Jeg modellerer den fine oppførselen til samspillende oscillerende kretser. Jeg har slått opp et par metoder for måling av induktans. Jeg tror jeg følger prosedyren trofast, men verdiene jeg oppnår er ikke så presise som jeg forventer. Dette er i prinsippet et elementært spørsmål, men ideelt sett vil jeg ha presisjon på 1% eller mindre, og jeg vil ikke tror jeg oppnår det med metodene jeg kan finne. Jeg har et Tektronix 1001B oscilloskop og en ganske standard signalgenerator.
Først: Er en presisjon på 1% med dette utstyret urealistisk?
Hvis ikke, har jeg fulgt fremgangsmåten for å måle induktans med en sinebølge her: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (Jeg prøvde også metoden der du stiller inn frekvensen til induktorspenningen er halvparten av den totale spenningen).
Jeg måler over to induktorer i serie; som en sunnhetssjekk gjorde jeg også begge induktorene hver for seg. L1 er den typen induktor som ser ut som en motstand (se den grønne tingen på bildet nedenfor); Lcoil er en spolet induktor (se nedenfor) de nominelle verdiene er L1 = 220 uH og Lcoil = 100 uH, så jeg forventer totalt omtrent Ltot = 320 uH. Alle målinger er med f = 95kHz fordi det er frekvensen for operasjonen.
- R_s = 100 Ohm gir Ltot = 290, L1 = 174, og Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
- R_s = 56 Ohm gir Ltot = 259, L1 = 174, og Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)
Er dette de beste tallene jeg kan forvente ? Spoleverdien endres med over 20%, og den totale verdien varierer med ~ 10%. Jeg har ikke elektronikkbakgrunn, så hvis det er noen grunnleggende intuitive prinsipper jeg har utsikt over, vennligst gi meg beskjed!
Edit: Jeg legger til et skjermlokk av en av beregningene, som gir verdiene til induktansen og induktansmotstanden. 
Kommentarer
- Kjøp en kostbar LCR-måler, eller bare kjøp noen få nøyaktige induktorer som referanse, og gjør deretter A vs. B-sammenligninger. Med en signalgenerator og o-scope trenger du kjente nøyaktige referanser for å bedømme de ukjente verdiene bedre. Vi kan ikke anbefale produsenter eller kilder, da det bryter med nettstedsregler.
- Regnet du også ut induktorens ESR? Hvordan så disse tallene ut?
- @ElliotAlderson Jeg la til et bilde av beregningen for total induktans for R_s = 56. ESR er tilregnelig for denne beregningen, men verdien varierer mye i noen beregninger, noe som også er en kilde til uro.
Svar
Metoden du bruker er veldig feilfølsom, ESR kan være et problem, men også å bestemme de nøyaktige spenningsforholdene er ikke lett.
Jeg vil bruke LC-parallell resonans:
\ $ F_c = \ frac 1 {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $
Få en 1% (eller bedre) nøyaktig kondensator. Hvis du ikke har en slik kondensator, er det bare å glemme det hele, du får ikke 1% nøyaktighet.
Bruk en slik krets:
simuler denne kretsen – Skjematisk opprettet ved hjelp av CircuitLab
Hvis du har en grov verdi for Lx, bruk formelen ovenfor for å bestemme resonansfrekvensen i kombinasjon med a ccurate kondensator C_1%.
Du bør sikte på en frekvens som signalgeneratoren enkelt kan generere, for eksempel 1 MHz. Sett generatorens utgangsspenning et par volt, den nøyaktige verdien spiller ingen rolle fordi vi vil bestemme resonansfrekvensen .
Varier frekvensen til generatoren og på oscilloskopet, hold øye med signalet amplitude . Frekvensen der amplituden er største , det vil si resonansfrekvensen. Bruk deretter den frekvensen og verdien av C_1% for å bestemme verdien av Lx? ved hjelp av formelen ovenfor.
Hvis signalgeneratoren ikke er veldig nøyaktig (hvis det er en analog signalgenerator), måler frekvensen ved hjelp av oscilloskopet ditt. Du trenger en bedre enn 0,01% nøyaktig verdi for frekvensen, ellers kan du ikke få total nøyaktigheten på 1%. Oscilloskopet ditt er digitalt, slik at det kan måle frekvenser med mer nok nøyaktighet.
Kommentarer
- frekvensen følger sqrt (LC) for å få 1% induktans trenger du minst 0,01% nøyaktig frekvensmåling.
- Hvis du mener det er nødvendig å måle frekvensen til 0.01%, du må ta hensyn til induktorens motstand på den nøyaktige plasseringen av toppresponsen for en dempet oscillator.
- Jeg don ‘ t se hvorfor du bør kreve 0,01% nøyaktighet for frekvens. Induktans skal være proporsjonal med 1 / (F ^ 2 * C); noe som indikerer at rundt 0,5% bør være nok. (Tydeligvis med litt ekstra margin siden det er to feilkilder.)
- Vær oppmerksom på at for ikke-ideelle induktorer (hvorav dette er en), er induktans en funksjon av frekvens! Årsakene inkluderer frekvensresponsen til kjernematerialet og tilstedeværelsen av virvelstrømmer, blant andre. Du bør velge en kondensator som omtrent plasserer resonansfrekvensen nær din frekvens. Så, 95 kHz i stedet for 1 MHz.
- Vær også oppmerksom på ekstra induktans fra ledningene i resten av kretsen din. Kabler for brødbrett eller PCB-spor vil fungere som ekstra induktanser. Hvis du bryr deg om induktansen til induktoren (i stedet for induktansen til kretsen), så gjør ditt beste for å holde dem til et minimum, i det minste ved å bruke kortest mulig ledninger. Induktoren du tester ser ikke ‘ ut som den har en veldig stor induktans.
Svar
Sunnyskyguy skisserer en utmerket metode. Nøyaktighet avhenger av resonans kondensatorfeilen. Det andre feiluttrykket er frekvens: Tek 1001B «s krystallstyrte tidsbase skal gjøre frekvensmålinger nøyaktige.
Det er verdt å skissere den alternative testkonfigurasjonen: serie LC. Du kan gjøre denne med funksjonsgenerator + oscilloskop. Funksjonsgenerator sender ut en sinusbølge med anstendig amplitude:
simuler denne kretsen – Skjematisk opprettet ved hjelp av CircuitLab
Juster funksjonsgeneratorfrekvensen på jakt etter en amplitude-dip i oscilloskopet. Dybden på dip gir en indikasjon på induktorkvalitet Q. Hvis funksjonsgeneratorens sinusbølge er lav forvrengning, kan du se om ikke- lineariteter i induktoren fører til at overtoner kan observeres ved dyppfrekvensen. Overtoner kan også være forårsaket av funksjonsgeneratorforvrengning.
\ $ L = {{1} \ over {( 2 \ pi f) ^ 2 C_ {test}}} \ $
Denne metoden har fordelen at oscilloskop-sondekapasitans ikke spiller inn. Banen fra funksjonsgenerator til testarmatur skal være så kort som mulig. Fra testarmatur til oscilloskop kan være lengre (bruk en 1x sonde).
Mange funksjonsgeneratorer har en nøyaktig intern kildemotstand på 50 ohm. Hvis ikke, kan du feste en 50 ohm demper for å etablere en solid 50 ohm kildemotstand. Ved resonansfrekvens i LC-serien har du en spenningsdeler mellom funksjonsgeneratorens \ $ R_ {intern} \ $ og testinduktorens interne motstand. Dipamplitude-oscilloskopspenningen tillater beregning av induktorens motstand. Bruk beregningen med to motstanders spenningsdeler for å finne den:
\ $ R_ {induktor} = {50 {V_ {dip}} \ over {V_ {open-cct} – V_ {dip}}} \ $
Svar
Du kan bruke serie- eller parallellresonans avhengig av hvilken impedans du velger ved resonans og hvilken Q du forventer fra begge modusene. Her er 100 kHz ~ 100 ohm og Q på 30 dB innebærer 0,1 ohm for DCR .
Dette kan begrenses av driveren din GBW -produkt. 300 ohm (1 + f) / GBW = R ut med mindre det er gjeldende begrenset.
Her jeg valgte 10 nF-film på grunn av en veldig lav ESR . Men jeg trengte å buffer med utgangsimpedans lavere enn DCR for co il, hvis jeg vil måle det. Forsterkningen er Q eller impedansforholdet til signalet.
Her er både L og DCR funnet av klassifiseringsserie C og egenviklingskapasitans fra hakket SRF ved 1 MHz. Kjørelengden din vil variere.
Vanligvis vil du teste den i frekvensområdet den skal brukes. Deretter bestemmer du om du vil legge til DC-forspenningsstrøm og AC-par signalet for å isolere fra DC-strømforsyningen.
Normalt bruker RLC-målere en konstant sinusbølge på 1 kHz opptil 1 MHz. Mål deretter spenningen og fasen for å beregne RLC.