• Объявления

    • admin

      Анонсы постов вашего блога в группах паяльника   04.09.2016

      Самые интересные посты будут анонсироваться в группах VK и FaceBook. Охват одного поста составляет несколько тысяч человек. Пример анонса записи про книгу Sprint Layout: в группе VK, в группе Facebook.  Поэтому если вы считаете, что ваш пост будет интересен аудитории, то не стесняйтесь - пишите, сделаем пост!
  • записи
    3
  • комментария
    144
  • просмотра
    443

Измерение индуктивности катушек резонансным методом

Когда-то задался целью найти простой способ измерения индуктивности катушек. И тут вдруг вспомнил университетский курс ТОЭ (теоретические основы электротехники), а именно: резонанс в параллельном колебательном контуре, характерный всплеском напряжения. Взяв этот фактор за основу и вспомнив формулу Томсона - зависимость трех составляющих: индуктивности (L), емкости (C) и частоты (f), сваял простенькую схему.

59e65c39776dc_.jpg.dac6f4055c290c66e2b090c673bc0173.jpg

59e65c37f3a74_.jpg.aaeb96090ebb9c4c46047142ca6fc642.jpg

59e65c3553365_L-_02.JPG.bb4e497472f4f7fc5f19d9dd5434362c.JPG

59e65c35dcc32_L-_03.JPG.86cf552cbcf7b0f17953ac2b5be0d89f.JPG

59e65c3658473_L-_04.JPG.b2d497be0c670aa97bc90fdd3e534dd9.JPG

Суть метода состоит в подборе резонансной частоты для собранного колебательного контура с известной (проверенной) емкостью конденсатора. Резонансная частота засекается любым мультиметром по пику напряжения на контуре. А зная частоту и емкость можно вычислить индуктивность.

В качестве генератора частоты использовал звуковую карточку (ЗК) ПК и скачанную с интернета одну из многочисленных программ –  генераторов.

Для примера проведу парочку наглядных измерений.

Опыт №1. Беру известные конденсатор 1,5uF и дроссель ДМ-0,6-50 мкГн. Собираю контур, подключаю блок к ЗК и мультиметру, запускаю генератор и прогоняю частоту в обратном порядке – начиная с 20 кГц в сторону уменьшения. Напряжение сразу начало возрастать и застыло на максимуме в пределах 18,85-18,65 кГц, откуда выбрал среднее значение – 18,75 кГц.

59e65c384cf91__11.jpg.db614255a9779ed3ae654abcd1cf0a3d.jpg

59e65c37bb0f7__0650.JPG.15a7ff9938edd5acbdb69b4e4c9efe1e.JPG

Далее можно проводить расчеты вручную, можно ввести формулу в Excell, можно написать программку, а можно и воспользоваться многочисленными онлайн калькуляторами, что я и сделал, используя первый попавшийся сайт: http://coil32.ru/calc/jslcc.html

Ввожу емкость, частоту и без малого получаю указанную на дросселе индуктивность.

59e65e289228a__12.jpg.7cd8aee313576bb407584b01d5f44bf9.jpg

 

Опыт №2. Беру неизвестный дроссель на ферритовом сердечнике типа "гантелька" и конденсатор 1uF. Собираю схему, прогоняю частоту, вычисляю по предыдущей методе ее среднее значение - 10,45 кГц и снова загоняю данные в калькулятор, который выдал значение 232 мкГн.

Опыт_21.jpg

59e65c36dd8f7__noname_01.JPG.2fc5bc9dbf7de431a9704c5bda9bab9e.JPG

59e65e2dc3d02__22.thumb.jpg.a097244cb79fadef709bf918d2e451bd.jpg

Меряю индуктивность недавно приобретенным тестером LCR-T4 и получаю результат (с учетом разрядности) 240 мкГн.

 

59e65c3759336__noname_02.JPG.5b8eba67e0aa9599da321ed2612528d6.JPG

Как видите, метод немного неудобный, заставляет подстраивать контур под ограниченные пределы частоты, но имеет право на жизнь. Насколько точно он меряет – вопрос философский, поскольку все в этом мире относительно. Лично меня в схемотехнике он не подводил и долгое время устраивал простотой и минимальными требованиями к ресурсной базе и измерительной аппаратуре.

Следует также отметить, что данным методом можно измерять и емкость конденсаторов, используя катушки известной индуктивности.

  • Одобряю 2


36 комментариев




Рекомендуемые комментарии

2 часа назад, mihelson сказал:

"Котушек"

Долбаная вордовская автозамена )))))

Благодарю за юморные ремарки )))))

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

метод как известно классический, понравилась идея использования в качестве генератора комп. можно пойти еще дальше и обойтись без мультиметра -  используя и вход звуковой карты, и т.к. сейчас модно в ноутбуках ставить одно гнездо на вход-выход то, подключая одним штекером приспособление к ноуту имеем не плохой LC измеритель.

Изменено пользователем v1ct0r
  • Лайк 1

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Класс!

Про вход как-то не подумал. Да и нет надобности уже. А ведь если пойти еще чуть дальше и написать махонькую программку для автоматического прогона частоты и вычисления максимума напряжения, то думаю, точность будет на высоте, да еще и с выдачей готового результата, как в онлайн-калькуляторе.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Резонанс то вам зачем. Просто запитываете переменым напряжением определенной частоты через точный резистор и меряем напряжение на катушке. Далее просто считаем индуктивность. Ничего подстраивать не нужно и все можно автоматизировать

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
26 минут назад, musa56 сказал:

меряем напряжение на катушке

Для резонанса не нужно мерить напряжение - там подойдет любой доходяжный прибор, который может показать пик и в этом, как по мне, вся изюминка метода. В крайнем случае можно даже светодиод применить, то есть вообще обойтись без приборов.

Изменено пользователем alex123al97

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
1 час назад, alex123al97 сказал:

можно даже светодиод применить, то есть вообще обойтись без приборов.

Ну да. И откуда тогда у вас появится величина индуктивности. Хоть что то но всеравно мерить нужно. И чем точнее тем точнее получим значение индуктивности.  А тут просто подаем напряжение известной частоты, ну например с компьютера и тем же компьютером меряем напряжение.Тот же компьютер если сделать простенькую программу и пересчитает в индуктивность

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
1 минуту назад, musa56 сказал:

откуда тогда у вас появится величина индуктивности

Определяем по максимальной яркости свечения светодиода )))))

Но я с Вами согласен - это тоже весьма неплохой метод. Разница только в подходе - у меня точный конденсатор, у Вас - точный резистор )))))

Емкость конденсатора тоже легко вычислить Вашим методом, только там не нужно резистора и вместо напряжения нужно мерить ток.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

достаточно видеть резонанс и знать частоту и емкость(или индуктивность) чтобы высчитать индуктивность(или емкость)

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Вот и я о чем.

Резонанс - вообще интересное явление. С ним и без повода интересно поиграться.

Вот, посетила бредовая идея - сделать колебательный контур на резонансную частоту 50Гц. Интересно, при его подключении к сети 220В подскочит ли напряжение в ней? И если да, то насколько?

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
9 минут назад, alex123al97 сказал:

насколько?

это зависит от добротности контура

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

 У катушки индуктивности есть ещё и сопротивление потерь, которое сдвигает резонансную частоту контура. 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
43 минуты назад, _VN_ сказал:

сопротивление потерь

Согласен. У катушек есть еще и активное сопротивление, у конденсаторов оно практически отсутствует. И если поставить за цель достичь предельной точности измерений, то нужно либо в контуре последовательно с конденсатором ставить эквивалентное поправочное активное сопротивление, либо добиваться, чтоб значение реактивного сопротивления настолько превышало значение активного, чтоб последним можно было бы пренебречь. А повысить реактивное сопротивление легко - нужно всего лишь повысить частоту контура, уменьшив емкость конденсатора.

Изменено пользователем alex123al97

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

"...в контуре последовательно с конденсатором ставить эквивалентное поправочное активное сопротивление, либо добиваться, чтоб значение реактивного сопротивления настолько превышало значение активного, чтоб последним можно было бы пренебречь..." -

 "эквивалентное поправочное активное сопротивление" - увеличивает потери энергии в контуре независимо от места его расположения. Методы измерения L,C и R контура давным-давно разработаны и поэтому попытки изобрести их заново ничем не отличаются от схоластики...

Схоластика.jpg

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
2 часа назад, _VN_ сказал:

увеличивает потери энергии в контуре

Ну и что? Разве задача ставилась экономить энергию? Не Вы ли сами придали значение сдвигу резонансной частоты?

2 часа назад, _VN_ сказал:

Методы измерения L,C и R контура давным-давно разработаны и поэтому попытки изобрести их заново ничем не отличаются от схоластики...

По моему я описал давно известный метод, который лично практиковал в университете, о котором потом, в процессе поиска, вспомнил и наглядно продемонстрировал в этой статье. А вот Ваши старания подменить понятия словами: "попытки", "изобрести" и "заново" ничем не отличаются от софизма...

59e8e51f79276_.jpg.20f214136d397b2a2ef9a0c263ba9ecc.jpg

Изменено пользователем alex123al97

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

  "...По моему я описал давно известный метод, который лично практиковал в университете, о котором потом, в процессе поиска, вспомнил и наглядно продемонстрировал в этой статье..." - Для каждого конкретного варианта исполнения индуктивности и частоты, на которой эта индуктивность будет использоваться, существует своя методика и метрология, позволяющая измерить требуемый физический параметр. Ваш метод не имеет связи с реальной индуктивностью и конденсаторами и поэтому мне и пришлось дать определение "схоластика" Вашим высказываниям.

 "...Для резонанса не нужно мерить напряжение - там подойдет любой доходяжный прибор, который может показать пик и в этом, как по мне, вся изюминка метода..." - любой процесс измерения параметров электрическогоколебательного контура, в том числе, измеряет циркулирующий по этому контуру ток. Впрочем, если у Вас имеется "доходяжный" прибор, который может показать "пик", то Вам просто необходимо "застолбить" Ваш метод на этом форуме... 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
20 часов назад, alex123al97 сказал:

Вот, посетила бредовая идея - сделать колебательный контур на резонансную частоту 50Гц. Интересно, при его подключении к сети 220В подскочит ли напряжение в ней?

Почитайте про работу феррорезонансного стабилизатора. Были очень популярны в эпоху ламповых телевизоров. Там как раз резонансный контур на 50 Гц.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
17 часов назад, _VN_ сказал:

Для каждого конкретного варианта исполнения индуктивности и частоты, на которой эта индуктивность будет использоваться, существует своя методика и метрология, позволяющая измерить требуемый физический параметр

Это все равно, что сказать, что для каждого отдельного исполнения участка цепи существует своя методика и метрология применения закона Ома...

17 часов назад, _VN_ сказал:

Ваш метод не имеет связи с реальной индуктивностью и конденсаторами и поэтому мне и пришлось дать определение "схоластика" Вашим высказываниям.

И вновь старая голословная песенка. А самому проверить слабо? Схема ведь не сложная, да и ПК по-ходу имеется.

Резонанс в параллельном колебательном контуре еще называется резонансом токов, где индуктивный и емкостной токи одинаковы по значению, но находятся в противофазе, чем друг-друга компенсируют, оставляя только активную составляющую контура - иже Ваши потери. А одинаковые значения токов достигаются за счет совпавших реактивных сопротивлений элементов.

Теперь давайте проведем расчеты по уже имеющимся данным с последнего моего опыта:

Хс=1/(2*ПИ*f*C) = 1/(2*3,1416*10450*0,000001)=15,23Ом;

Хl=2*ПИ*f*L=2*3,1416*10450*0,000232=15,23Ом.

Случайность, правда?

Также заметьте, что активное сопротивление катушки, то есть сопротивление потерь, измерено мультиметром на последнем фото и составляет 0,5Ом, тогда как реактивное - 15,23Ом, то есть в 30 раз больше. Ради интереса самостоятельно рассчитайте полное сопротивление, если знаете как.

Но я пошел дальше и провел ряд опытов, добавляя резисторы последовательно с катушкой номиналами 5,1Ом, 8,2Ом, 10Ом и 15Ом. И что Вы думаете? Частота не уплыла, поскольку по формуле Томсона она не зависит от активной составляющей. Начало падать только напряжение на контуре. Для пущей верности повторил опыты с разными значениями конденсаторов - эффект тот же. Единственное, при 15Ом пришлось подключать схему через усилитель, поскольку добротность контура упала настолько, что пик мультиметром уже не засекался. Думаю, применение генератора с более широким диапазоном частот и регулировкой выходного напряжения придало бы намного более удобств.

Не знаю, как поведет себя схема в случае насыщения катушки, но предварительно пошерстив интернет, думаю, если даже удастся достигнуть резонанса в этом режиме, то он будет себя вести очень нестабильно.

Поэтому давайте уже немного отходите от своих софизмов. И если хотите меня в чем-то обвинить или раскритиковать, то делайте это научно, а не философски.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
6 часов назад, alex123al97 сказал:

для каждого отдельного исполнения участка цепи существует своя методика и метрология

Вы пропустили параметр "частоты" - каждый RLC-метр имеет свой диапазон частот и методику, которая после аттестации прибора может называться, например, метрологией... Из этических соображений, советую давать ссылку на учебник по ТОЭ или ОТЦ, а не "...шерстить интернет...". 

6 часов назад, alex123al97 сказал:

Резонанс в параллельном колебательном контуре еще называется резонансом токов, где индуктивный и емкостной токи одинаковы по значению, но находятся в противофазе, чем друг-друга компенсируют, оставляя только активную составляющую контура

 Это словесное описание "резонанса в параллельном колебательном контуре" без ссылок на первоисточник понять сложно - "активная составляющая контура" физически непонятный термин, никакой связи с токами контура не имеет, зависит от частоты тока измерения и, следовательно, имеет разное значение на разных частотах. 

Эквивалентная схема индуктивности, например, имеет ещё и собственную ёмкость, которая определяет собственную резонансную частоту индуктивности. На этой частоте физически реализуется максимальная добротность.

 Для полноты и ясности дальнейших выводов предлагаю всё-таки ориентироваться на первоисточники, иначе такие "самостийные" рассуждения ещё больше запутают смысл Ваших экспериментов. 

Для этого более всего подойдёт п.п.2.2 стр.42 - 44 первоисточника.

 

Котельников Николаев Основы радиотехники Часть 1 1950.djvu

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

А кто нибудь пробовал "вдуть"  160 кВт в заготовку при индуктивном нагреве?Ток в контуре при резонансе 4500 ампер.

P1010910.jpgБатарея конденсаторов соответствующая (водоохлаждаемая)

1455580926.jpg

1-pechnyie-kondensatoryi-eevk-esvk-esvp-esv.JPG

Изменено пользователем Hambaker

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

 Собственно резонанс не даёт никаких преимуществ при индукционном нагреве. Главное предназначение конденсаторов и других элементов индуктора состоит в согласовании сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением инвертора. Нагрузка в этом случае представляет собой короткозамкнутый виток, в которой и могут течь токи названной величины. А в самом индукторе токи намного меньше - для указанного на рисунке ток будет не более 100 Ампер, что легко можно объяснить, если представить всю конструкцию как воздушный трансформатор. 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@_VN_

Раз уж Вы взялись меня критиковать или разоблачать, то с "этических соображений", ответьте пожалуйста на несколько вопросов, поскольку у меня складывается мнение, что либо Вы не понимаете, о чем говорите, либо путаете "Божий дар с яичницей"

1. Формула Томсона верна, или нет?

2. Индуктивность катушки (с фиксированным сердечником или без него)  - величина постоянная или переменная?

3. Зависит ли индуктивность катушки от частоты? Если ДА, то каким образом?

4. Каким образом добротность влияет на индуктивность, емкость или резонансную частоту параллельного колебательного контура? Имеет ли она отношение к формуле Томсона? Если ДА, то какое?

Изменено пользователем alex123al97

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

  1. Пожалуйста ссылку на первоисточник... Сам вопрос некорректен в смысле отсутствия его связи с первоисточниками, в достоверности информации, в которых сомневаетесь пока только Вы...

2. Какая катушка и в каких условиях работает?

3. Это подробным образом описано в первоисточниках...

4. Как только Вы назовёте условия работы индуктивности в схеме, автоматически будет известна "добротность", "ёмкость" и "резонансная частота" параллельного резонансного контура. Это вопрос из области комбинаторики - при правильно заданных условиях задачи "автоматически" получите ответы ... после изучения и освоения курса ТОЭ.

 P.S. Пересказать Вам курс ТОЭ можно только после освоения Вами основ математики. На это понадобится несколько лекций, включая лабораторные работы по ТОЭ.

  "...Каким образом добротность влияет на индуктивность, емкость или резонансную частоту параллельного колебательного контура..."  - никак не влияет на индуктивность, ёмкость и, тем более, на резонансную частоту, а как раз наоборот - зависит от них...

 

Изменено пользователем _VN_

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас