Paano sukatin ang halaga ng inductor o capacitor gamit ang oscilloscope - pamamaraan ng dalas ng resonant

Ang mga resistor, Inductor at Capacitor ay ang pinakakaraniwang ginagamit na mga passive na bahagi sa halos bawat electronics circuit. Sa labas ng tatlong ito ang halaga ng mga resistors at capacitor ay karaniwang minarkahan sa tuktok nito alinman bilang code ng kulay ng risistor o bilang pagmamarka ng bilang. Gayundin ang paglaban at kapasidad ay maaari ring masukat gamit ang normal na Multimeter. Ngunit ang karamihan sa mga inductors, lalo na ang ferrite cored at air cored na mga bago sa ilang kadahilanan ay tila walang anumang uri ng pagmamarka sa kanila. Ito ay naging lubos na nakakainis kapag kailangan mong piliin ang tamang halaga ng inductor para sa iyong disenyo ng circuit o nakakuha ng isa mula sa isang lumang elektronikong PCB at nais na malaman ang halaga nito.

Ang isang tuwid na solusyon para sa problemang ito ay ang paggamit ng isang metro ng LCR na maaaring sukatin ang halaga ng inductor, capacitor o resistor at ipakita ito nang direkta. Ngunit hindi lahat ay may madaling magamit na LCR meter sa kanila, kaya sa artikulong ito hinayaan kaming malaman kung paano gumamit ng isang oscilloscope upang masukat ang halaga ng inductor o capacitor gamit ang isang simpleng circuit at madaling kalkulasyon. Siyempre kung kailangan mo ng isang mas mabilis at matatag na paraan ng paggawa nito maaari ka ring bumuo ng iyong sariling LC meter na gumagamit ng parehong pamamaraan kasama ang isang karagdagang MCU upang mabasa ang ipinakita ang halaga.

Mga Materyal na Kinakailangan

• Oscilloscope
• Signal Generator o simpleng PWM signal mula sa Arduino o iba pang MCU
• Diode
• Kilalang capacitor (0.1uf, 0.01uf, 1uf)
• Resistor (560 ohm)
• Calculator

Upang masukat ang halaga ng hindi kilalang inductor o capacitor kailangan nating bumuo ng isang simpleng circuit na tinatawag na tank circuit. Ang circuit na ito ay maaari ding tawaging LC circuit o Resonant circuit o Tuned circuit. Ang isang circuit ng tangke ay circuit kung saan magkakaroon kami ng isang inductor at capacitor na konektado kahanay sa bawat isa at kapag pinapagana ng circuit ang boltahe at kasalukuyang tumatawid ito ay tutunog sa isang dalas na tinatawag na resonating frequency. Unawain natin kung paano ito nangyayari bago tayo sumulong.

Paano gumagana ang isang Tank Circuit?

Tulad ng sinabi nang mas maaga sa isang tipikal na circuit ng tangke ay binubuo lamang ng isang inductor at capacitor na konektado sa parallel. Ang capacitor ay isang aparato na binubuo lamang ng dalawang parallel plate na kung saan ay may kakayahang itago ang enerhiya sa electric field at ang isang inductor ay isang coil na nasugatan sa isang magnetikong materyal na may kakayahang mag-iimbak din ng enerhiya sa magnetic field.

Kapag pinapagana ang circuit ang capacitor ay nasisingil at pagkatapos ay kapag tinanggal ang kuryente pinalalabas ng kapasitor ang enerhiya nito sa inductor. Sa oras na maubos ng kapasitor ang enerhiya nito sa inductor, ang inductor ay nasisingil at gagamitin ang enerhiya nito upang itulak ang kasalukuyang pabalik sa capacitor sa kabaligtaran polarity upang ang capacitor ay muling masingil. Tandaan na ang mga inductor at capacitor ay nagbabago ng polarity kapag naniningil sila at naglabas. Sa ganitong paraan ang boltahe at kasalukuyang ay baboy pabalik-balik na lumilikha ng isang taginting tulad ng ipinakita sa imahe ng GIF sa itaas.

Ngunit hindi ito maaaring mangyari magpakailanman sapagkat, sa tuwing ang capacitor o inductor ay naniningil at naglalabas ng ilang enerhiya (boltahe) ay nawala dahil sa paglaban ng kawad o bilang lakas na magnetiko at dahan-dahan ang lakas ng dalas ng resonance ay mawawala tulad ng ipinakita sa ibaba porma ng alon

Sa sandaling makuha namin ang signal na ito sa aming saklaw maaari naming sukatin ang dalas ng signal na ito na walang anuman kundi ang resonant frequency pagkatapos ay maaari naming gamitin ang mga formula sa ibaba upang makalkula ang halaga ng Inductor o capacitor.

FR = 1 / / 2π √LC

Sa mga pormula sa itaas F _R ay ang resonant frequency, at pagkatapos kung alam natin ang halaga ng capacitor maaari nating kalkulahin ang halaga ng Inductor at katulad na alam natin ang halaga ng inductor maaari nating kalkulahin ang halaga ng capacitor.

Pag-set-up para sa pagsukat ng Inductance at Capacitance

Sapat na teorya, ngayon ay magtayo tayo ng circuit sa isang breadboard. Narito mayroon akong isang inductor na ang halagang dapat kong malaman sa pamamagitan ng paggamit ng isang kilalang halaga ng inductor. Ang circuit set-up na ginagamit ko dito ay ipinapakita sa ibaba

Ang capacitor C1 at Inductor L1 ay bumubuo ng tank circuit, ang Diode D1 ay ginagamit upang maiwasan ang kasalukuyang pagpasok pabalik sa PWM signal source at ang resistor 560 ohms ay ginagamit para sa paglilimita sa kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit. Dito ko nagamit ang aking Arduino upang makabuo ng PWM waveform na may variable frequency, maaari kang gumamit ng isang function generator kung mayroon kang isa o simpleng paggamit ng anumang PWM signal. Ang saklaw ay konektado sa buong circuit ng tank. Ang set-up ng aking hardware ay mukhang sa ibaba nang kumpleto ang circuit. Maaari mo ring makita ang aking hindi kilalang torrid core inductor dito

Patayin ngayon ang circuit gamit ang PWM signal at obserbahan para sa isang resonance signal sa saklaw. Maaari mong subukang baguhin ang halaga ng capacitor kung hindi ka nakakakuha ng isang malinaw na signal ng frequency ng resonance, karaniwang 0.1uF capacitor ay dapat gumana para sa karamihan ng mga inductors ngunit maaari mo ring subukan ang mas mababang mga halaga tulad ng 0.01uF. Kapag nakuha mo na ang dalas ng resonance dapat itong magmukhang ganito.

Paano Masusukat ang Frequency ng Resonance sa oscilloscope?

Para sa ilang mga tao ang curve ay lilitaw tulad ng, para sa iba pang maaari mong sabunutan nang kaunti. Siguraduhin na ang probe ng saklaw ay nakatakda sa 10x dahil kailangan namin ng decoupling capacitor. Itakda din ang paghahati ng oras sa 20us o mas mababa at pagkatapos ay bawasan ang magnitude sa mas mababa sa 1V. Ngayon subukang dagdagan ang dalas ng signal ng PWM, kung wala kang isang generator form ng alon pagkatapos ay subukang bawasan ang halaga ng capacitor hanggang mapansin mo ang dalas ng resonance. Kapag nakuha mo na ang dalas ng resonance ilagay ang saklaw sa solong seq. mode upang makakuha ng isang malinaw na form ng alon tulad ng ipinakita sa itaas.

Matapos makuha ang signal kailangan naming sukatin ang dalas ng signal na ito. Tulad ng nakikita mo ang lakas ng signal ay namatay habang tumataas ang oras upang maaari naming piliin ang anumang isang kumpletong ikot ng signal. Ang ilang saklaw ay maaaring magkaroon ng isang mode ng pagsukat upang gawin ang pareho, ngunit dito ipapakita ko sa iyo kung paano gamitin ang cursor. Ilagay ang unang linya ng cursor sa pagsisimula ng sine wave at ang pangalawang cursor sa pagtatapos ng sine wave tulad ng ipinapakita sa ibaba upang masukat ang panahon ng dalas. Sa aking kaso ang tagal ng panahon ay naka-highlight sa larawan sa ibaba. Ipinapakita rin ng aking saklaw ang dalas ngunit para sa hangarin sa pag-aaral isaalang-alang lamang ang tagal ng panahon maaari mo ring gamitin ang mga linya ng grap at halaga ng paghahati ng oras upang hanapin ang tagal ng oras kung hindi ito ipinakita ng iyong saklaw.

Sinukat lamang namin ang tagal ng panahon ng signal, upang malaman ang dalas na maaari lamang naming gamitin ang mga formula

F = 1 / T

Kaya't sa aming kaso ang halaga ng tagal ng panahon ay 29.5uS na 29.5 × 10 ^-6. Kaya't ang halaga ng dalas ay magiging

F = 1 / (29.5 × 10 ^-6) = 33.8 KHz

Ngayon ay mayroon kaming resonant frequency bilang 33.8 × 10 ³ Hz at ang halaga ng capacitor bilang 0.1uF na 0.1 × 10 ^-6 F na pinapalitan ang lahat ng ito sa mga formula na nakukuha namin

FR = 1 / 2π √LC 33.8 × 10 ³ = 1 / 2π √L (0.1 x 10 ^-6)

Ang paglutas para sa L ay nakukuha natin

L = (1 / (2π x 33.8 x 10 ³) ² / 0.1 × 10 ^-6 = 2.219 × 10 ^-4 = 221 × 10 ^-6 L ~ = 220 uH

Kaya, ang halaga ng hindi kilalang inductor ay kinakalkula upang maging 220uH, sa katulad na maaari mo ring kalkulahin ang halaga ng capacitor sa pamamagitan ng paggamit ng isang kilalang inductor. Sinubukan ko rin ito sa ilang iba pang mga kilalang halaga ng inductor at tila gumagana silang mabuti. Maaari mo ring makita ang kumpletong pagtatrabaho sa video na naka-attach sa ibaba.

Inaasahan kong naintindihan mo ang artikulo at may natutunan na bago. Kung mayroon kang anumang problema sa paggana nito para sa iyo, iwanan ang iyong mga katanungan sa seksyon ng komento o gamitin ang forum para sa higit pang tulong na panteknikal.