Приставка к мультиметру для измерения индуктивности схема

Любители электроники наверняка знакомы с таким прибором как мультиметр, с помощью которого можно измерять напряжение, ток, сопротивление и т.д. Со всем этим мультиметр справляется достаточно легко. Но иногда у любителей электроники возникает необходимость измерения индуктивности и емкости и с этой задачей уже не справится обычный мультиметр. Для этой цели созданы специализированные мультиметры, но они стоят значительно дороже обычных.

На нашем сайте мы уже рассматривали создание измерителя емкости, измерителя частоты и измерителя сопротивления (омметра) на основе платы Arduino. А в этой статье мы рассмотрим создание измерителя емкости и индуктивности (Inductance LC Meter) на основе платы Arduino. Измеренные значения емкости и индуктивности мы будем показывать на экране ЖК дисплея 16х2. Кнопка в схеме проекта будет использоваться для переключения между режимом измерения емкости и индуктивности.

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло.

Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Как проверить стартер люминесцентной лампы

Процесс проверки люминесцентных осветительных приборов предполагает не только проверку целостности спирали внутри лампочки, но и работу систем разгона и запуска.

• конденсаторы, которые не должны вздуваться, деформироваться или взрываться под воздействием чрезмерного напряжения в электрической сети;
• колба источника света, которую нельзя затемнять.

Целостность конденсатора проверяют мультиметром в режиме омметра с максимально возможным диапазоном измерения сопротивления.

Если показания тестера меньше 2,0 МОм, можно предположить, что в конденсаторе имеется недопустимый ток утечки. Как показывает практика, оптимальным вариантом при проведении самостоятельных ремонтных работ будет полная замена всех изношенных элементов (стартера и дроссельной заслонки) на новые устройства аналогичного типа.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами.

Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний.

Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Как проверить дроссель люминесцентного светильника?

Пускатель представляет собой индуктор, намотанный на ферромагнитный сердечник с высокой магнитной проницаемостью. Он является неотъемлемой частью источников электромагнитного питания (EMPRA). В фазе зажигания ЛДС он вместе со стартером обеспечивает нагрев катодов, а затем создает импульс высокого напряжения (до 1000 В) для создания люминесцентного разряда в баллоне за счет его характерной электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукция.

После того, как стартер был отключен от работы, индуктивное реактивное сопротивление используется индуктивным реактивным сопротивлением для поддержания разрядного тока через LDS на уровне, необходимом для постоянной и стабильной ионизации газо-ртутной смеси, используемой в баллоне. Амплитуда индуктивности такова, что сопротивление индуктора переменного тока защищает электроды катушки от перегрева и перегорания.

работоспособность индуктивности люминесцентной лампы можно проверить, измерив сопротивление с помощью омметра. Он является частью комбинированного прибора электрика.

Если вы проверите ускоритель люминесцентной лампы мультиметром, вы можете найти его хорошее состояние, в котором измеренное активное сопротивление совпадает с данными в ее паспорте, или вы можете столкнуться с несоответствиями. Проанализировав их, можно сделать вывод о природе обнаруженного дефекта. Короткие замыкания сопровождаются неприятным запахом и изменением цвета защитной изоляции. При внешнем проявлении или обнаружении отклонения измеренного значения сопротивления от его номинального значения индуктивность подлежит замене.

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Что зовется индуктивным сопротивлением

Когда на катушку подается переменное напряжение, ток, протекающий через нее, изменяется в соответствии с приложенным напряжением. Это вызывает изменение магнитного поля, которое создает электродвижущую силу, предотвращающую происходящее.

В такой схеме существует зависимость электрических параметров двух типов — условная и индуктивная. Они обозначаются R и XL соответственно.

В нормальных условиях блок питания назначается. Однако на реактивных элементах он равен нулю. Это связано с постоянным изменением направления переменного тока на противоположное.

В течение периода колебаний энергия дважды накачивается в катушку и столько же раз возвращается к источнику.

Сборка платы приставки

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363.

Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей.

Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h21Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%.

Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Контактные провода к плате (позиция Х1) можно припаять или подключать при помощи пружинящих зажимов для «акустических» проводов. Разъем Х3 предназначен для подключения приставки к мультиметру (частотомеру).

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Способы расчёта

Есть несколько основных способов определения индуктивности катушки. Все формулы, которые будут использоваться при расчетах, легко найти в справочниках или в Интернете. Весь процесс расчета довольно прост и не составит труда для людей с базовыми математическими и физическими знаниями.

Через силу тока

Этот расчет считается самым простым способом определения индуктивности катушки. Формула через силу тока следует из самого термина. Какая индуктивность катушки — можно определить по формуле: L = Ф / I, где:

• L — индуктивность цепи (в генри);
• это величина магнитного потока, измеренная по Веберу;
• I — ток в катушке (в амперах).

Эта формула подходит только для однооборотной схемы. Если катушка состоит из нескольких витков, вместо значения магнитного потока используется общий поток (суммарное значение). Когда одинаковый магнитный поток проходит через все катушки, то для определения общего значения достаточно умножить значение одной из них на общее количество.

Соленоид конечной длины

Соленоид представляет собой длинную и тонкую катушку, у которой толщина намотки намного меньше диаметра. В этом случае расчеты производятся по той же формуле, что и сила тока, только величина магнитного потока будет определяться следующим образом: Ф = µ0NS / l, где:

• µ0 — магнитная проницаемость среды, определяемая по справочным таблицам (для воздуха, которое является значением по умолчанию в большинстве расчетов, оно составляет 0,00000126 генри / метр);
• N — количество витков катушки;
• S — площадь поперечного сечения цепи, измеренная в квадратных метрах;
• l — длина соленоида в метрах.

Коэффициент самоиндукции соленоида также можно рассчитать согласно способу определения энергии магнитного потока поля. Это более простой вариант, но он требует некоторых значений. Формула для определения индуктивности: L = 2W / I 2, где:

• W — энергия магнитного потока, измеренная в джоулях;
• I — сила тока в амперах.

Катушка с тороидальным сердечником

В большинстве случаев тороидальная катушка наматывается на сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью. В этом случае формулу прямого соленоида бесконечной длины можно использовать для расчета индуктивности. Он имеет следующий вид: L = N µ0 µS / 2 πr, где:

• N — количество витков катушки;
• µ — относительная магнитная проницаемость;
• µ0 — магнитная постоянная;
• S — площадь поперечного сечения сердечника;
• π — математическая постоянная, равная 3,14;
• r — средний радиус тора.

• https://NpfGeoProm.ru/teoriya-i-opyt/sposoby-izmereniya-induktivnosti.html
• https://sto82.ru/elektroteoriya/metody-izmereniya-induktivnosti.html
• https://TokMan.ru/praktika/metody-izmereniya-induktivnosti.html
• https://supereyes.ru/articles/multimetry-i-testery/rlc-izmeritel-kak-vybrat/
• https://DiesElit.ru/osnovy/kak-izmerit-induktivnost-katushki-multimetrom.html
• https://drova-pil.ru/novosti/proverka-induktivnosti-multimetrom.html
• https://TeploDom24.ru/teoriya-i-praktika/kak-izmerit-induktivnost-katushki.html

Корпус приставки к мультиметру

Корпус можно сделать из уже готового короба подходящего размера или сделать короб самостоятельно. Материал можно выбрать любой, например, пластик или тонкий стеклотекстолит. Короб делается под размер платы, и в нем подготавливаются отверстия для ее крепления. Также делаются отверстия для подключения проводки. Все фиксируется небольшими шурупами.

Питание приставки осуществляется от сети при помощи блока питания с напряжением в 12 В.

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн).

Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%.

По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.

Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Схема lc метра на микроконтроллере

Настройка и функции

Сердце устройства — микроконтроллер PIC18F2520. Для стабильной работы генератора лучше всего использовать неполярные или танталовые конденсаторы, такие как C3 и C4. Можно использовать любое реле, соответствующее напряжению (3-5 вольт), но желательно с минимально возможным контактным сопротивлением в замкнутом положении. Для звука используется зуммер без встроенного генератора или обычный пьезоэлемент.

При первом запуске собранного устройства программа автоматически запускает режим регулировки контрастности дисплея. С помощью кнопок 2/4 установите приемлемый контраст и нажмите OK (3). После выполнения этих действий устройство следует выключить и снова включить. В меню есть раздел «Настройка» для некоторых настроек работы прибора. В подменю «Конденсатор» необходимо указать точное значение используемого калибровочного конденсатора (C_cal) в пФ. Точность указанной оценки напрямую влияет на точность измерения. Можно проверить работу самого генератора с помощью частотомера в контрольной точке «B», но лучше использовать систему контроля частоты, уже встроенную в подменю «Генератор».

Выбирая L1 и C1, необходимо получить стабильные показания частоты в диапазоне 500-800 кГц. Высокая частота положительно влияет на точность измерения; при этом с увеличением частоты может ухудшиться стабильность работы генератора. За частотой и стабильностью генератора, как я уже сказал выше, удобно следить в разделе меню «Осциллятор». Если у вас есть внешний откалиброванный частотомер, вы можете откалибровать частотомер LC-метр. Для этого подключите внешний частотомер к контрольной точке «B» и с помощью кнопок +/- в меню «Oscillator» выберите постоянную «K», чтобы показания обоих частотомеров совпадали. Для корректной работы системы индикации состояния аккумулятора необходимо настроить резистивный делитель на резисторах R9, R10, затем установить перемычку S1 и записать значения в поля раздела «Аккумулятор».

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

1. Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
2. Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
3. В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

Типовые примеры использования LCR-метра и транзистор тестера для проверки радиодеталей

Резисторы – самый распространенный вид радиокомпонентов

Проволочные резисторы, различающиеся номинальной мощностью

Если нет проблем с общими номиналами, измерение резисторов с низким сопротивлением может усложнить задачу. Обычным мультиметром часто можно измерить нормальное сопротивление порядка 1-2 Ом и выше, если ниже, то начинает сильно сказываться сопротивление проводов, щупов и низкое разрешение. Даже достаточно точный UNI-T UT61E имеет разрешение измерения в этом режиме всего 10 мОм, в то время как даже недорогой измеритель LCR имеет минимальное разрешение 0,1 мОм.

Цифровой мультиметр UNI-T UT61E высокая точность с возможностью подключения к ПК для удаления логов

Соответственно, если с помощью мультиметра можно относительно точно измерить резисторы сопротивлением 0,05-0,1 Ом, то при замере 10 мОм практически ничего не измерить, для сравнения ниже — измерение двух резисторов с номиналом 1 и 2,2 мОм.

Разница показаний мультиметра и тестера RLC при измерении резисторов низкого сопротивления

Измерение низкого сопротивления часто требуется при проверке, подборе размеров или производстве шунтов для измерения тока. Альтернативный вариант измерения падения напряжения, но нужен регулируемый блок питания, амперметр, вольтметр.

Токовый шунт представляет собой резистор с низким сопротивлением, который является резистором с низким сопротивлением

Возможность измерения низкого сопротивления также полезна для обнаружения таких проблем, как ошибки маркировки, особенно резисторов с низким сопротивлением.

Слева резистор обозначен как 0,1 Ом, справа как 0,22 Ом, но на самом деле они имеют почти такое же сопротивление. Такие ошибки иногда могут стоить очень дорого.

Перед установкой или пайкой резистора в цепи проверьте его сопротивление. Убедитесь, что номинальные и фактические значения резистора совпадают

Транзисторы

Оценить оригинальность полевых транзисторов поможет измерение малых сопротивлений. В настоящее время на рынке все больше и больше появляется поддельных транзисторов и транзисторов с измененной маркировкой. Хотя простое измерение сопротивления не дает полной информации, оно позволяет быстро понять, что находится перед вами.

Для теста, помимо прибора, достаточно батарейки на 9 вольт. Часто данные в таблицах данных приводятся к напряжению затвора 10 вольт, но в данном случае это несущественно. Кроме того, правильно измерять сопротивление сток-исток по току, оно обычно указывается в документации, но для этого нужен хотя бы лабораторный блок питания.

Для проверки транзистора: подключаем тестовые щупы к выводам стока и истока (обычно центральному и правому), на крайние выводы подаем 9 вольт. Постоянного приложения напряжения не требуется, достаточно зарядить конденсатор затвора, но нужно быть осторожным, не подключайте случайно аккумулятор к щупам тестера. Вы также можете сначала «загрузить» транзистор, а уже потом подключать щупы.

Конденсаторы

Конденсаторы используются несколько реже, но имеют свои особенности. Например, в отличие от резисторов они гораздо более подвержены старению, особенно если речь идет об электролитических конденсаторах, установленных в импульсных источниках питания, преобразователях материнских плат и т.д.

ESR конденсаторов имеет особое значение. Когда конденсатор сохнет почти без потери емкости, его внутреннее сопротивление значительно увеличивается.

Обычным мультиметром это не диагностировать, можно все поменять, но это не всегда удобно, часто сложно или дорого. Кроме того, измерители RLC часто позволяют проводить измерения без распайки компонента, хотя, конечно, это зависит от схемы подключения.

1. Большинство мультиметров измеряют конденсатор как идеальный, т.е.без учета его особенностей, иногда этого достаточно, иногда нет.
2. Более сложные устройства могут отделить конденсатор от его внутреннего сопротивления, а также измерить эти параметры по отдельности.
3. Эквивалентная схема конденсатора выглядит намного сложнее — все эти параметры можно измерить, но это совсем другой класс устройств, который обычным радиолюбителям обычно не требуется.

Эквивалентная последовательная цепь, где R — электрическое сопротивление изоляции конденсатора, отвечающее за ток утечки, и эквивалентное последовательное сопротивление; L — эквивалентная последовательная индуктивность; — емкость конденсатора

Например, сравнение двух конденсаторов, дешевых и фирменных китайских. Несмотря на точность, обычный мультиметр считает, что они почти одинаковы, показывая лишь небольшую разницу в емкости. Но если подключить конденсаторы к измерителю LCR, то можно увидеть, что разница их внутреннего сопротивления почти в 5 раз! Если при коммутации блоков питания планируется использовать конденсаторы, именно эта разница сопротивлений будет влиять на нагрев и, как следствие, на срок службы и характеристики блока питания. Конденсаторы с высоким внутренним сопротивлением не могут эффективно гасить пики.

Дроссели и катушки индуктивности

Реакторы, трансформаторы и в целом обмоточные блоки, в отличие от конденсаторов и резисторов, еще сложнее контролировать, и, как правило, мультиметр может измерить индуктивность.

Основной характеристикой сужения является индуктивность, то есть коэффициент, определяющий зависимость скорости изменения электрического тока от напряжения на катушке

Измеритель импеданса облегчает изготовление узлов намотки, а также поиск короткого замыкания между витками. По сравнению с исправным компонентом или компонентом известного номинала можно понять, что трансформатор или индуктивность неисправны, поскольку его индуктивность сильно изменится.

Электрический контроль индукторов включает обнаружение короткого замыкания витков (короткого замыкания между витками обмотки). Если в студийной обмотке будет межвитковая цепь, то ее индуктивность резко упадет.

Как правило, существуют индикаторы для обнаружения закороченных шлейфов, но измеритель импеданса также обнаружит эту проблему. Например, слева рабочий трансформатор, справа он такой же, но с закороченным витком. Видно, что индуктивность обмотки стала значительно меньше, и виток также повлиял на результат измерения активного сопротивления обмотки.

Сравнение индуктивности рабочего трансформатора и трансформатора с замкнутым контуром