用组合仪器测量电感。方案、说明

使用组合仪器测量电感。无线电电子电气工程百科全书

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根据[1, 2]修改的组合仪器[3]，缺少一项重要功能——电感测量。与此同时，电感器可能是无线电业余爱好者在实践中必须处理的唯一自制元件，要么自己缠绕，要么使用别人制造的元件。如果工厂制造的无线电元件的参数在其外壳或文档中标明，那么获得有关自制线圈电感信息的唯一方法就是测量它。因此，在接下来对该装置的完善过程中，作者将电感测量模式引入其中。

所选择的测量电感的方法如下。测量线圈L_x 与电容C（其电容量精确已知）一起形成并联振荡电路。该电路是电振荡发生器的一部分，设置其频率 F。该频率由频率计测量并确定测量值。

公式电感

L_x = 25330/(C F²).

如果频率以兆赫为单位测量，电容以皮法为单位，则电感将以微亨为单位。

为了降低组合仪器现代化的成本，这是该方法在其中实际实施的主要条件，作者在现有硬件中设置了互不干扰。该设备具有频率计数器模式，有一个微控制器可以成功执行必要的计算。仅缺少发生器，建议以外部机顶盒的形式制作，通过设备上已有的连接器连接到设备。

无线电业余爱好者经常使用与频率计类似的前缀来测量电容和电感。同时，为了简化计算，通常选择25330 pF的示范电容。在这种情况下，上式的形式为

L_x = 1楼².

[4, 5] 中给出了使用此类前缀的示例。在所考虑的情况下，没有必要使用仅具有这种容量的电容器，因为设备的微控制器能够以任何值执行计算。

附件示意图如图所示。 1. 与[5]中使用的类似，较小的差异与使用其他类型的部件有关。附件的输出信号是一系列幅值约为 3 V 的矩形脉冲，其频率等于测量振荡电路 L 的谐振频率_xC 1. 电路元件的用途和器件的操作在[4, 5]中描述，因此这里不再考虑。

米。一、机顶盒示意图（点击放大）

该附件通过三芯扁平电缆连接至组合仪表板的插座 XS1。设备本身的改进被简化为对其微控制器程序的更改，除了以前可用的功能之外，现在微控制器还可以接收机顶盒信号，对其进行处理并在上显示测得的电感值。液晶显示屏。

主要技术特点

测得的电感，µH .... 8... 999000
测量误差，%，不超过：从 8 μH 到 15 μH ....... 5
15 µH 至 20 mH .......2,5
20 mH 至 150 mH.......5
150 mH 至 999 mH.......20
电感读出分辨率，μH：从 8 到 999 μH ....0,1
1 至 999 mH.......10
电源电压，V ...... 5
消耗电流，mA....... 8

被测电感的允许值区间受软件限制。原则上，也可以在该区间之外进行测量，特别是在大值的方向上，但那里的误差会显着增加。

该机顶盒仅使用表面贴装元件，这使得可以将它们放置在22x65 mm印刷电路板上，其图纸如图2所示。 1206. 电阻器和电容器 - 尺寸 XNUMX。

用组合仪器测量电感
米。 2.印刷电路板

使用标称容量与图中 C1（包含在测量振荡电路中）不同的电容器是不可接受的，因为这可能会导致程序故障。但没有必要非常精确地选择其容量。该选择被设备的软件校准所取代。然而，这里需要安装具有最小 TKE 的电容器，例如具有 NPO 电介质的电容器。

将成品板放入尺寸合适的盒子中。为了连接测量的电感，可以方便地使用声学系统的两针弹簧夹。

在组合仪表板本身中，如果之前没有进行过修改，则需要进行[3]中描述的修改。之后，XS2 连接器的引脚 1 上应出现 +5 V 电压。附件文件 Osc-L-_2_04.hex 中的代码应加载到微控制器的闪存中。

连接机顶盒并接通电源后，设备的液晶显示屏上将出现主菜单（图3）。要进入电感测量模式，请按“GN”键两次。第一个将使设备进入发电机模式，第二个进入电感测量模式。液晶屏上方显示模式名称，下方一行显示提示，必须按2键进行校准，按D键测量电感。

用组合仪器测量电感
米。 3. 主菜单

首次使用设备前需要进行校准。今后，只有在设备或附件修复后，以及对测量结果的正确性有疑问时才应进行。

简单说一下校准的内容。要根据本文开头考虑的公式计算电感，需要知道振荡电路电容的准确值。但除了电容器C1的电容外，还包括其他元件——其他元件的寄生电容和安装电容。在程序第一次启动时，程序未知回路电容的真实值，并且它以电容器 C1 22000 pF 的电容标称值运行。校准的任务是计算附件振荡电路的真实电容，以便在将来的测量过程中使用该值。

为此，您需要以 L 身份连接到控制台_x 精确已知电感 L 的线圈_rr。通过测量带有此类线圈的附件产生的信号的频率，使用以下公式计算振荡电路的真实电容

C = 25330/(大号_rr。F²)

程序将校准过程中获得的电容值写入微控制器的EEPROM，然后用它来计算电感。校准的准确性以及后续测量的准确性取决于参考电感值的准确性。因此，有必要以不超过 1 ... 2% 的误差来了解它，例如，通过使用适当精度等级的经过验证的仪器进行测量。

校准开始后，屏幕上会显示一条消息（图 4），建议将参考电感连接到附件、输入其值并执行校准，或者拒绝。建议在屏幕上指示的限值内选择参考电感，因为在这种情况下测量误差最小。如果输入值时出错，可以按#键重新输入。

用组合仪器测量电感
米。 4.开始校准时的消息

完成校准后，设备自动测量参考电感并将其值显示在屏幕上（图 5）。如果您拒绝校准，也会执行参考电感的测量，但使用未经校准的设备，结果不可靠。

用组合仪器测量电感
米。 5.设备屏幕上测得的电感值

要测量未知的电感，您需要将其连接到附件并按设备的 D 键。如果您尝试测量电感值，但其值超出了设备允许的限制，屏幕上将显示一条消息，告知您因此拒绝测量。

按 OS、LA 或 GN 键之一退出电感测量模式，将设备转至相应的操作模式。

修改后的微控制器程序：ftp://ftp.radio.ru/pub/2017/01/osc-L-2-04.zip。

文学

Savchenko A. 基于 ATxmega 微控制器的组合仪器。 - 广播，2014 年，第 4 期，第 18 页22-5；第 22 页。 25-XNUMX。
Savchenko A. 基于 ATxmega 微控制器的组合仪器的改进。 - 广播，2015 年，第 3 期，第 29 页34-XNUMX。
Savchenko A. 组合测量仪器的新模式。 - 广播，2015 年，第 9 期，第 17 页19-XNUMX。
Belenetsky S. 业余无线电爱好者实践中测量电感的前缀。 - 广播，2005 年，第 5 期，第 26 页28-XNUMX。
Zorin S.，Koroleva I。业余无线电频率计。 - 广播，2002 年，第 6 期，第 28 页29、7；第 39 页，第 40 页。 XNUMX、XNUMX。

作者：A. Savchenko

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