Estou modelando o bom comportamento dos circuitos oscilatórios em interação. Eu procurei alguns métodos para medir a indutância. Acredito que estou seguindo fielmente o procedimento, mas os valores que obtenho não são tão precisos quanto o esperado. Essa é, em princípio, uma pergunta elementar, mas, idealmente, eu gostaria de precisão de 1% ou menos e não acredito que estou conseguindo isso com os métodos que posso encontrar. Eu tenho um osciloscópio Tektronix 1001B e um gerador de sinal bastante padrão.
Primeiro: uma precisão de 1% com este equipamento não é realista?
Caso contrário, segui o procedimento para medir a indutância com uma onda senoidal aqui: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (também tentei o método em que você sintoniza a frequência até que a tensão do indutor seja metade da tensão total) .
Eu meço em dois indutores em série; como verificação de sanidade, eu também fiz os dois indutores separadamente. L1 é o tipo de indutor que se parece com um resistor (veja a coisa verde na foto abaixo); Lcoil é um indutor espiralado (veja abaixo). Os valores nominais são L1 = 220 uH e Bobina = 100 uH, portanto, espero um total de aproximadamente Ltot = 320 uH. Todas as medições são com f = 95kHz, porque essa é a frequência de operação.
- R_s = 100 Ohm fornece Ltot = 290, L1 = 174 e Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
- R_s = 56 Ohm fornece Ltot = 259, L1 = 174 e Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)
Esses são os melhores números que eu posso esperar? O valor da bobina varia em mais de 20% e o valor total varia em ~ 10%. Eu não tenho formação em eletrônica, portanto, se houver alguns princípios intuitivos básicos que estou ignorando, informe-me!
Editar: adiciono uma captura de tela de um dos cálculos, que fornece os valores da indutância e da resistência do indutor.
Respostas:
O método usado é muito sensível a erros, a ESR pode ser um problema, mas também não é fácil determinar as taxas de tensão exatas.
Eu usaria ressonância LC-paralela:
Obtenha um capacitor preciso de 1% (ou melhor). Se você não tiver esse capacitor, esqueça a coisa toda, não terá a precisão de 1%.
Use um circuito como este:
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
Se você tiver um valor aproximado para Lx, use a fórmula acima para determinar a frequência de ressonância em combinação com o capacitor preciso C_1%.
Você deve procurar uma frequência que o gerador de sinal possa gerar facilmente, por exemplo, 1 MHz. Defina a tensão de saída do gerador em alguns volts, o valor exato não importa, porque queremos determinar a frequência de ressonância .
Varie a frequência do gerador e, no osciloscópio, observe a amplitude do sinal . A frequência em que a amplitude é a maior , ou seja, a frequência de ressonância. Em seguida, use essa frequência e o valor de C_1% para determinar o valor de Lx? usando a fórmula acima.
Se o gerador de sinal não for muito preciso (se for um gerador de sinal analógico), meça a frequência usando seu osciloscópio. Você precisa de um valor exato melhor que 0,01% para a frequência, caso contrário, não poderá obter a precisão geral de 1%. O seu osciloscópio é digital e pode medir frequências com precisão mais suficiente.
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Sunnyskyguy descreve um excelente método. A precisão depende do erro de ressonância do capacitor. O outro termo de erro é frequência: a base de tempo controlada por cristal do Tek 1001B deve tornar as medições de frequência precisas.
Vale a pena descrever a configuração alternativa do teste: série LC. Você pode fazer isso com gerador de função + osciloscópio. O gerador de funções gera uma onda senoidal de amplitude decente:
simule este circuito - Diagrama esquemático criado usando a
L=1(2πf)2Ctest RinternalIinductor=50 V d i p
Rinternal
Rinductor=50VdipVopen−cct−Vdip
frequência do gerador de função CircuitLab Adjust, procurando um mergulho de amplitude no osciloscópio. A profundidade do mergulho indica a qualidade do indutor Q. Se a onda senoidal do gerador de funções estiver com baixa distorção, você poderá ver se as não linearidades no indutor fazem com que os harmônicos sejam observáveis na frequência de mergulho. Os harmônicos também podem ser causados pela distorção do gerador de funções. Este método tem a vantagem de que a capacitância da sonda do osciloscópio não entra em jogo. O caminho do gerador de funções para o equipamento de teste deve ser o mais curto possível. Do equipamento de teste ao osciloscópio pode ser mais longo (use uma sonda 1x).
Muitos geradores de funções possuem uma resistência interna precisa da fonte de 50 ohm. Caso contrário, você pode conectar um atenuador de 50 ohm para estabelecer uma resistência sólida da fonte de 50 ohm. Na frequência ressonante da série LC, você tem um divisor de tensão entre a resistência interna do gerador de funções e a resistência interna do indutor de teste. A tensão do osciloscópio de amplitude de mergulho permite um cálculo da resistência do indutor. Use o cálculo do divisor de tensão de dois resistores para encontrá-lo:
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Você pode usar ressonância em série ou paralela, dependendo da impedância escolhida na ressonância e qual Q você espera de ambos os modos. Aqui 100 kHz é ~ 100 ohms e Q de 30 dB implica 0,1 ohm para DCR .
Isso pode ser limitado pelo produto GBW do seu driver . 300 ohm (1 + f) / GBW = R a menos que a corrente seja limitada.
Aqui eu escolhi filmes de 10 nF devido a um ESR muito baixo . Mas eu precisava fazer buffer com impedância de saída menor que o DCR da bobina, se eu quiser medir isso. A amplificação é a relação Q ou impedância do sinal.
Aqui, L e DCR são encontrados pelas séries de classificação C e capacitância de corda automática do entalhe SRF a 1 MHz. Sua milhagem varia.
Geralmente você deseja testá-lo na região de frequência em que será usado. Depois, decida se você deseja adicionar corrente de polarização DC e AC acoplar o sinal para isolar da fonte de alimentação CC.
Normalmente, os medidores RLC usam uma onda senoidal de corrente constante de 1 kHz a 1 MHz. Em seguida, meça a tensão e a fase para calcular o RLC.
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