Cara mengukur nilai induktor atau kapasitor menggunakan kaedah osiloskop - frekuensi resonan

Perintang, Induktor dan Kapasitor adalah komponen pasif yang paling biasa digunakan di hampir setiap litar elektronik. Dari ketiga-tiga ini nilai perintang dan kapasitor biasanya ditandai di atasnya sama ada sebagai kod warna perintang atau sebagai penanda angka. Rintangan dan kapasitansi juga dapat diukur dengan menggunakan Multimeter normal. Tetapi sebilangan besar induktor, terutamanya cored ferit dan cored udara kerana sebab tertentu nampaknya tidak mempunyai tanda pada mereka. Ini menjadi sangat menjengkelkan apabila anda perlu memilih nilai induktor yang sesuai untuk reka bentuk litar anda atau menyelamatkannya dari PCB elektronik lama dan ingin mengetahui nilainya.

Penyelesaian langsung untuk masalah ini adalah dengan menggunakan LCR meter yang dapat mengukur nilai induktor, kapasitor atau perintang dan memaparkannya secara langsung. Tetapi tidak semua orang memiliki meter LCR yang berguna, jadi dalam artikel ini kita dapat belajar bagaimana menggunakan osiloskop untuk mengukur nilai induktor atau kapasitor menggunakan litar sederhana dan pengiraan yang mudah. Sudah tentu jika anda memerlukan kaedah yang lebih pantas dan mantap, anda juga boleh membina meter LC anda sendiri yang menggunakan teknik yang sama dengan MCU tambahan untuk membaca nilainya.

Bahan yang Diperlukan

• Osiloskop
• Penjana Isyarat atau isyarat PWM ringkas dari Arduino atau MCU lain
• Diod
• Kapasitor yang dikenali (0.1uf, 0.01uf, 1uf)
• Perintang (560 ohm)
• Kalkulator

Untuk mengukur nilai induktor atau kapasitor yang tidak diketahui, kita perlu membina litar sederhana yang dipanggil litar tangki. Litar ini juga boleh dipanggil sebagai litar LC atau litar Resonant atau litar Tuned. Litar tangki adalah litar di mana kita akan mempunyai induktor dan kapasitor yang dihubungkan selari antara satu sama lain dan semasa litar dihidupkan voltan dan arus di seberang akan bergema pada frekuensi yang disebut frekuensi bergema. Mari kita fahami bagaimana ini berlaku sebelum kita bergerak maju.

Bagaimana Tank Circuit berfungsi?

Seperti yang diberitahu sebelumnya, litar tangki khas hanya terdiri daripada induktor dan kapasitor yang disambungkan secara selari. Kapasitor adalah alat yang hanya terdiri daripada dua plat selari yang mampu menyimpan tenaga di medan elektrik dan induktor adalah gegelung yang terluka di atas bahan magnet yang juga mampu menyimpan tenaga di medan magnet.

Semasa litar dihidupkan, kapasitor akan dicas dan ketika kuasa dikeluarkan, kapasitor akan mengeluarkan tenaganya ke dalam induktor. Pada saat kapasitor mengalirkan energinya ke dalam induktor, induktor akan dicas dan akan menggunakan tenaganya untuk mendorong arus kembali ke kapasitor dengan kekutuban yang berlawanan sehingga kapasitor dikenakan kembali. Ingat bahawa induktor dan kapasitor berubah polaritas semasa mereka mengecas dan melepaskan. Dengan cara ini voltan dan arus akan bergoyang-goyang menciptakan resonans seperti yang ditunjukkan dalam gambar GIF di atas.

Tetapi ini tidak boleh berlaku selama-lamanya kerana, setiap kali kapasitor atau induktor mengecas dan melepaskan beberapa tenaga (voltan) hilang kerana rintangan wayar atau sebagai tenaga magnet dan perlahan-lahan magnitud frekuensi resonans akan memudar seperti yang ditunjukkan di bawah bentuk gelombang.

Setelah kita mendapat isyarat ini pada skop kita, kita dapat mengukur frekuensi isyarat ini yang tidak lain adalah frekuensi resonan maka kita dapat menggunakan formula di bawah ini untuk mengira nilai Induktor atau kapasitor.

FR = 1 / / 2π √LC

Dalam formula di atas F _R adalah frekuensi resonan, dan kemudian jika kita mengetahui nilai kapasitor kita dapat mengira nilai Induktor dan sama juga kita mengetahui nilai induktor kita dapat mengira nilai kapasitor.

Persediaan untuk mengukur Induktansi dan Kapasitans

Cukup teori, sekarang mari kita membina litar di papan roti. Di sini saya mempunyai induktor yang nilainya harus saya ketahui dengan menggunakan nilai induktor yang diketahui. Susunan litar yang saya gunakan di sini ditunjukkan di bawah

Kapasitor C1 dan Induktor L1 membentuk litar tangki, Diode D1 digunakan untuk mengelakkan arus masuk kembali ke sumber isyarat PWM dan perintang 560 ohm digunakan untuk mengehadkan arus melalui litar. Di sini saya telah menggunakan Arduino saya untuk menghasilkan bentuk gelombang PWM dengan frekuensi berubah-ubah, anda boleh menggunakan penjana fungsi jika anda mempunyai satu atau hanya menggunakan sebarang isyarat PWM. Skop dihubungkan di litar tangki. Penyediaan perkakasan saya kelihatan seperti di bawah setelah litar selesai. Anda juga dapat melihat induktor teras kilat saya yang tidak diketahui di sini

Sekarang hidupkan litar menggunakan isyarat PWM dan perhatikan isyarat resonans pada ruang lingkup. Anda boleh mencuba menukar nilai kapasitor jika anda tidak mendapat isyarat frekuensi resonans yang jelas, biasanya kapasitor 0.1uF harus berfungsi untuk kebanyakan induktor tetapi anda juga boleh mencuba dengan nilai yang lebih rendah seperti 0.01uF. Sebaik sahaja anda mendapat frekuensi resonans, ia akan kelihatan seperti ini.

Bagaimana Mengukur Frekuensi Resonans dengan osiloskop?

Bagi sesetengah orang, kurva akan kelihatan seperti itu, untuk yang lain, anda mungkin perlu mengubah sedikit. Pastikan probe skop ditetapkan ke 10x kerana kita memerlukan kapasitor penyahpasangan. Tetapkan juga pembahagian masa pada 20us atau kurang dan kemudian turunkan magnitud menjadi kurang dari 1V. Sekarang cuba tingkatkan frekuensi isyarat PWM, jika anda tidak mempunyai penjana bentuk gelombang maka cuba turunkan nilai kapasitor sehingga anda melihat frekuensi resonans. Sebaik sahaja anda mendapat frekuensi resonans, masukkan ruang lingkup dalam satu seksyen. mod untuk mendapatkan bentuk gelombang yang jelas seperti yang ditunjukkan di atas.

Setelah mendapat isyarat kita harus mengukur kekerapan isyarat ini. Seperti yang anda lihat, besarnya isyarat akan hilang seiring bertambahnya waktu sehingga kita dapat memilih satu pusingan lengkap isyarat tersebut. Beberapa ruang lingkup mungkin mempunyai mod ukuran untuk melakukan perkara yang sama, tetapi di sini saya akan menunjukkan cara menggunakan kursor. Letakkan garis kursor pertama pada permulaan gelombang sinus dan kursor kedua pada akhir gelombang sinus seperti yang ditunjukkan di bawah untuk mengukur tempoh frekuensi. Bagi saya, jangka masa adalah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Skop saya juga menunjukkan frekuensi tetapi untuk tujuan pembelajaran pertimbangkan jangka masa anda juga boleh menggunakan garis grafik dan nilai pembahagian masa untuk mencari jangka masa jika ruang lingkup anda tidak memaparkannya.

Kami hanya mengukur jangka masa isyarat, untuk mengetahui frekuensi kita hanya boleh menggunakan formula

F = 1 / T

Jadi dalam kes kita nilai jangka masa adalah 29.5uS iaitu 29.5 × 10 ^-6. Jadi nilai frekuensi akan

F = 1 / (29.5 × ^10-6) = 33.8 KHz

Sekarang kita mempunyai frekuensi resonan 33.8 × 10 ³ Hz dan nilai kapasitor sebagai 0.1uF iaitu 0.1 × 10 ^-6 F menggantikan semua ini dalam formula yang kita dapat

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

Selesaikan untuk L yang kita dapat

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

Jadi, nilai induktor yang tidak diketahui dikira 220uH, anda juga boleh mengira nilai kapasitor dengan menggunakan induktor yang diketahui. Saya juga mencubanya dengan beberapa nilai induktor lain yang diketahui dan mereka nampaknya berfungsi dengan baik. Anda juga boleh mendapatkan kerja lengkap dalam video yang dilampirkan di bawah.

Harap anda memahami artikel itu dan mempelajari sesuatu yang baru. Sekiranya anda mempunyai masalah untuk menjadikannya berfungsi untuk anda, tinggalkan soalan anda di bahagian komen atau gunakan forum untuk bantuan teknikal yang lebih banyak.