Простые радиолюбительские приборы для измерения индуктивности

Radio Amator 2009 №1

В зарубежном радиолюбительском журнале [1] было опубликовано две схемы приборов для измерения индуктивности. Учитывая то, что с 1991 года этот журнал не поступает в СНГ через систему Союзпечати, а схемы просты в повторении, целесообразно кратко ознакомить с ними читателей журнала. Уверен, что схемы представляют практический интерес для радиолюбителей.

simple amateor L meter

Рис.1.

Во многих случаях практической деятельности радиолюбителей для них интересно, а в ряде случаев и необходимо, измерить индуктивность катушек индуктивности или аналогичных радиокомпонентов, которые они хотели бы применить в своих конструкциях. Простые промышленные приборы для этих целей в подавляющем большинстве случаев отсутствуют, а сложные и, соответственно, дорогие недоступны широкому кругу радиолюбителей. В обоих случаях индуктивность, как правило, измеряется косвенным методом. Она преобразуется в «эквивалентное» ей постоянное напряжение, как это сделано в схеме рис.1, или в частотно-зависимое от неё импульсное напряжение - рис.3.

На элементе IC2-А выполнен задающий генератор схемы (рис.1). В качестве IC2 использовалась микросхема типа СD4584, содержащая в своём составе шесть триггеров Шмитта. Эта микросхема встречается на радиорынке, но, увы, в настоящее время у нас не очень распространена. Если возникнут затруднения с её приобретением, то целесообразно попытаться использовать отечественную микросхему 1564ТЛ2 или импортную 54НС14. Очень распространены микросхемы К561ТЛ1 (1561ТЛ1, 564ТЛ1), но они менее «ёмки» по количеству триггеров Шмитта в одном корпусе - их там всего четыре. Придётся применять два корпуса этих микросхем.

Входы и выходы микросхем IC2-В-IC2-D запараллелены. Это сделано для умощнения выхода задающего генератора, поскольку он нагружен на низкоомную индуктивность Lк и резистор R2.

Измеряемая индуктивность подключается к контактам 1-2 клеммной колодки К3. Через резистор RЗ напряжение с катушки индуктивности Lк подаётся на вход пары инверторов IC2-Е и IC2-F. Выход последнего из этих инверторов соединён с интегрирующей цепочкой R4C2. Эта цепочка сглаживает пульсации выходного напряжения IC2-F, так, что на контактах 1 -2 выходной колодки К2 получаем практически напряжение постоянного тока. К этой колодке (К2) подключается любой высокоомный вольтметр, например радиолюбительский тестер DТ830-В.

Питающее все устройство напряжение 9 В подается на колодку К1. Далее оно стабилизируется на уровне 5 В микросхемой IC1 типа 78L05. Практически можно применить и другие типы стабилизаторов, имеющих и несколько большее выходное напряжение, например 7806 или 7808.

Авторы статьи [1] посчитали целесообразным несколько увеличить потенциал нижней по схеме обкладки конденсатора С2 относительно корпуса схемы, приблизив его к потенциалу верхней обкладки конденсатора C2. Для этого использован потенциометр R2 и делитель напряжения R5R6.

Теперь несколько слов о параметрах измерителя индуктивности. Устройство предназначено для измерения индуктивности в диапазоне от 200 мкГн до 5 мГн. В том случае, когда радиолюбителю требуется измерить индуктивность, несколько отличающуюся от оговоренного диапазона, такая возможность, конечно, имеется. Достаточно иметь в своём запасе несколько катушек индуктивности с заранее замеренными параметрами. Например, имея индуктивность величиной 200 мкГн, можно включать последовательно с ней проверяемые индуктивности величинами до 200 мкГн и измерять суммарную индуктивность. Потом, отняв от полученного результата измерений 200 мкГн, узнаем величину неизвестной небольшой индуктивности.

Если ожидаемая величина измеряемой индуктивности предполагается более 5 мГн, то при измерениях надо включить параллельно проверяемой калибровочный дроссель, например, величиной 5 мГн. Результат измерений будет менее 5 мГн, и по нему надо будет рассчитать величину проверяемой индуктивности.

Известно, что общая индуктивность двух последовательно или параллельно соединенных катушек индуктивности изменяется аналогично как при соединении резисторов. Этот принцип «расширения» диапазона измерений описанного измерителя индуктивностей можно и надо использовать на практике.

Потенциометром P1 при регулировке устройства добиваются показания 500 мВ тестера DMM, если к колодке КЗ подключить заранее измеренную и подобранную индуктивность 5 мГн.

Если к прибору будет подключена индуктивность в 1 мГн, DMM покажет 100 мВ.

Потенциометром P2 выставляют выходное напряжение устройства, измеряемое DMM, на уровне 0 В, если замкнуть выводы 1-2 К3.

PCB

Рис.2.

На рис.2 показан рисунок печатной платы устройства и расположение деталей на нём.

В том случае, если радиолюбитель не сможет приобрести микросхему типа CD4584 или заняться экспериментированием с заменой этой микросхемы, ему целесообразно выполнить схему измерителя индуктивностей по рис.3.

L meter

Рис.3.

Для работы с этой схемой понадобится измеритель частоты - частотомер. Этот прибор не столь дефицитен, поскольку многие радиолюбители ранее увлекались изготовлением комбинированных устройств на базе электронных часов. Как раритет хранится у меня комбинированное устройство - часы / частотомер / счётчик импульсов / измеритель частоты входного сигнала радиоприёмника по частоте гетеродина. А размер «комбайна» не превышает двух пачек сигарет! Правда, без учета источника питания.

В схеме рис.3 на микросхеме IC1 типа NE555 выполнен астабильный мультивибратор. Схема предельно проста. Диапазон измеряемых индуктивностей от 500 мкГн до 10 мГн.

Входное питающее напряжение может быть, например, 9...12 В. Его стабилизирует микросхема IC2 типа 78L05 на уровне 5 В.

Измеряемая индуктивность Lк подключается к клеммам 1-2 K1. Чем больше величина индуктивности, тем ниже частота генерации IC1. Если подключить индуктивность 500 мкГн, то частота генератора должна быть выставлена регулировкой P1 200 кГц. Следует учитывать, что для частот генерации более 200 кГц ухудшается линейность (точность) работы устройства.

Если к устройству подключена измеряемая индуктивность, то её величина рассчитывается по формуле:

L = 200 кГц/f (измерений) х 500 мкГн.

Так, например, если частотомер показал частоту 27 кГц при подключении к схеме неизвестной индуктивности, то её расчетная величина будет следующей:

L = 200 кГц / 27 кГц х 500 мкГн = 3,704 мГн.

Средняя погрешность измерений в указанном диапазоне индуктивностей при качественной настройке схемы не превышает 4%.

PCB

Рис.4.

На рис.4 показан рисунок печатной платы устройства и расположение радиокомпонентов на ней.

Литература

1. Pripravek pro mereni indukcnosti // Amaterske RADIO. - 2008. - №7. - S.15-16.

Е.Л. Яковлев, г. Ужгород

BACKHOME