и каналом 1, амплитуда канала 1 и амплитуда канала 2, как показано на рис. 4. Если ваш осциллограф поддерживает статистики измерений, таких как серия MDO4000, записывайте средние значения для расчеты. В противном случае запишите самые последние значения.

    Из настройки измерений мы знаем:

    • Частота стимула, f = 100 Гц
    • Прецизионный резистор, Rref = 1 кОм

    Из измерений, сделанных на осциллографе и показанных на рисунке 4:

    • Амплитуда напряжения, измеренная на A1, В A1 = 1.929 В
    • Амплитуда напряжения, измеренная на A2, В A2 = 0,310 В
    • Разность фаз между напряжением, измеренным на A2, относительно A1, θ = -79,95°

    Обратите внимание, что в узле A1 напряжение имеет фазовый угол 0°, то есть он находится в фазе с выходным сигналом функционального генератора. На А2 напряжение равно смещены вперед на фазовый угол θ.

    Можно найти полное сопротивление тестируемого конденсатора используя уравнение 1.

    Импеданс может быть выражен в полярной форме, где величина определяется уравнением 2.

    Уравнение 2:

    Угол импеданса определяется путем вычитания двух углы:

    Уравнение 3:

    Для теста в нашем примере мы можем использовать уравнение 2 и Уравнение 3, чтобы найти величину и угол импеданса проверяемый конденсатор:

    Теперь мы можем преобразовать импеданс в прямоугольную форму. найти сопротивление и емкость.

    Используя приведенные выше уравнения, мы можем найти ESR и Емкость ИУ:

    Уравнения 4 и 5:

    Используя уравнение 4 и уравнение 5, мы можем рассчитать ESR и емкость испытуемого конденсатора:

     

    по Объем/ФГ

    по USB ВНА

    по ЛКР

    по Объем/ФГ

    по USB ВНА

    по ЛКР

    Частота

    емкость (мкФ)

    емкость (мкФ)

    емкость (мкФ)

    СОЭ (Ом)

    СОЭ (Ом)

    СОЭ (Ом)

    10 Гц

    10.3

    10,4

     Н/Д

    28,3

    32,8

     Н/Д

    30 Гц

    10,1

    10,4

     Н/Д

    9.1

    7,8

     Н/Д

    100 Гц

    9.8

    10,3

    10,22

    2,4

    3,2

    2,3

    300 Гц

    9,8

    10,1

     Н/Д

    0,7

    1.1

     Н/Д

    1 кГц

    9.7

    9,8

    9,96

    0,3

    0,3

    0,21

    Таблица 1. Сравнительная таблица примера 1. LCR в руководстве сказано, что точность составляет 0,05%, а в руководстве USB VNA указано, что это точность 2%.

    В таблице 1 сравниваются результаты, полученные с помощью осциллографа. и функциональный генератор для результатов, достигнутых с помощью недорогого ВАЦ и традиционный LCR-метр.Измеритель LCR, использованный в этом случае, поддерживал только тест частоты 100 Гц и 1 кГц, которые являются общими тестовыми частотами компонентов. Вы заметите, что эти три метода достаточно хорошо коррелируют друг с другом.

    Значения пассивных компонентов указаны с особым с учетом частоты, и измерители LCR часто имеют более одной тестовой частоты для эта причина. В таблице 1 показаны результаты с использованием осциллографа/функции комбинация генераторов на пяти различных частотах. Вы можете увидеть эффект от паразитная индуктивность в испытательной цепи по мере увеличения испытательной частоты – измеренная емкость падает по мере увеличения испытательной частоты.См. раздел о «Диапазон измерения» для получения дополнительной информации о тестовых частотах.

    Для достижения наилучших результатов вам необходимо сохранить значение прецизионного резистора (R ref ) достаточно низким, чтобы дать значительную волну напряжения в узле A2. Резистор также должно быть больше 50 Ом или выходного импеданса функционального генератора. будет учитываться при измерении.

    Рис. 5. Тестовая установка для оценка индуктора, как в примере 2.
    Пример 2: дроссель 10 мГн

    Тестовая схема и процедура практически идентичны те, которые использовались для проверки конденсатора в примере 1.

    Используйте генератор функций для вывода сигнала 1,9 В. амплитуда синусоиды 10 кГц. Сигнал подается на эталонный резистор и проверяемый индуктор.

    С помощью осциллографа проверьте узлы A1 и A2. Рисунок 6 показывает два результирующих сигнала.


    Рисунок 6. Кривые напряжения и измерения взятых в узлах A1 и A2.

    Выберите режим получения среднего значения осциллографа. и установите количество средних значений равным 128. Это уменьшит влияние случайных шум в ваших измерениях.Настройте осциллограф на измерение канала 1. частота, фаза между каналом 2 и каналом 1, амплитуда канала 1 и амплитуда канала 2, как показано на рис. 6. Если ваш осциллограф предлагает статистики измерений, таких как серия MDO4000, записывайте средние значения для расчеты. В противном случае запишите самые последние значения.

    Из настройки измерений мы знаем:

    • Частота стимула, f = 10 кГц
    • Прецизионный резистор, R арт. = 1 кОм

    Из измерений, сделанных на осциллографе и показанных на рисунке 6:

  • Амплитуда напряжения, измеренная на A1, В A1 = 1.832 В
  • Амплитуда напряжения, измеренная на A2, В A2 = 0,952 В
  • Разность фаз между напряжением измерено на A2 относительно A1, θ = 56,03°
  • Обратите внимание, что в узле A1 напряжение имеет фазовый угол 0°, то есть он находится в фазе с выходным сигналом функционального генератора. На А2 напряжение равно смещены вперед на фазовый угол θ.

    Мы можем использовать те же уравнения для расчета импеданса ИУ, которое мы использовали для измерения конденсатора в примере 1. Импеданс может быть выражено в полярной форме, где величина и угол импеданса равны предоставлено:

    Теперь мы можем преобразовать в прямоугольную форму импеданс найти сопротивление и индуктивность

    Используя приведенные выше уравнения, мы можем найти ESR и Индуктивность ИУ:

    Уравнения 6 и 7:

    Используя уравнение 6 и уравнение 7, мы можем рассчитать ESR и индуктивность для тестируемого индуктора:

     

    по Объем/ФГ

    через USB ВНА

    по LCR

    по Объем/ФГ

    через USB ВНА

    по LCR

    Частота

    Индуктивность (мГн)

    Индуктивность (мГн)

    Индуктивность (мГн)

    СОЭ (Ом)

    СОЭ (Ом)

    СОЭ (Ом)

    10 Гц

    12

    10.3

     Н/Д

    20,5

    20,8

    Н/Д

    100 Гц

    10,1

    10,4

    10.31

    20,6

    20,9

    20,9

    1 кГц

    10,3

    10.2

    10,1

    20,5

    22

    21,5

    10 кГц

    10

    9,8

    9,76

    29,8

    31,5

    29,4

    Таблица 2. Сравнительная таблица примера 2.

    Опять же, в Таблице 2 сравниваются полученные результаты с осциллограф и генератор функций для достижения результатов с помощью недорогого ВАЦ и традиционный LCR-метр.Эти три метода хорошо коррелируют.

    В таблице 2 также показаны результаты с использованием осциллографа/ Комбинация функциональных генераторов на четырех различных частотах. См. раздел в разделе «Диапазон измерения» для получения дополнительной информации о тестовых частотах.

    Еще раз, вам, возможно, придется поэкспериментировать со значением R ref , чтобы получить лучшее полученные результаты.

    Рисунок 7. Емкость/частота коробка. Рисунок 8.Индуктивность/частота коробка.

    Диапазон измерений

    Имеются практические ограничения на частоту стимула и значения конденсатора или катушки индуктивности тестируемого устройства для этого метода измерения импеданса.

    Рис. 7 представляет собой блок емкости/частоты. Если емкость значение и частота тестирования попадают в поле, тогда вы сможете измерить это. В заштрихованной области точность измерения будет около 3%, а вне заштрихованной области точность падает примерно до 5%.Эти неопределенности предположим, что вы позаботились о том, чтобы использовать весь экран осциллографа, усреднил 128 циклов сигналов и использовал среднее значение амплитуды и фазы для выполнения вычислений.

    Аналогичный блок индуктивности/частоты показан на рис. 8 для испытания индуктора.

    Заключение

    Если в вашей лаборатории нет измерителя LCR или вы хочу продемонстрировать поведение конденсаторов и катушек индуктивности при синусоидальном стимул, осциллограф и генератор функций могут помочь вам сделать простое, прозрачное измерение импеданса.Вы можете ожидать емкость и индуктивность значения с погрешностью 3%-5%. Чтобы воспользоваться этим методом, вы нужен только функциональный генератор с хорошим частотным и амплитудным диапазоном, осциллограф с хорошими характеристиками и функциями, которые мы обсуждали, несколько прецизионные резисторы, а также калькулятор или электронную таблицу.

    Цепь измерения индуктивности

    Цепь измерения индуктивности

    Цепь измерения индуктивности

    Значения индуктивности от 1 генри до 1 мкГн можно легко измерить с помощью частотомера, используя схему генератора, показанную ниже.Выходное напряжение на эмиттерах двухтактной пары транзисторов попеременно заряжает и разряжает испытуемую катушку индуктивности (Ltest) через резистор R. Когда напряжение на R возрастает до выходного напряжения, выходное напряжение меняет полярность, таким образом непрерывно повторяя цикл . Скорость заряда t определяет частоту колебаний, которую можно получить из

    Решая Ltotal и учитывая, что t — период колебаний, получаем

    , где f — частота, отображаемая на частотомере.

    Чтобы получить высокую точность при низких значениях индуктивности, следует использовать последовательную катушку индуктивности Lseries для калибровки против эффектов неидеальной работы схемы. Рекомендуется дроссель на 100 мкГн, хотя точное значение индуктивности не имеет значения. Заменив Ltest на short, рассчитайте Lseries по уравнению

    .

    , где f — частота, отображаемая на частотомере.

    Таким образом, с помощью этого уравнения можно проводить измерения малых значений индуктивности с точностью до 1 микрогенри.Другие преимущества использования последовательной индуктивности в качестве калибровочной индуктивности заключаются в том, что схема гарантированно будет колебаться при любом значении тестовой индуктивности (Ltest) и что погрешности, возникающие из-за конечной скорости нарастания операционного усилителя, компенсируются, даже если положительное значение нарастания скорость отличается от отрицательной скорости нарастания. Точность измерения составляет порядка 1 %, поскольку для установки напряжения гистерезиса используются 1 % резисторы, однако точность измерения может быть увеличена до 3 разрядов путем ручного выбора прецизионных резисторов с точностью до 0.1% и, при необходимости, добавление микроконтроллера для интерполяции между калиброванными значениями индуктора с использованием таблицы поиска.

    Требуется пара двухтактных транзисторов 2N3906-2N3904, поскольку операционный усилитель CA3100T не имеет достаточного выходного тока для управления цепью обратной связи с низким импедансом, состоящей из Ltest и R. Резистор 10K буферизует цепь от входной емкости частотной прилавок. Операционный усилитель питается от +/- 7,5 вольт (вместо +/- 15 вольт), чтобы предотвратить чрезмерное рассеивание мощности в цепи.Резистор 220 Ом необходим для разрядки катушки индуктивности при смене полярности выходного напряжения, иначе в выходном напряжении появится всплеск, вызывающий неточности в измеренном значении индуктивности. Схема может использоваться с R=100 Ом, 1%, для измерения индуктивности в диапазоне от 0,1 генри до 1 мкГн, или с R=10K для измерения индуктивности в диапазоне от 10 генри до 100 мкГн.

    В катушках индуктивности для ВЧ-устройств эта измерительная схема позволяет разработчику точно знать, когда достигнута желаемая индуктивность.Например, количество витков однослойного индуктора с воздушным сердечником определяется выражением

     

    где

    l = индуктивность в микрогенри,

    a = радиус катушки в дюймах,

    b = длина рулона в дюймах,

    Н = количество витков.

    Для желаемой индуктивности l разработчик должен рассчитать количество витков, N, затем намотать катушку индуктивности с числом витков, превышающим N, и постепенно уменьшать количество витков, измеряя индуктивность с помощью приведенной ниже тестовой схемы до тех пор, пока достигается точная индуктивность.

    Вернуться на стартовую страницу 68HC11

    ВЧ измеритель индуктивности

    ВЧ измеритель индуктивности РЧ индуктивность Метр Простой юнит, который измеряет от 0,1 микрогенри до 3 милли-Генри Ллойд Батлер ВК5БР (Первоначально опубликовано в любительском радио, июнь 1997 г.)

    Введение

    Если радиолюбитель строит или обслуживает его собственное снаряжение, ему нужны, по крайней мере, какие-то средства для измерения основные единицы сопротивления, емкости и индуктивности.Большинство любители будут иметь мультиметр, который может измерить сопротивление. Некоторый цифровые мультиметры включают измерение емкости. Мосты, которые измерение как сопротивления, так и емкости — довольно распространенные элементы в радиорубке, но не у многих радиолюбителей есть средства для измерить индуктивность.

    Если есть доступ к Q-метру, неизвестный ВЧ-индуктор можно резонировать с настроечным конденсатором на транзисторе Q. метр. Индуктивность рассчитывается исходя из используемой частоты. и емкость указана на шкале подстроечного конденсатора.Это метод, который я использовал в прошлом, но я чувствовал, что мне нужно что-то, что мог бы дать мне прямое чтение индуктивности, чтобы устранить расчет и ускорить процесс.

    Для собственного экспериментального использования я держу ряд миниатюрных катушек индуктивности (или дросселей, как показано на каталоги). Их выпускают разные производители и обычно доступны в магазинах электроники в предпочтительных значения начинаются с 1 мкГн и иногда достигают 10 миллигенри. Некоторые из них выглядят как маленькие резисторы, а некоторые — как маленькие резисторы. конденсаторы.Некоторые из них имеют цветовую маркировку, а некоторые отмечены индуктивностью. ценность. Как правило, они имеют довольно высокий Q и измеряют довольно близко к их номинальная стоимость. Я нахожу эти индукторы очень полезными для применение в фильтрах и настроенных схемах, которые используют двухполюсный катушки индуктивности (т. е. без отводов или вторичной обмотки). Иногда я обнаруживаю, что я запутался в чтении закодированного или отмеченного значения и нуждается в каких-то средствах чтобы проверить это.

    Индуктивность катушек с воздушной обмоткой может быть рассчитывается с использованием установленных методов, таких как формула Уилера.Индуктивность катушек с ферромагнитными сердечниками также может быть оценивается с использованием данных коэффициента алюминия, предоставленных производителями сердечника материал. Тем не менее, средство измерения индуктивности полезно для проверьте, находится ли он в правильной игре с мячом.

    Вот причины, которые привели меня к построить измеритель индуктивности, описанный в этой статье. Этот прибор измеряет индуктивность от 0,1 мкГн до 3 миллигенри разделены на четыре диапазона, устанавливаемых переключателем. Он работает от 12 вольт и питается от восьми элементов типа АА, прикрепленных к Единица.

    Фон

    Сначала я упомянул Дрю Даймонда. на любительском радио, ноябрь 1992 г., чтобы проверить, подходит ли оно мне. Дрю использовал фиксированный кварцевый генератор на частоте около 3,5 МГц, чтобы получить мост, где он сравнил неизвестную катушку индуктивности с известной 5 мкГн. индуктор. Мост был сбалансирован регулировкой потенциометра. шкала которого была откалибрована по индуктивности. метр измеренный диапазон от 0,5 до 20 мкГн.

    Мне нужен был более широкий диапазон индуктивности, чем это.Кроме того, я был немного обеспокоен тем, что не было предусмотрено в схеме Дрю, чтобы сбалансировать компоненты сопротивления эталонные и неизвестные катушки индуктивности. Если две составляющие сопротивления были во многом различны, и особенно если один из них (т. неизвестно) был довольно низким по добротности, провал, показанный на измерителе баланса произошло бы при смещении показаний потенциометра от калибровка. Думаю, я мог бы изменить мост, чтобы включить баланс сопротивления, но я решил использовать свою схему в по-другому.

    Я использовал источник с фиксированной частотой, как в схемы Дрю, но расширил ее до четырех частот, чтобы расширить диапазон индуктивности. Вместо использования моста неизвестный индуктор резонирует, подстраивая переменный конденсатор параллельно индуктор. Параллельно настроенная цепь питается от источник генератора через измеритель, который контролирует ток в схема. Система показана на рис. 1. Обозначен резонанс. падением тока, как показано на измерителе. Циферблат, прикрепленный к переменный конденсатор калибруется по индуктивность.

    Деталь цепи

    Под влиянием кристалла Дрю, Схема генератора Колпитца, я подключил схему и начал искать в моей коробке с кристаллами точные частоты, которые дали бы мне необходимый разброс частот.

    Это оказалось немного сложно, так как я необходимо тщательно разнести частоты так, чтобы каждая индуктивность диапазон просто перекрывал соседний. Я наконец решил, что Стабильность, контролируемая кристаллом, не требовалась и была заменена выбранные катушки индуктивности из моего магазина миниатюрных дросселей.я остановился на четыре частоты 16 МГц, 5,2 МГц, 1,32 МГц и 350 кГц для четырех диапазоны обозначены A, B, C и D.

    Рис. 2 Измеритель РЧ индуктивности — принципиальная схема

    Полная цепь индуктивности метр, который включает в себя осциллятор (V1), показан на рис. 2. катушки индуктивности генератора LI–L4, переключаемые S1a, имеют номинал 1 мкГн, 12 мкГн, 180 мкГн и 680 мкГн. С фиксированными конденсаторами С4 и С5 я нашел сложность в том, чтобы заставить схему работать на всей частоте диапазон без каких-либо других изменений компонентов, кроме катушек индуктивности.Переключатель S1b, объединенный с S1a, подключается к C2 и C3 на самом низком уровне. частота. R3 или R4 соединены параллельно с R5 для увеличения эмиттера тока на более высоких частотах.

    Оглядываясь назад, если бы я решил построить единица снова, я думаю, что я бы предпочел использовать отрицательную лямбда цепь сопротивления, которую я недавно описал в измерителе наклона. лямбда-схема не требовала дополнительного переключения и формы сигнала было намного лучше.

    Транзистор, используемый для V1, относится к типу 2N3563, но любой другой маломощный NPN-транзистор с высоким отсечка по частоте пошла бы на пользу.

    Цепь измерения индуктивности неисправна изолирован от генератора каскадом эмиттерного повторителя V2. Конденсатор подстроечный С9, в измерительной цепи, двухклавишный 450 пФ миниатюрная переменная с обеими секциями, параллельными для обеспечения Диапазон емкости от 40 до 900 пФ.

    Ток в измерительной настройке Цепь контролируется измерителем на 50 мкА, подключенным через соответствующая схема выпрямителя. ВЧ привод задается потенциометром RVI. Это необходимо отрегулировать при измерении, так как нерезонансный ток сильно меняется, особенно при переходе от одного диапазона к другому.

    Процедура проверки следующая: сначала ставь диск на минимум. Подключите неизвестный индуктор. продвигать привод почти к полному отклонению шкалы. Отрегулируйте конденсатор для провала и считать индуктивность. Верните диск на минимум в случае счетчик выходит за пределы полной шкалы в следующий раз, когда он используется для измерение.

    Использование частот и переменных номинальный конденсатор, диапазон индуктивности выглядит следующим образом: Диапазон A, от 0,1 до 1,5 мкГн; Диапазон В от 0,9 до 20 мкГн; Диапазон С, от 18 до 250 мкГн; и диапазон D, от 240 до 3000 микрогенри.

    Питание

    Чтобы сделать устройство более портативным, питание от сухой батареи. Осциллятор не был стабилен на напряжение питания ниже 8 В, и работа может быть незначительной при напряжении 9 В. аккумулятор, когда он частично разряжен. Из-за этого я решил используйте аккумулятор на 12 В и стабилизируйте напряжение на уровне 10 В.

    10В устанавливается двумя стабилитронами 5,1В 400 мВт (ZD1 и ZD2) соединены последовательно, только потому, что у меня не было под рукой стабилитрона на 10В. Светодиод со стабилитроном 9В (ZD3) последовательно представляет собой маленькая схема, чтобы указать, когда батарея нуждается в замене.Обычно светодиод горит тускло, но если напряжение на шине значительно падает. ниже 10 В светодиод гаснет. Показанный тип светодиода имеет внутренний последовательный резистор. Это тип, который у меня был в наличии, но для обычного светодиода потребуется внешний резистор не менее 1000 Ом для ограничения тока через диод.

    Сборка

    Большинство используемых компонентов, включая алюминиевый ящик, измеритель калибровки 50 мкА и переменный конденсатор, были переработаны из демонтированного механизма.Счетчик, навесной в глубоком трубчатом корпусе и откалиброван по температурной шкале, должно быть первоначально извлечено из авиационного прибора панель. Калибровка по температуре не вызывала беспокойства, т.к. измеритель используется только для индикации падения тока настроенной цепи.

    Катушки индуктивности L1-L4 и компоненты C2, C3, R3 и R4 были установлены вокруг поворотного переключателя S1. Остальная часть несовершеннолетнего компоненты монтировались на нескольких однорядных планках на удобные места внутри коробки.

    Для критических конденсаторов в схема генератора (С1 на С5), использовалась серебряная слюда (у меня мало вера в керамические конденсаторы для таких применений).Не было специальные меры предосторожности, принятые с проводкой и некоторыми проводами, были немного дольше, чем они должны были быть. Однако я не испытывал проблемы из-за этого, и все заработало нормально, как только я выиграл свой битва с осциллятором. Минимальная длина провода между переменный конденсатор и тестовые клеммы важны, так как они добавляют индуктивность последовательно с испытуемым образцом. Это исправлено в калибровки, но это может быть проблемой при измерении небольших катушки индуктивности, если выводы слишком велики.

    Показана схема счетчика и элементов управления на фотографии. Поскольку корпус был переработан, он был не совсем сделан заказать. С измерителем и калиброванной шкалой наверху было недостаточно места для управления приводом и переключателя диапазонов и они были установлены сбоку. Кроме того, в то время как внутри не было ни значит тесновато, не было места для установки аккумулятора 12 В держатель внутри, а он был установлен снаружи сбоку напротив привода и переключателя диапазонов.

    Калибровочная шкала циферблата была составлена ​​на бумаге в четырех секциях без калибровочных точек и приклеена на коробку.. Калибровочные точки были добавлены позже. Курсор был сделан из листа плексигласа и приклеен к ручке, установленной на вал переменного конденсатора.

    Калибровка

    Без доступа к другому точному прибор откалиброван на малые значения индуктивности, немного Потребовалась изобретательность, чтобы откалибровать устройство. В моем случае я был в состоянии использовать мой собственный набор миниатюрных дросселей. Очевидно они изготавливаются с допуском, но с использованием ряда образцов, в том числе разные образцы от разных брендов и с использованием различных комбинаций последовательно и параллельно, я усреднил показания до получить каждую точку калибровки, отмеченную на шкале.

    Если диапазон эталонных катушек индуктивности не были доступны, я мог бы использовать следующий метод: шкала эталонных единиц (скажем, от 0 до 100) предоставляется в качестве дополнительной шкалы раздел. Отключите переменный конденсатор от его цепи и, с помощью цифрового измерителя емкости или емкостного моста измерьте емкость в ряде точек в регулируемом диапазоне. Запишите эти значения емкости по шкале калибровки. точки. Для одной из четырех частот генератора рассчитайте индуктивность, необходимая для резонанса при каждом значении емкости с использованием Формула нормального резонанса.Используя миллиметровую бумагу, индуктивность теперь может быть нанесено на график относительно единиц калибровки путем объединения эталонных полученные баллы. Повторите упражнение для остальных трех частот. в результате получился набор калибровочных кривых для отметки шкалы в будем. В качестве альтернативы (но не столь удобной) можно выбрать иметь на приборе только шкалу единиц измерения и всегда обращаться к калибровочные кривые при проведении измерений.

    Используя этот второй метод, коррекция фактор должен быть сделан на самой низкой шкале индуктивности, потому что индуктивности в проводах между конденсатором и тестом терминалы.Например, длина провода 10 см добавит около 0,1 мкГн. Для самой низкой шкалы было бы разумно составить несколько малые индукторы с воздушной обмоткой, рассчитайте их индуктивность, используя Формулу Уилера и использовать их в качестве справочного материала. коррекция.

    Несколько заключительных мыслей

    В статье описана простая схема который может проверять катушки индуктивности в диапазоне от 0,1 мкГн до 3 мГн. В На самом деле, основной сложностью схемы является обеспечение генератор, который может работать на четырех различных частотах.А В описываемом устройстве использовался осциллятор типа Колпитца, но любая другая форма осциллятора может быть сделана для выполнения этой работы. фактические частоты не слишком важны, за исключением того, что их нужно быть разнесены так, чтобы диапазоны индуктивности были комплементарными и слегка перекрывают друг друга, чтобы обеспечить определенный провал. Частота расстояние также может зависеть от того, какой переменный конденсатор может быть полученный и какой перестраиваемый диапазон емкости он может предоставлять.

    Что касается генератора в том виде, в котором он был построен, подходящие частоты можно было получить, используя четыре фиксированных готовых катушки индуктивности для установки настройки генератора.Однако из-за различия в переносимости этих компонентов и связанных с ними конденсаторы, повторение схемы может потребовать некоторой обрезки значения индуктора. Можно также выбрать намотку катушек, возможно, с предоставлением настроечной пули, чтобы точные частоты может быть установлено.

    0 comments on “Схема измерителя индуктивности: ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.