커패시턴스 및 인덕턴스 미터의 개선. 계획, 설명

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[1, 2]에 설명된 것과 같은 간단한 커패시턴스 및 인덕턴스 측정기는 측정 정확도가 낮습니다. 그 이유를 이해하려면 그림 1에 설명된 측정 원리를 고려하십시오. XNUMX.

커패시턴스(그림 1, a)를 측정할 때 전압 소스 U의 커패시터 Cx는 전하 q = U·СХ를 받고 스위치 S를 통해 전환한 후 방전 전류가 측정 장치를 통해 흐릅니다. 인덕턴스 측정(그림 1b)은 측정 회로를 통해 흐르는 방전 전류 기록을 기반으로 합니다. 스위칭이 순간적이라고 가정하면 여기서 전하는 I Lx와 동일한 인덕턴스의 자속과 직류 회로 R 및 + RL의 전체 저항의 비율, 즉 q = 1-에 의해 결정됩니다. L x / (R 및 + RL) 실제로 전자 정류자를 사용하여 주파수 f로 스위칭이 주기적으로 수행되고 측정 장치는 직류 성분 Ii= q -f를 등록합니다.

커패시턴스 및 인덕턴스 미터 개선

설명된 장치에서 측정 오류가 발생하는 첫 번째 이유는 전류 Ii를 측정하는 마이크로 전류계의 감도가 부족하기 때문입니다. 이로 인해 스위칭 주파수 f를 높게 선택해야 하며, 측정 회로에서 분리된 후에도 커패시터 Cx는 여전히 초기 충전 q의 눈에 띄는 부분을 유지하므로 실제로 측정된 전류 Ii가 다소 감소합니다. 이 감소는 커패시터의 커패시턴스에 따라 달라집니다. 커패시턴스가 작을수록 커패시터 방전이 더 완전해집니다. 따라서 측정 장치의 눈금은 비선형이어야 하며, 마이크로 전류계 자체의 선형 눈금을 사용하면 몇 퍼센트의 오차가 발생할 수 있습니다.

인덕턴스 측정의 경우 높은 스위칭 주파수 및 관련 비선형성으로 인한 오류 외에도 눈에 띄는 권선 저항 RL이 있는 코일에 대해 추가 오류가 발생합니다. 예를 들어, Ri보다 훨씬 작은 자체 저항 RL을 갖는 기준 인덕턴스를 사용하여 장치를 교정한 다음 Ri에 상응하는 저항 RL을 사용하여 코일의 인덕턴스를 측정하는 경우 판독값은 다음과 같이 과소평가됩니다. RL)/Ri배. 예를 들어 인덕턴스가 0,1μH인 DM-500 인덕터의 RL = 10Ω이므로 레퍼런스 초크에 대해 교정할 때 능동 저항을 고려해야 하는 경우가 있습니다.

알려진 오류 원인을 제거하기 위해 [2]의 장치 측정 부분이 변경되었습니다(그림 2). 연산 증폭기 DA1을 사용하면 미터의 전류 감도가 10배 증가하고 해당 한계의 스위칭 주파수가 같은 양만큼 감소합니다. 그 결과 척도의 비선형성은 1% 미만이 되었다.

(확대하려면 클릭하십시오)

1μA M24 마이크로전류계를 사용하여 스위칭 주파수 100MHz에서 정전용량과 인덕턴스를 측정하기 위한 상한은 각각 10pF와 1μH입니다. 측정된 코일과 커패시터에 대해 추가로 세 번째 클램프를 도입하고 L-C 스위치를 제거함으로써 장착 정전 용량을 줄였습니다. 또한 스위칭 다이오드 VD1-VD3은 단자 중 하나를 단자에 직접 납땜합니다. 결과적으로 프리 클램프를 사용하면 화살표가 1에서 벗어나는 것으로 판단할 수 있는 장착 커패시턴스가 XNUMXpF 미만입니다.

10μF 및 1H의 스위칭 주파수는 매우 낮으며 1Hz에 이릅니다. 이 경우 마이크로 전류계의 관성은 바늘의 진동을 완화하기에 충분하지 않으므로 커패시터 C2의 커패시턴스는 4700μF와 동일하게 선택됩니다. 이 주파수로 측정하면 바늘 정착 시간이 수십 초로 늘어납니다. 스위칭 주파수가 더 높은 다른 한계에서는 약 470μF의 정전용량이면 충분하며 측정 시간은 몇 초입니다. 측정 한계를 전환할 때 이 마지막 한계에서만 전체 정전 용량 C2를 켜는 접점 그룹을 추가하는 것이 좋습니다.

당신= R1+ R2. 권선 저항이 큰 경우 R1의 도입된(오른쪽) 부분의 값을 줄여 총 값 R 및 = RL + R1 + R2가 변경되지 않도록 해야 합니다. 정밀 저항기를 사용할 수 있는 경우 눈금이 있는 눈금이 장착될 수 있습니다. 설계에서는 기존 저항 SP2-3b를 사용하므로 소켓 XS4, XS5를 추가하여 권선 저항을 측정하는 데 사용되는 저항계로 R1의 출력 부분을 측정합니다.

테스트 중인 요소를 전원으로 전환하기 위해 트랜지스터 VT1, VT2에 상보형 이미터 팔로워가 사용되며, 이 베이스에는 구불구불한 형태의 전압 펄스가 병렬 연결된 요소 R5, C5를 통해 공급됩니다. 필요한 스위칭 주파수는 석영 공진기 발생기와 K176 또는 K561 시리즈 마이크로 회로에 만들어진 일련의 십진 카운터 분배기에 의해 설정됩니다. 다이어그램의 이 부분은 [2]에 제공된 것과 다르지 않으므로 여기서는 생략합니다.

공급 전압의 변동으로 인해 측정에 추가 오류가 발생하는 것을 방지하기 위해 +9V의 전압이 회로의 이 부분과 안정기의 스위치에 공급됩니다. 연산 증폭기 DA1의 전원 공급은 ±12V의 불안정한 전압을 갖는 전원에서 허용됩니다. 펄스 셰이퍼의 간섭을 제거하기 위해 커패시터 C3, C4가 이 마이크로 회로 근처에 배치된 전원 회로에 추가되었습니다.

미터 설정은 가장 높은 한계 중 하나("4μF" 또는 "1μF")에서 저항기 R0,1를 사용하여 측정 장치의 영점을 설정하고, 저항기 R3으로 조정하여 기준 커패시터에 대해 교정한 다음, 조정 R2가 있는 기준 인덕턴스(이 슬라이더를 사용하면 저항 R1은 XS4와 XS5 사이의 저항을 코일 권선의 저항과 동일하게 설정합니다). 다중 회전 튜닝 저항 R2, R3(SP5-2, SP5-22 등)을 사용하는 것이 좋습니다.

문학

Stepanov A. 단순 LC-미터. - 라디오, 1982, 3번, p. 47, 48.
Terentiev E. 커패시턴스 및 인덕턴스 미터. - 라디오, 1995, 4번, p. 37.

저자: V.Ivanov, Rostov-on-Don

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