저항기, 인덕터 및 커패시터는 거의 모든 전자 회로에서 가장 일반적으로 사용되는 수동 부품입니다. 이 세 가지 중 저항 및 커패시터의 값은 일반적으로 저항 색상 코드 또는 숫자 표시로 그 위에 표시됩니다. 또한 일반 멀티 미터를 사용하여 저항과 커패시턴스를 측정 할 수도 있습니다. 그러나 대부분의 인덕터, 특히 페라이트 코어 및 에어 코어 인덕터에는 어떤 이유로 든 어떤 종류의 표시도없는 것 같습니다. 이는 회로 설계에 적합한 인덕터 값을 선택해야하거나 오래된 전자 PCB에서 하나를 회수하여 그 값을 알고 싶을 때 매우 성가 시게됩니다.
이 문제에 대한 직접적인 해결책은 인덕터, 커패시터 또는 저항의 값을 측정하고 직접 표시 할 수있는 LCR 미터를 사용하는 것입니다. 그러나 모든 사람이 LCR 미터를 가지고있는 것은 아니므로이 기사에서는 오실로스코프를 사용하여 간단한 회로와 쉬운 계산을 사용하여 인덕터 또는 커패시터의 값을 측정하는 방법을 배웁니다. 물론보다 빠르고 강력한 방법이 필요하다면 디스플레이 값을 읽기 위해 추가 MCU와 함께 동일한 기술을 사용하는 자체 LC 미터를 구축 할 수도 있습니다.
필요한 재료
- 오실로스코프
- Arduino 또는 기타 MCU의 신호 발생기 또는 단순 PWM 신호
- 다이오드
- 알려진 커패시터 (0.1uf, 0.01uf, 1uf)
- 저항기 (560ohm)
- 계산자
알려지지 않은 인덕터 또는 커패시터의 값을 측정하려면 탱크 회로라고하는 간단한 회로를 만들어야합니다. 이 회로는 LC 회로 또는 공진 회로 또는 Tuned 회로 라고도합니다. 탱크 회로는 인덕터와 커패시터가 서로 병렬로 연결된 회로이며 회로에 전원이 공급되면 전압과 전류가 공진 주파수라는 주파수에서 공진합니다. 앞으로 나아 가기 전에 이것이 어떻게 일어나는지 이해합시다.
탱크 회로는 어떻게 작동합니까?
앞에서 말했듯이 일반적인 탱크 회로는 병렬로 연결된 인덕터와 커패시터로 구성됩니다. 커패시터는 전기장에 에너지를 저장할 수있는 두 개의 평행 판으로 구성된 장치이고 인덕터는 자기장에 에너지를 저장할 수있는 자성 물질 위에 감긴 코일입니다.
회로에 전원이 공급되면 커패시터가 충전되고 전원이 제거되면 커패시터가 인덕터로 에너지를 방전합니다. 커패시터가 인덕터로 에너지를 배출 할 때까지 인덕터는 충전되고 에너지를 사용하여 커패시터가 다시 충전되도록 반대 극성의 커패시터로 전류를 다시 밀어 넣습니다. 인덕터와 커패시터는 충전 및 방전 할 때 극성이 변경된다는 점을 기억하십시오. 이렇게하면 위의 GIF 이미지에 표시된대로 전압과 전류가 앞뒤로 흔들려 공명을 생성합니다.
그러나 이것은 커패시터 또는 인덕터가 충전 및 방전 할 때마다 전선의 저항 또는 자기 에너지로 인해 일부 에너지 (전압)가 손실되고 아래 그림과 같이 공진 주파수의 크기가 서서히 사라지기 때문에 영원히 발생할 수 없습니다. 파형.
스코프에서이 신호를 받으면 공진 주파수에 불과한이 신호의 주파수를 측정 할 수 있습니다. 그러면 아래 공식을 사용하여 인덕터 또는 커패시터의 값을 계산할 수 있습니다.
FR = 1 / / 2π √LC
위의 공식에서 F R 은 공진 주파수이며 커패시터 값을 알고 있으면 인덕터 값을 계산할 수 있고 마찬가지로 인덕터 값을 알고 커패시터 값을 계산할 수 있습니다.
인덕턴스 및 커패시턴스 측정을위한 설정
이론은 충분합니다. 이제 브레드 보드에 회로를 구축해 보겠습니다. 여기에 알려진 인덕터 값을 사용하여 값을 찾아야하는 인덕터가 있습니다. 여기에서 사용하고있는 회로 설정은 아래와 같습니다.
커패시터 C1 및 인덕터 L1은 탱크 회로를 형성하고 다이오드 D1은 전류가 PWM 신호 소스로 다시 들어가는 것을 방지하는 데 사용되며 저항 560 옴은 회로를 통한 전류를 제한하는 데 사용됩니다. 여기에서는 Arduino를 사용 하여 가변 주파수로 PWM 파형을 생성 했습니다. 함수 발생기가있는 경우 함수 발생기를 사용하거나 단순히 PWM 신호를 사용할 수 있습니다. 스코프는 탱크 회로를 통해 연결됩니다. 내 하드웨어 셋업은 아래처럼 보였다 회로가 완료되면. 여기에서 알려지지 않은 Torrid 코어 인덕터도 볼 수 있습니다.
이제 PWM 신호를 사용하여 회로에 전원을 공급하고 스코프에서 공진 신호를 관찰합니다. 명확한 공진 주파수 신호를 얻지 못한 경우 커패시터 값을 변경해 볼 수 있습니다. 일반적으로 0.1uF 커패시터는 대부분의 인덕터에서 작동 하지만 0.01uF와 같은 더 낮은 값으로 시도 할 수도 있습니다. 공진 주파수를 얻으면 다음과 같이 보일 것입니다.
오실로스코프로 공진 주파수를 측정하는 방법은 무엇입니까?
어떤 사람들에게는 곡선이 이와 같이 나타나고 다른 사람들에게는 약간 조정해야 할 수도 있습니다. 디커플링 커패시터가 필요하므로 스코프 프로브가 10x로 설정되어 있는지 확인하십시오. 또한 시분할을 20us 이하로 설정 한 다음 크기를 1V 미만으로 줄이십시오. 이제 PWM 신호의 주파수를 높이십시오. 파형 발생기가없는 경우 공진 주파수를 발견 할 때까지 커패시터 값을 낮추십시오. 공진 주파수를 얻으면 스코프를 단일 시퀀스로 설정하십시오. 위에 표시된 것과 같은 명확한 파형을 얻으려면 모드.
신호를받은 후이 신호 의 주파수 를 측정 해야합니다. 보시다시피 신호의 크기가 시간이 증가함에 따라 사라 지므로 신호의 완전한 사이클을 선택할 수 있습니다. 일부 스코프에는 동일한 작업을 수행하는 측정 모드가있을 수 있지만 여기서는 커서 사용 방법을 보여 드리겠습니다. 주파수의주기를 측정하기 위해 아래 그림과 같이 첫 번째 커서 라인을 사인파의 시작 부분에 놓고 두 번째 커서를 사인파의 끝 부분에 놓습니다. 제 경우에는 기간이 아래 그림과 같이 강조 표시되었습니다. 내 스코프도 빈도를 표시하지만 학습 목적으로 스코프가 표시하지 않는 경우 그래프 선과 시분할 값을 사용하여 기간을 찾을 수도 있습니다.
주파수 를 알기 위해 신호의 시간 주기만 측정하여 간단히 공식을 사용할 수 있습니다.
F = 1 / T
따라서 우리의 경우 기간 값은 29.5uS, 즉 29.5 × 10 -6 입니다. 따라서 주파수 값은
F = 1 / (29.5 × 10 -6) = 33.8KHz
이제 우리는 33.8 × 10 공진 주파수가 3 Hz에서 0.1 × 10 0.1uF를 같은 용량의 값 -6 우리 얻을 수식이 모든 치환을 F
FR = 1 / 2π √LC 33.8 × 10 3 = 1 / 2π √L (0.1 x 10 -6)
L을 구하면
L = (1 / (2π x 33.8 x 10 3) 2 / 0.1 × 10 -6 = 2.219 × 10 -4 = 221 × 10 -6 L ~ = 220 uH
따라서 알려지지 않은 인덕터의 값은 220uH로 계산됩니다. 마찬가지로 알려진 인덕터를 사용하여 커패시터의 값을 계산할 수도 있습니다. 나는 또한 다른 알려진 인덕터 값을 거의 사용하지 않고 시도했지만 정상적으로 작동하는 것 같습니다. 아래 첨부 된 비디오에서 전체 작업을 찾을 수도 있습니다.
기사를 이해하고 새로운 것을 배웠기를 바랍니다. 이 작업을 수행하는 데 문제가 있으면 의견 섹션에 질문을 남기거나 포럼을 사용하여 기술적 인 도움을 받으십시오.