- المواد المطلوبة
- كيف تعمل دائرة الخزان؟
- الإعداد لقياس الحث والسعة
- كيفية قياس تردد الرنين مع الذبذبات؟
تعتبر المقاومات والمحثات والمكثفات هي المكونات السلبية الأكثر استخدامًا في كل دائرة إلكترونية تقريبًا. من بين هؤلاء الثلاثة ، يتم تمييز قيمة المقاومات والمكثفات بشكل عام فوقها إما كرمز لوني مقاوم أو كعلامة رقمية. يمكن أيضًا قياس المقاومة والسعة باستخدام مقياس متعدد عادي. لكن لا يبدو أن معظم المحرِّضات ، وخاصة المحاثات المصنوعة من الفريت والمغلفة بالهواء ، لسبب ما ، لا تحمل أي نوع من العلامات عليها. يصبح هذا أمرًا مزعجًا للغاية عندما يتعين عليك تحديد القيمة الصحيحة للمحث لتصميم دائرتك أو أنك استخرجت واحدة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلكتروني قديم وتريد معرفة قيمتها.
الحل المباشر لهذه المشكلة هو استخدام مقياس LCR الذي يمكنه قياس قيمة المحث أو المكثف أو المقاوم وعرضه مباشرة. ولكن ليس كل شخص لديه عداد LCR في متناول يدهم ، لذلك في هذه المقالة يتيح لنا تعلم كيفية استخدام الذبذبات لقياس قيمة المحرِّض أو المكثف باستخدام دائرة بسيطة وحسابات سهلة. بالطبع إذا كنت بحاجة إلى طريقة أكثر سرعة وقوة للقيام بذلك ، يمكنك أيضًا بناء عداد LC الخاص بك والذي يستخدم نفس التقنية جنبًا إلى جنب مع وحدة MCU إضافية لقراءة قيمة العرض.
المواد المطلوبة
- راسم الذبذبات
- مولد إشارة أو إشارة PWM بسيطة من Arduino أو MCU أخرى
- الصمام الثنائي
- مكثف معروف (0.1 فائق التوهج ، 0.01 فائق التوهج ، 1 فائق التوهج)
- المقاوم (560 اوم)
- آلة حاسبة
لقياس قيمة المحرِّض أو المكثف غير المعروف ، نحتاج إلى بناء دائرة بسيطة تسمى دائرة الخزان. يمكن أيضًا تسمية هذه الدائرة بدائرة LC أو دائرة طنين أو دائرة موالفة. دارة الخزان عبارة عن دائرة يكون فيها مغو ومكثف متصلان بالتوازي مع بعضهما البعض وعندما يتم تشغيل الدائرة ، فإن الجهد والتيار عبرها سيكونان رنينًا بتردد يسمى تردد الرنين. دعونا نفهم كيف يحدث هذا قبل أن نمضي قدمًا.
كيف تعمل دائرة الخزان؟
كما قيل سابقًا ، تتكون دارة الخزان النموذجية فقط من محث ومكثف متصلان على التوازي. المكثف عبارة عن جهاز يتكون من لوحتين متوازيتين فقط قادرة على تخزين الطاقة في المجال الكهربائي والمحث هو ملف مجروح فوق مادة مغناطيسية قادرة أيضًا على تخزين الطاقة في المجال المغناطيسي.
عندما يتم تشغيل الدائرة ، يتم شحن المكثف ، وبعد ذلك عند إزالة الطاقة ، يقوم المكثف بتفريغ طاقته في المحرِّض. بحلول الوقت الذي يستنزف فيه المكثف طاقته في المحرِّض ، يتم شحن المحرِّض وسيستخدم طاقته لدفع التيار مرة أخرى إلى داخل المكثف في قطبية معاكسة حتى يتم شحن المكثف مرة أخرى. تذكر أن المحاثات والمكثفات تغير القطبية عند الشحن والتفريغ. بهذه الطريقة سيتأرجح الجهد والتيار ذهابًا وإيابًا مما يخلق صدى كما هو موضح في صورة GIF أعلاه.
لكن هذا لا يمكن أن يحدث إلى الأبد لأنه في كل مرة يقوم فيها المكثف أو المحرِّض بشحن وتفريغ بعض الطاقة (الجهد) تُفقد بسبب مقاومة السلك أو كطاقة مغناطيسية وببطء يتلاشى حجم تردد الرنين كما هو موضح أدناه الموجي.
بمجرد أن نحصل على هذه الإشارة في نطاقنا ، يمكننا قياس تردد هذه الإشارة التي ليست سوى تردد الطنين ، ثم يمكننا استخدام الصيغ أدناه لحساب قيمة المحرِّض أو المكثف.
FR = 1 / 2π √ LC
في الصيغ أعلاه ، F R هو تردد الرنين ، وبعد ذلك إذا عرفنا قيمة المكثف يمكننا حساب قيمة المحرِّض وبالمثل نعرف قيمة المحرِّض يمكننا حساب قيمة المكثف.
الإعداد لقياس الحث والسعة
كفى نظرية ، الآن دعونا نبني الدائرة على لوح التجارب. لدي هنا مغوٍ يجب أن أكتشف قيمته باستخدام قيمة معروفة للمحث. يتم عرض إعداد الدائرة الذي أستخدمه هنا أدناه
يشكل المكثف C1 و Inductor L1 دائرة الخزان ، ويستخدم الصمام الثنائي D1 لمنع التيار من العودة مرة أخرى إلى مصدر إشارة PWM ويستخدم المقاوم 560 أوم للحد من التيار عبر الدائرة. لقد استخدمت هنا Arduino لإنشاء شكل موجة PWM بتردد متغير ، يمكنك استخدام مولد وظيفة إذا كان لديك واحد أو ببساطة استخدم أي إشارة PWM. النطاق متصل عبر دائرة الخزان. بدا إعداد أجهزتي كما هو موضح أدناه بمجرد اكتمال الدائرة. يمكنك أيضًا رؤية محث النواة غير المعروف هنا
الآن قم بتشغيل الدائرة باستخدام إشارة PWM ولاحظ إشارة الرنين على النطاق. يمكنك محاولة تغيير قيمة المكثف إذا لم تحصل على إشارة تردد صدى واضحة ، عادةً ما يعمل مكثف 0.1 فائق التوهج مع معظم المحاثات ولكن يمكنك أيضًا تجربة قيم أقل مثل 0.01 فائق التوهج. بمجرد حصولك على تردد الرنين ، يجب أن يبدو مثل هذا.
كيفية قياس تردد الرنين مع الذبذبات؟
بالنسبة لبعض الأشخاص ، سيظهر المنحنى على هذا النحو ، بالنسبة للآخرين قد تضطر إلى التعديل قليلاً. تأكد من ضبط مسبار النطاق على 10x لأننا نحتاج إلى مكثف الفصل. اضبط أيضًا تقسيم الوقت عند 20 أو أقل ثم قلل المقدار إلى أقل من 1 فولت. حاول الآن زيادة تردد إشارة PWM ، إذا لم يكن لديك مولد موجي ، فحاول تقليل قيمة المكثف حتى تلاحظ تردد الرنين. بمجرد الحصول على تردد الرنين ، ضع النطاق في تسلسل واحد. الوضع للحصول على شكل موجة واضح مثل الشكل الموضح أعلاه.
بعد الحصول على الإشارة ، يتعين علينا قياس تردد هذه الإشارة. كما يمكنك أن ترى حجم الإشارة يتلاشى مع زيادة الوقت حتى نتمكن من تحديد أي دورة كاملة واحدة للإشارة. قد يكون لبعض النطاقات وضع قياس لفعل الشيء نفسه ، ولكن هنا سأوضح لك كيفية استخدام المؤشر. ضع خط المؤشر الأول على بداية الموجة الجيبية والمؤشر الثاني على نهاية الموجة الجيبية كما هو موضح أدناه لقياس فترة التردد. في حالتي ، كانت الفترة الزمنية كما هو موضح في الصورة أدناه. يعرض النطاق الخاص بي أيضًا التكرار ولكن لغرض التعلم فقط ضع في اعتبارك الفترة الزمنية ، يمكنك أيضًا استخدام خطوط الرسم البياني وقيمة تقسيم الوقت للعثور على الفترة الزمنية إذا لم يعرضها نطاقك.
لقد قمنا بقياس الفترة الزمنية للإشارة فقط ، لمعرفة التردد يمكننا ببساطة استخدام الصيغ
F = 1 / T.
إذن ، في حالتنا قيمة الفترة الزمنية هي 29.5uS وهي 29.5 × 10 -6. لذلك ستكون قيمة التردد
F = 1 / (29.5 × 10 -6) = 33.8 كيلو هرتز
الآن لدينا تردد الرنين 33.8 × 10 3 هرتز وقيمة المكثف 0.1 فائق التوهج وهي 0.1 × 10 -6 درجة فهرنهايت ، مع استبدال كل هذا في الصيغ التي نحصل عليها
FR = 1/2 √ LC 33.8 × 10 3 = 1/2 √L (0.1 × 10 -6)
نحصل على حل من أجل L
L = (1 / (2π س 33.8 × 10 3) 2 / 0.1 × 10 -6 = 2.219 × 10 -4 = 221 × 10 -6 L ~ = 220 اه
لذلك ، يتم حساب قيمة المحرِّض المجهول لتكون 220uH ، وبالمثل يمكنك أيضًا حساب قيمة المكثف باستخدام محث معروف. لقد جربته أيضًا مع عدد قليل من قيم المحرِّض المعروفة الأخرى ويبدو أنها تعمل بشكل جيد. يمكنك أيضًا العثور على العمل الكامل في الفيديو المرفق أدناه.
آمل أن تكون قد فهمت المقال وتعلمت شيئًا جديدًا. إذا كانت لديك أي مشكلة في جعل هذا يعمل من أجلك ، فاترك أسئلتك في قسم التعليقات أو استخدم المنتدى لمزيد من المساعدة الفنية.