- חומרים נדרשים
- איך עובד מעגל טנק?
- מערך למדידת השראות וקיבול
- כיצד למדוד את תדירות התהודה באוסצילוסקופ?
נגדים, אינדוקטים וקבלים הם הרכיבים הפסיביים הנפוצים ביותר כמעט בכל מעגל אלקטרוניקה. מתוך שלושת אלה ערכם של נגדים וקבלים בדרך כלל מסומן על גבי זה כקוד צבע הנגד או כסימון מספרי. כמו כן ניתן למדוד את ההתנגדות והקיבול באמצעות מודד רגיל. אך נראה כי לרוב המשרנים, במיוחד ליבות הפריט ואוויר הליבה מסיבה כלשהי, שום סוג של סימון עליהם. זה הופך למעצבן למדי כשאתה צריך לבחור את הערך הנכון של המשרן לתכנון המעגל שלך או שהצלת אותו מ- PCB אלקטרוני ישן ורצה לדעת מה הערך שלו.
פתרון גלוי לבעיה זו הוא שימוש במד LCR שיכול למדוד את ערך המשרן, הקבל או הנגד ולהציגו ישירות. אך לא לכולם יש מד LCR שימושי איתם, כך שמאמר זה מאפשר לנו ללמוד כיצד להשתמש באוסצילוסקופ כדי למדוד את ערך המשרן או הקבל באמצעות מעגל פשוט וחישובים קלים. כמובן שאם אתה צריך דרך מהירה וחזקה יותר לעשות את זה אתה יכול גם לבנות מד LC משלך המשתמש באותה טכניקה יחד עם MCU נוסף כדי לקרוא את הערך של התצוגה.
חומרים נדרשים
- אוֹסְצִילוֹסקוּפּ
- מחולל אותות או אות PWM פשוט מארדואינו או MCU אחר
- דיודה
- קבלים ידועים (0.1uf, 0.01uf, 1uf)
- נגד (560 אוהם)
- מַחשְׁבוֹן
כדי למדוד את הערך של משרן או קבלים לא ידועים עלינו לבנות מעגל פשוט הנקרא מעגל הטנק. מעגל זה יכול להיקרא גם כמעגל LC או מעגל תהודה או מעגל מכוון. מעגל טנק הוא מעגל בו יהיה לנו משרן וקבל המחוברים במקביל זה לזה וכאשר המעגל מופעל המתח והזרם על פניו יהדהד בתדר הנקרא תדר תהודה. בואו נבין איך זה קורה לפני שנתקדם.
איך עובד מעגל טנק?
כפי שנאמר קודם מעגל טנקים טיפוסי פשוט מורכב ממשרן וקבל המחוברים במקביל. הקבל הוא מכשיר המורכב משתי לוחות מקבילים בלבד המסוגלים לאגור אנרגיה בשדה חשמלי ומשרן הוא סליל שנפצע מעל חומר מגנטי המסוגל גם לאגור אנרגיה בשדה מגנטי.
כאשר המעגל מופעל, הקבל נטען ואז כשהספק מוסר הקבל מזרים את האנרגיה שלו למשרן. כאשר הקבל מנקז את האנרגיה שלו למשרן, המשרן נטען וישתמש באנרגיה שלו כדי לדחוף את הזרם חזרה לקבל בקוטביות הפוכה, כך שהקבל יטען שוב. זכור כי משרנים וקבלים משנים קוטביות כאשר הם נטענים ומתפרקים. בדרך זו המתח והזרם יתנודדו הלוך ושוב ויוצרים תהודה כפי שמוצג בתמונת ה- GIF למעלה.
אך זה לא יכול לקרות לנצח מכיוון שבכל פעם שהקבל או המשרן טוענים ומפרקים אנרגיה כלשהי (מתח) הולכים לאיבוד בגלל התנגדות החוט או כאנרגיה מגנטית ולאט לאט גודל תדר התהודה יימוג כפי שמוצג להלן. צורת גל.
ברגע שנקבל את האות הזה על היקפנו אנו יכולים למדוד את תדירות האות הזה שאינו אלא תדר התהודה ואז נוכל להשתמש בנוסחאות הבאות כדי לחשב את ערך המשרן או הקבל.
FR = 1 / / 2π √LC
בנוסחאות הנ"ל F R הוא תדר התהודה, ואז אם אנו יודעים את ערך הקבל נוכל לחשב את ערך המשרן וכמו כן אנו יודעים את ערך המשרן נוכל לחשב את ערך הקבל.
מערך למדידת השראות וקיבול
מספיק תיאוריה, עכשיו בואו נמשיך לבנות את המעגל על קרש לחם. כאן יש לי משרן שאת הערך אני אמור לברר באמצעות ערך ידוע של משרן. מערך המעגלים שאני משתמש כאן מוצג להלן
הקבל C1 והמשרן L1 יוצרים את מעגל המיכל, הדיודה D1 משמשת למניעת כניסת הזרם חזרה למקור האות PWM והנגד 560 אוהם משמש להגבלת הזרם דרך המעגל. כאן השתמשתי בארדואינו שלי כדי ליצור צורת גל PWM בתדירות משתנה, אתה יכול להשתמש בגנרטור פונקציות אם יש לך כזה או פשוט להשתמש בכל אות PWM. ההיקף מחובר על פני מעגל הטנקים. הגדרת החומרה שלי נראתה כמו למטה לאחר סיום המעגל. אתה יכול גם לראות את משרן הליבה הלא-ידוע שלי כאן
כעת הפעל את המעגל באמצעות אות ה- PWM וראה אם יש איתות תהודה בהיקף. אתה יכול לנסות לשנות את ערך הקבל אם אינך מקבל אות תדר תהודה ברור, בדרך כלל קבלים 0.1uF אמורים לעבוד עבור רוב המשרנים, אך אתה יכול גם לנסות עם ערכים נמוכים יותר כמו 0.01uF. ברגע שאתה מקבל את תדר התהודה הוא אמור להיראות בערך ככה.
כיצד למדוד את תדירות התהודה באוסצילוסקופ?
עבור אנשים מסוימים העקומה תופיע ככזו, עבור אנשים אחרים ייתכן שתצטרך להתאים מעט. וודא כי בדיקת היקף מוגדרת פי 10 מכיוון שאנו זקוקים לקבל הניתוק. הגדר גם את חלוקת הזמן ב- 20 או פחות ואז הקטין את העוצמה לפחות מ -1 וולט. כעת נסה להגדיל את תדירות אות ה- PWM, אם אין לך מחולל צורות גל, נסה להקטין את ערך הקבל עד שתבחין בתדר התהודה. ברגע שאתה מקבל את תדר התהודה, שים את ההיקף ברצף יחיד. מצב לקבל צורת גל ברורה כמו זו המוצגת לעיל.
לאחר קבלת האות עלינו למדוד את תדירות האות הזה. כפי שאתה יכול לראות את גודל האות הולך ונעלם ככל שהזמן גדל, כך שנוכל לבחור כל מחזור שלם של האות. לטווח כלשהו יכול להיות מצב מדידה לעשות את אותו הדבר, אך כאן אראה לך כיצד להשתמש בסמן. הצב את קו הסמן הראשון בתחילת גל הסינוס ואת הסמן השני בסופו של גל הסינוס כמוצג להלן כדי למדוד את תקופת התדר. במקרה שלי פרק הזמן היה כפי שהודגש בתמונה למטה. ההיקף שלי מציג גם את התדירות אך למטרת למידה פשוט קחו בחשבון את פרק הזמן תוכלו גם להשתמש בקווי הגרפים ובערך חלוקת הזמן כדי למצוא את פרק הזמן אם היקףכם אינו מציג אותו.
מדדנו רק את פרק הזמן של האות, כדי לדעת את התדירות שבה נוכל פשוט להשתמש בנוסחאות
F = 1 / T
אז במקרה שלנו הערך של פרק הזמן הוא 29.5uS שזה 29.5 × 10 -6. אז ערך התדר יהיה
F = 1 / (29.5 × 10 -6) = 33.8 קילוהרץ
עכשיו יש לנו את תדר התהודה כ- 33.8 × 10 3 הרץ ואת ערך הקבל כ- 0.1uF שהוא 0.1 × 10-6 F המחליף את כל זה בנוסחאות שאנחנו מקבלים
FR = 1 / 2π √LC 33.8 × 10 3 = 1 / 2π √L (0.1 x 10-6)
פותר עבור L אנחנו מקבלים
L = (1 / (2π x 33.8 x 10 3) 2 / 0.1 × 10-6 = 2.219 × 10 -4 = 221 × 10-6 L ~ = 220 uH
לכן הערך של המשרן הלא ידוע מחושב להיות 220uH, באופן דומה ניתן גם לחשב את ערך הקבל באמצעות משרן ידוע. ניסיתי את זה גם עם כמה ערכי משרנים ידועים אחרים ונראה שהם עובדים בסדר גמור. תוכלו למצוא את העבודה המלאה בסרטון המצורף למטה.
מקווה שהבנת את המאמר ולמדת משהו חדש. אם יש לך בעיה לגרום לזה לעבוד בשבילך, השאר את השאלות שלך בקטע ההערות או השתמש בפורום לעזרה טכנית נוספת.