Jeg modellerer den fine opførsel af interagerende oscillerende kredsløb. Jeg har kigget på et par metoder til måling af induktans. Jeg tror, jeg følger proceduren trofast, men de værdier, jeg opnår, er ikke så præcise som jeg forventer. Dette er i princippet et elementært spørgsmål, men ideelt set vil jeg gerne have en præcision på 1% eller mindre, og jeg har ikke tror jeg opnår det med de metoder, jeg kan finde. Jeg har et Tektronix 1001B oscilloskop og en smuk standard signalgenerator.
Først: Er en præcision på 1% med dette udstyr urealistisk?
Hvis ikke, har jeg fulgt proceduren til måling af induktans med en sinusbølge her: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (Jeg prøvede også metoden, hvor du indstiller frekvensen, indtil spolespændingen er halvt den samlede spænding).
Jeg måler på tværs af to induktorer i serie; som hygiejnekontrol gjorde jeg også begge induktorer separat. L1 er den slags induktor, der ligner en modstand (se den grønne ting på billedet nedenfor); Lcoil er en spolet induktor (se nedenfor) de nominelle værdier er L1 = 220 uH og Lcoil = 100 uH, så jeg forventer i alt ca. Ltot = 320 uH. Alle målinger er med f = 95 kHz, fordi det er driftsfrekvensen.
- R_s = 100 Ohm giver Ltot = 290, L1 = 174, og Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
- R_s = 56 Ohm giver Ltot = 259, L1 = 174 og Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)
Er dette de bedste tal, jeg kan forvente ? Spoleværdien ændres med over 20%, og den samlede værdi varierer med ~ 10%. Jeg har ikke en elektronikbaggrund, så hvis der er nogle grundlæggende intuitive principper, jeg overser, så lad mig det vide!
Rediger: Jeg tilføjer et skærmbillede af en af beregningerne, som giver værdierne for induktansen og induktorens modstand. 
Kommentarer
- Køb en dyr LCR-måler, eller køb bare et par meget nøjagtige induktorer som reference, og foretag derefter sammenligninger A vs. B. Med en signalgenerator og o-scope har du brug for kendte nøjagtige referencer for at bedømme de ukendte værdier bedre. Vi kan ikke anbefale producenter eller kilder, da det er i strid med webstedsregler.
- Beregnede du også induktorernes ESR? Hvordan så disse tal ud?
- @ElliotAlderson Jeg tilføjede et billede af beregningen af den samlede induktans for R_s = 56. ESR er sund til denne beregning, men værdien varierer meget i nogle beregninger, hvilket også er en kilde til uro.
Svar
Den metode, du bruger, er meget fejlfølsom, ESR kan være et problem, men det er også ikke let at bestemme de nøjagtige spændingsforhold.
Jeg bruger LC-parallel resonans:
\ $ F_c = \ frac 1 {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $
Få en 1% (eller bedre) nøjagtig kondensator. Hvis du ikke har en sådan kondensator, skal du bare glemme det hele, du får ikke 1% nøjagtighed.
Brug et kredsløb som dette:
simuler dette kredsløb – Skematisk oprettet ved hjælp af CircuitLab
Hvis du har en grov værdi for Lx, skal du bruge formlen ovenfor til at bestemme resonansfrekvensen i kombination med a ccurate kondensator C_1%.
Du skal sigte mod en frekvens, som signalgeneratoren let kan generere, for eksempel 1 MHz. Indstil generatorens udgangsspænding et par volt, den nøjagtige værdi betyder ikke noget, fordi vi vil bestemme resonansfrekvens .
Varier frekvensen af generatoren og på oscilloskopet, hold øje med signalet amplitude . Frekvensen, hvor amplituden er største , det vil sige resonansfrekvensen. Brug derefter denne frekvens og værdien af C_1% til at bestemme værdien af Lx? ved hjælp af formlen ovenfor.
Hvis signalgeneratoren ikke er særlig nøjagtig (hvis det er en analog signalgenerator), må måle frekvensen ved hjælp af dit oscilloskop. Du har brug for en nøjagtig værdi på mere end 0,01% for frekvensen, ellers kan du ikke få den samlede nøjagtighed på 1%. Dit oscilloskop er digitalt, så det kan måle frekvenser med mere tilstrækkelig nøjagtighed.
Kommentarer
- frekvensen følger sqrt (LC) for at få 1% induktans har du brug for mindst 0,01% nøjagtig frekvensmåling.
- Hvis du mener, at det er nødvendigt at måle frekvensen til 0.01%, du må hellere tage hensyn til induktorens modstand på den nøjagtige position af peak respons for en dæmpet oscillator.
- Jeg don ‘ ikke se, hvorfor du skal have en nøjagtighed på 0,01% for frekvensen. Induktans skal være proportional med 1 / (F ^ 2 * C); hvilket indikerer, at ca. 0,5% skal være nok. (Naturligvis med en vis ekstra margen, da der er to fejlkilder.)
- Vær opmærksom på, at for ikke-ideelle induktorer (hvoraf dette er en) er induktans en funktion af frekvens! Årsagerne inkluderer blandt andet kernematerialets frekvensrespons og tilstedeværelsen af hvirvelstrømme. Du skal vælge en kondensator, der omtrent placerer resonansfrekvensen nær din interessefrekvens. Så 95 kHz snarere end 1 MHz.
- Pas også på ekstra induktans fra ledningerne i resten af dit kredsløb. Dit ledningskabel eller PCB-spor fungerer som ekstra induktanser. Hvis du er interesseret i induktansen på induktoren (snarere end induktansen på kredsløbet), så gør dit bedste for at holde dem på et minimum, i det mindste ved at bruge de kortest mulige ledninger. Spolen, du tester, ser ikke ‘ ud som om den har en meget stor induktans.
Svar
Sunnyskyguy skitserer en fremragende metode. Nøjagtighed afhænger af den resonerende kondensatorfejl. Det andet fejludtryk er frekvens: Tek 1001B “s krystalstyrede tidsbase skal gøre frekvensmålinger nøjagtige.
Det er værd at skitsere den alternative testkonfiguration: serie LC. Du kan gøre denne med funktionsgenerator + oscilloskop Funktionsgenerator udsender en sinusbølge med anstændig amplitude:
simuler dette kredsløb – Skematisk oprettet ved hjælp af CircuitLab
Juster funktionsgeneratorens frekvens på udkig efter en dip af amplitude på oscilloskopet. Dybden af dip giver en indikation af induktorkvalitet Q. Hvis din funktionsgenerator sinusbølge er lav forvrængning, kan du se om ikke- lineariteter i induktoren får harmoniske til at blive observeret ved dipfrekvensen. Harmoniske kan også være forårsaget af funktionsgeneratorforvrængning.
\ $ L = {{1} \ over {( 2 \ pi f) ^ 2 C_ {test}}} \ $
Denne metode har den fordel, at oscilloskop-sondekapacitans ikke kommer i spil. Stien fra funktionsgenerator til testarmatur skal være så kort som muligt. Fra testarmatur til oscilloskop kan være længere (brug en 1x sonde).
Mange funktionsgeneratorer har en nøjagtig intern 50 ohm kildemodstand. Hvis ikke, kan du tilslutte en 50 ohm dæmper for at etablere en solid 50 ohm kildemodstand. Ved resonansfrekvens i LC-serien har du en spændingsdeler mellem funktionsgeneratorens \ $ R_ {intern} \ $ og testinduktorens interne modstand. Dipamplitude-oscilloskopspændingen tillader beregning af induktorens modstand. Brug beregningen af to modstandsspændingsdelere til at finde den:
\ $ R_ {induktor} = {50 {V_ {dip}} \ over {V_ {open-cct} – V_ {dip}}} \ $
Svar
Du kan bruge serie- eller parallelresonans afhængigt af hvilken impedans du vælger ved resonans, og hvilken Q du forventer fra begge tilstande. Her er 100 kHz ~ 100 ohm og Q på 30 dB indebærer 0,1 ohm til DCR .
Dette kan begrænses af din driver GBW produkt. 300 ohm (1 + f) / GBW = R ud medmindre det er aktuelt begrænset.
Her jeg valgte 10 nF film på grund af en meget lav ESR . Men jeg havde brug for at buffer med outputimpedans lavere end DCR for co il, hvis jeg vil måle det. Forstærkningen er signalets Q- eller impedansforhold.
Her findes både L og DCR ved klassificeringsserie C og selvviklingskapacitans fra hakket SRF ved 1 MHz. Din kilometertal vil variere.
Normalt vil du teste den i det frekvensområde, den vil blive brugt. Beslut derefter, om du vil tilføje DC-forspændingsstrøm og AC-par signalet for at isolere fra din DC-strømforsyning.
Normalt bruger RLC-målere en konstant strøm sinusbølge ved 1 kHz op til 1 MHz. Mål derefter spændingen og fasen for at beregne RLC.