Mätning av induktans

Steg
Tips
Varning
Förnödenheter

Induktans är en spoles förmåga att förhindra en elektrisk ström från att flöda genom den. En induktionsspole kan stoppa en ström så att en annan ström kan flyta. TV-apparater och radioapparater använder till exempel induktion för att ta emot och ställa in olika kanaler. Induktans mäts vanligtvis i enheter av millihenry eller mikrohenry. Själva mätningen görs vanligtvis med en frekvensgenerator och ett oscilloskop, eller en LCM-multimeter. Induktansen kan också beräknas med hjälp av en graf över spänning mot ström, som mäter förändringen i elektrisk ström som passerar genom en spole.

Steg

Metod 1 av 3: Bestämning av induktans med ett motstånd

1. Välj ett 100 ohm motstånd med 1 % resistans. Motstånd har färgade band som kan hjälpa dig att skilja dem åt. Ett 100 ohm motstånd har ett brunt, ett svart och ett brunt band. Det sista bandet på änden är också brunt, för att indikera 1% motstånd. Om du har flera motstånd att välja mellan, välj ett med känt resistansvärde.

Resistorer är märkta när de är nya, men det är lätt att missta sig när de är slut ur förpackningen. Testa alltid induktansen med ett motstånd som du vet värdet på för att säkerställa att du får ett korrekt resultat.

2. Anslut induktionsspolen i serie med motståndet. I serie betyder att strömmen går först genom en komponent och sedan genom den andra. Börja ställa in en krets, genom att placera spolen och motståndet sida vid sida. Se till att de har en terminal som berör varandra. För att slutföra kretsen måste du också fästa strömförande ledningar till ledningarna till motståndet och spolen.

Du kan köpa strömkablar online eller i en järnaffär. De är vanligtvis röda och svarta så att du lätt kan skilja dem åt. Anslut den röda ledningen i ena änden till motståndstråden och den svarta ledningen till den andra änden av spolen.

Om du inte har en ännu, överväg att skaffa en brödbräda. Hålen i brädan hjälper mycket till att koppla ihop kablarna och komponenterna.

3. Anslut en funktionsgenerator och ett oscilloskop till kretsen. Ta utgångskablarna från funktionsgeneratorn och anslut dem till oscilloskopet. Slå sedan på båda enheterna för att se till att de fungerar. När båda är på, ta den röda utgångskabeln från funktionsgeneratorn och anslut den till den röda strömkabeln i din krets. Anslut den svarta ingångskabeln på oscilloskopet till den svarta ledningen i din krets.

En funktionsgenerator är en elektrisk testanordning som skickar elektriska vågor genom kretsen. Låter dig övervaka signalen som rör sig genom spolen så att du kan beräkna induktansen exakt.

Oscilloskopet används för att detektera och visa signalspänningen som passerar genom kretsen. Du behöver den för att synliggöra signalen du ställt in med funktionsgeneratorn.

4. Använd funktionsgeneratorn för att köra en ström genom kretsen. Funktionsgeneratorn simulerar strömmar som spolen och motståndet skulle ta emot om de faktiskt användes. Använd kontrollratten på enheten för att starta strömmen. Prova att ställa in funktionsgeneratorn på något som 100 eller 50 ohm. Se till att generatorn är inställd på sinusvågor så att du kan se stora vågor flöda stadigt över skärmen.

Gå till generatorinställningar för att ändra vågtyp. Funktionsgeneratorer kan skapa fyrkantsvågor, triangulära vågor och andra varianter som inte är användbara för att beräkna induktans.

5. Övervaka inspänningen och tål spänning på skärmen. Leta efter några sinusvågor på oscilloskopskärmen. En kommer att kunna styras av funktionsgeneratorn. Den andra, mindre vågen kommer från där spolen och motståndet möts. Justera funktionsgeneratorns frekvens så att kopplingsspänningen som visas på skärmen är hälften av den ursprungliga inspänningen.

Ställ till exempel in generatorns frekvens så att spänningen mellan topparna för båda vågorna är 1 V, vilket du kommer att se på oscilloskopet. Ändra sedan tills spänningen är 0,5V.

Nodspänningen är skillnaden mellan sinusvågorna på oscilloskopet. Det bör vara hälften av signalgeneratorns ursprungliga spänning.

6. Hitta frekvensen för effekten av funktionsgeneratorn. Detta kommer att visas på oscilloskopet. Kontrollera siffrorna längst ned i avläsningen för att hitta en i kilohertz, eller kHz. Skriv ner denna siffra, för du ska använda den i en beräkning för att hitta induktansen.

Om du behöver konvertera hertz (Hz) till kilohertz, kom ihåg att 1 kHz = 1.000 kHz. Till exempel: 1Hz / 1.000 kHz = 0,001 kHz.

7. Beräkna induktansen med hjälp av en matematisk formel. Använd formeln L = R x sqrt(3) / (2 x pi x f). L är induktansen, så du behöver resistansen (R) och frekvensen (f) du beräknade tidigare. Ett annat alternativ är att skriva in dina mått i en induktionsräknare, till exempel på https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.

Börja med att multiplicera värdet på motståndet med kvadratroten ur tre. Till exempel: 100 ohm x 1,73 = 173.

Multiplicera sedan två, pi och frekvensen. Till exempel, om motståndet är 20 kHz, då är 2 x 3,14 x 20 = 125,6.

Avrunda detta genom att dividera det första talet med det andra talet. Så i detta fall 173 / 125,6 = 1,38 mH.

För att konvertera millihenry till mikrohenry (uH), multiplicera med 1000: 1,38 x 1 000 = 1378 uH.

Metod 2 av 3: Mätning med en LCR-mätare

1. Slå på LCR-mätaren och vänta tills den slås på. En standard LCR-mätare är mycket lik en multimeter som normalt används för att mäta saker som spänning och ström. De flesta mätare är handhållna med en avläsningsskärm som visar noll efter att du tryckt på strömknappen. Om mätaren inte visar noll, tryck på återställningsknappen för att återställa mätaren.

Det finns även större elektroniska maskiner som gör testprocessen ännu enklare än vanligt. Dessa ger ofta utrymme för att koppla in induktionsspolen, för ett mer exakt resultat.

Multimetrar kan inte användas för att mäta induktans. De har inte möjligheten, men som tur är finns det billiga handhållna LCR-mätare tillgängliga online.

2. Ställ in LCR för att mäta L (induktansen). En LCR-mätare kan ta flera mätningar, som anges på ratten. L betyder induktans, så du behöver det. För bärbara mätare, vrid ratten till L. Om du använder en elektronisk enhet, tryck på knapparna på skärmen för att ställa in enheten på L.

LCR-mätare har flera inställningar, så se till att du använder rätt. C-inställningen är för kapacitans och R för resistans.

3. Ställ in mätaren på 100 kHz vid 1 volt. LCR-mätare har i allmänhet olika testinställningar. Det lägsta induktionstestet är vanligtvis ungefär 200 uH. Om du ställer in en bordsmätare är 100 kHz vid 1 volt perfekt för de flesta enheter.

Om du använder fel inställning kommer testet att bli mer felaktigt. De flesta LCR-mätare är designade för lågströmstestning, men du bör ändå undvika att göra strömmen starkare än vad induktionsspolen klarar av.

4. Anslut kablarna till testproberna till LCR-mätaren. Mätaren har en svart och en röd tråd, precis som en multimeter. Den röda kabeln passar in i den positiva kontakten, medan den svarta kabeln passar in i den negativa kontakten. Peka på teststiften mot terminalerna på enheten du testar för att skicka ström genom.

Vissa LCR-mätare har en port i vilken du kan sätta in komponenter som ska testas, såsom kondensatorer och induktorer. Anslut enhetens kontakter till portarna för att testa komponenten.

5. Titta på skärmen för att bestämma induktansen. LCR-enheter utför induktionstester nästan omedelbart. Du kommer att se att avläsningen på skärmen ändras omedelbart. Det kommer att visa dig ett nummer i microhenry (uH). När du har avläsningen kan du stänga av mätaren och lägga enheten åt sidan.

Metod 3 av 3: Beräkna induktans med en pulserande ström

1. Anslut spolens spole till en pulserande spänningskälla. Det enklaste sättet att få en pulsad ström är att köpa en pulsgenerator. Den fungerar precis som en vanlig funktionsgenerator och är kopplad till en krets på samma sätt. Haka på generatorns utgångskabel till en röd strömkabel som du ska ansluta till ett sensormotstånd.

Ett annat sätt att få en puls är att bygga en krets för genererar det. En sådan krets kan skada närliggande elektronik, så var försiktig när du använder den.
Pulsgeneratorer ger dig mer kontroll över strömmen än en hemmabyggd krets, så använd en generator om du har en till hands.

2. Ställ in strömmonitorerna med ett sensormotstånd och ett oscilloskop. Du behöver ett strömavkänningsmotstånd för att sätta i kretsen. Placera den bakom spolen och se till att ändarna berörs innan du ansluter en röd strömförande ledning till den andra änden. Lägg sedan till oscilloskopet genom att ansluta den svarta ingångskabeln till en svart strömkabel i änden av spolen.

Testa monitorerna efter att alla kablar är anslutna. Om allt fungerar kommer du att se rörelse på oscillatorskärmen när pulsströmmen slås på.

Ett strömavkännande motstånd är en speciell typ av motstånd som absorberar en minimal mängd ström. Det kallas även shuntmotstånd och är nödvändigt för att få en exakt spänningsmätning.

3. Ställ in pulscykeln på 50 % eller mindre. Titta på pulsen när den rör sig över oscilloskopets skärm. Vågens högsta punkter indikerar när pulsen är aktiv. De högsta punkterna bör vara ungefär lika långa som de låga punkterna. Pulscykeln är längden av en helvåg på oscilloskopet.

Till exempel kan pulsen vara på i en sekund och sedan av i en sekund. Vågmönstret på skärmen skulle se väldigt konsekvent ut eftersom pulsen bara är aktiv halva tiden.

4. Läs av toppström och tid mellan spänningspulser. Kontrollera oscilloskopet för dessa mätningar. Toppströmmen är toppen av den högsta vågen du ser på skärmen och mäts i ampere. Tiden mellan dessa toppar visas i mikrosekunder. Om du har båda måtten kan du beräkna induktansen.

Där går 1.000.000 mikrosekunder på en sekund. Om du behöver konvertera till sekunder, dividera antalet mikrosekunder med 1.000.000.

5. Multiplicera spänningen och längden på pulserna. Använd formeln L = V x Ton/Ipk för att beräkna induktansen. Alla erforderliga värden måste kunna avläsas från oscilloskopet på detta sätt. V står för spänningen som tillförs av pulserna, `Ton` står för tiden mellan varje puls, och lpk är toppströmmen du mätte tidigare.

Till exempel, om en 50-volts puls levereras var femte mikrosekund: 50 x 5 = 250 volt-mikrosekund.

Ett annat alternativ är att använda en onlineräknare, till exempel den på https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.

6. Dela produkten med toppströmmen för att få induktansen. Se oscilloskopavläsningen för att bestämma toppströmmen. Ersätt dessa i formeln för att slutföra beräkningen framgångsrikt!

Till exempel: 250 volt-mikrosekunder / 5 ampere = 50 mikrohenry (mH).

Även om matematiken verkar ganska enkel, är inställningen av mätningen mer komplex än andra metoder. När allt väl fungerar är det lätt att bestämma induktansen!

Tips

Längre spolar har vanligtvis en lägre induktans än kortare spolar på grund av sin form.
Om en grupp induktorer är seriekopplade är deras totala induktans summan av alla induktorer.
Om du parallellkopplar en grupp induktionsspolar är den totala induktansen mycket mindre än normalt. Du måste sedan dividera en med varje spole, lägga till summan och sedan dividera en med det antalet.
Induktorer kan vara konstruerade som stavspolar, ringformade kärnor eller en tunn film. Ju fler varv eller ytarea spolen har, desto större blir induktansen.

Varning

Induktionsmätare av hög kvalitet är ofta dyra och sällsynta. Men prisvärda LCR-mätare fungerar vanligtvis vid låga strömmar, vilket gör dem oanvändbara för att testa stora induktorer.