.

.

نمونه سیم پیچ های مختلف.

وقتی که دستگاه «اندوکتانس سنج» در دسترس نداشته باشیم، می توانیم «خودالقایی» یا همان «اندوکتیویته» سیم پیچ ها را با روش «تشدید» یا همان «رزونانس» تعیین کنیم. برای انجام این کار به:

  • یک منبع سیگنالِ سینوسیِ قابل تنظیم با فرکانسی بین 1 تا 100 کیلوهرتز،
  • یک عدد خازن غیرقطبی (non Polar) که هر چه ظرفیت بالاتری داشته باشد، بهتر است،
  • یک عدد خازن 100 نانوفاراد معمولی (سرامیک یا پلی استر) و
  • یک دستگاه مولتی متر که قادر به اندازه گیری و نمایش ولتاژ متناوب و فرکانس (تا 100 کیلوهرتز) باشد،

نیاز داریم.

خروجی مولد سینوسی نباید امپدانس بالایی داشته باشد. امپدانس خروجی 50 اهم برای کارِ ما مقدار بهینه است.

.

مداربندی برای سنجش خودالقایی سیم پیچ های ناشناس.

برای شروع به کار، همان طور که در تصویر 1 دیده می شود، ابتدا با موازی بستن سیم پیچ مجهول و خازن غیرقطبی، یک «مدار تشدید» می سازیم. من در میان وسایل ام یک خازن خوب 3/3 میکروفارادی از نوع MKT داشتم و تمام اندازه گیری هایم را با همین خازن انجام می دهم. اما شما می توانید (و خوب است) که یک خازن 1 میکروفارادی از نوع «خازن سرامیک چند لایه» (Multi-Layer) تهیه کنید و اندازه گیری های خود را با آن انجام دهید. این خازن را راحت تر در بازار پیدا خواهید کرد.

پس از ساختن مدار تشدید، آن را از طریق خازن 100 نانوفاراد به مولد سیگنال سینوسی وصل می کنیم. مولد سینوسی مدار تشدید ما را با یک سیگنال متناوب، که فرکانس اش می تواند بین 1 تا 100 کیلوهرتز تغییر کند، تغذیه می کند. دامنه (ارتفاع) این ولتاژ متناوب را توسط مولتی متر (که روی ولتاژ AC قرار داده شده) بر دو سر مدار تشدید اندازه گیری می کنیم.

سپس با تغییر دادنِ آرامِ فرکانسِ مولد، مترصّد یافتن نقطه ای می شویم که در آن دامنه ی نوسان بیشینه باشد. این نقطه را به دقت پیدا می کنیم. این همان «فرکانس تشدید» مدار تشدید موازی ما است. حالا مولتی متر را روی حالت «فرکانس متر» گذاشته و فرکانس مولد در این نقطه را می خوانیم.

برای پیدا کردن مقدار خودالقایی یا همان اندوکتانس سیم پیچ مجهول، از این رابطه استفاده می کنیم:

.

رابطه 2-1

.

اگر در رابطه ی بالا مقدار خازن را به میکروفاراد (C) و فرکانس را به کیلوهرتز (f) وارد کنیم، مقدار خودالقایی (L) بر حسب میکروهانری به دست خواهد آمد.

توجه به این نکته ضروری است: بسیاری از مولتی مترها فقط می توانند ولتاژهای متناوب از 40 هرتز تا بیشینه 1 کیلوهرتز را به درستی اندازه گیری کنند و در صورتی که سیگنال تحت آزمایش فرکانس بالاتری داشته باشد، در وهله ی اول خطای اندازه گیری افزایش پیدا می کند (موضوعی که در اینجا اهمیتی ندارد). اما با بالاتر رفتن فرکانس، در حد چند 10 کیلوهرتز، مولتی متر دیگر قابلیت اندازه گیری خود را به طور کامل از دست می دهد. به این علت باید در انتخاب خازن مناسب برای مدار تشدید، به نحوی که بتوان در فرکانس های هر چه پایین تری به تشدید رسید، توجه کرد و یا یک مولتی متر با کیفیت بهتر تهیه نمود که قادر باشد دامنه ی ولتاژ فرکانس های کاری ما را اندازه گیری کند.

روشن است که جایگزین ایده آل برای مولتی متر جریان متناوب، یک «اسیلوسکوپ» است.

.

دقت اندازه گیری

بنا به تجربه می دانیم که «بهره» ی مدار تشدید آن قدر بالا هست که بتوان با دقت زیاد نقطه ی تشدید را پیدا کرد. آنچه که دقت تنظیم ها را محدود می کند، دقت المان های تنظیمی مولد سینوسی است، یعنی همان پتانسیومترهایی که با آنها فرکانس خروجی مولد را تغییر می دهیم. مثلاً اگر در یک مولد فرکانس تغییر دادن طیف فرکانسی بین 10 هرتز تا 1 مگاهرتز فقط با چرخاندن یک پتانسیومتر انجام شود، روشن است که انتظار دقت زیادی نمی توان داشت.

نظر به این که قسمت فرکانس سنجِ مولتی مترها بر مبنای روش شمارش فرکانس کار می کنند، می توانیم در اینجا با اطمینان بگوییم که خطای اندازه گیری تاثیرگزاری نخواهیم داشت. برای اندازه گیری و نمایش فرکانس خروجی مولد می توانیم مدار مستقلی بسازیم که مدارهایی در این مورد عرضه کرده ایم و در آینده نیز معرفی خواهیم کرد.

آنچه که تاثیر مستقیمی بر دقت اندازه گیری دارد، «ضریب دقت» یا «تولرانس» خازن مدار تشدید است. 10% بیشتر یا کمتر از ظرفیت خازنی درج شده بر روی بدنه ی خازن به تعیین اندوکسیونی 10% کمتر یا بیشتر از مقدار واقعی آن منجر خواهد شد. بنابراین استفاده از یک خازن با تولرانس هر چه کمتر توصیه می شود.

.

مثال اندازه گیری

در مدار بالا در طول گام وسیع فرکانسی ولتاژ بسیار کوچکی اندازه گیری می شود. اما اندکی پایین تر از 10 کیلوهرتز ولتاژ به چند صد میلی ولت افزایش پیدا می کند. در این اندازه گیری یک «ماکسیمم» برابر با 320 میلی ولت اندازه گیری می شود. پس از گذاشتن حالت اندازه گیری مولتی متر روی «فرکانس متر»، فرکانس 8/95 کیلوهرتز روی صفحه ی نمایش نقش می بندد. با قرار دادن این مقدارها در رابطه ی بالا، مقدار خودالقایی سیم پیچ نامعلوم 95/8 میکروهانری به دست می آید:

.

رابطه 2-2

.

در جدول زیر فرکانس های تشدید برای تعدادی از خودالقاهای پرمصرف در مدار تشدید با خازن 3/3 میکروفاراد و همچنین با خازن 1 میکروفاراد داده شده است:

.

جدول فرکانس تشدید خودالقاهای مختلف با خازن های منتخب

.

مقدارهای اندوکسیونی که به این صورت اندازه گیری می شوند، فقط به شرط کوچک بودن جریان سیم پیچ معتبر هستند. عبور جریان های بزرگ از سیم پیچ ها، مقدار خودالقایی آنها را تا مرز 50% بر هم می زند.

اگر اندوکسیون سیم پیچی معادل L به دست آمد، می توان ضریب AL هسته ی آن را با استفاده از اندوکسیون L و تعداد دور N محاسبه کرد:

.

رابطه 3-2

.

دانستنی های مهم:

  • در این روش اندازه گیری باید حتماً از مولد سینوسی استفاده شود. با به کار گرفتن  یک مولد موج مربعی، هارمونیک های بالاتر آن هم مدار تشدید را تحریک می کنند، طوری که تشخیص فرکانس تشدید اصلی (فرکانس پایه) از هارمونیک ها مشکل خواهد شد، زیرا با رسیدن به هر هارمونیک، یک افزایش (پیک) در اندازه گیری دیده خواهد شد.
  • استفاده از خازن های الکترولیتی در مدارهای تشدید مجاز نیست، زیرا این نوع خازن های با ظرفیت بالا در چنین مدارهایی ظرفیت کاملاً دیگری هز خود نشان می دهند. یک خازن الکترولیت 1000 میکروفارادی در فرکانس 500 کیلوهرتز می تواند رفتار یک خازن 1 نانوفاراد را از خود بروز دهد، چرا که حلقه های نوارهای فلزی پیچیده شده در داخل این خازن ها به واسطه ی اندوکتیویته ی خودشان عملاً از مدار تشدید مجزا می شوند و از ظرفیت خازنی آن در این فرکانس آنچه که باقی می ماند فقط به حلقه آخر پیچش نوار قطب های خازن و بدنه ی آلومینیومی آن محدود می گردد. این طور است که خازن الکترولیتی به این بزرگی، ظرفیت ناچیزی در حد یک نانوفارد از خود نشان می دهد.

.      

یادداشت های مفید

خودالقایی سیم پیچ ها را می توان توسط یک دستگاه «LC-متر» هم سنجید. در چنین دستگاهی که به زودی مدار آن را تقدیم خواهم کرد، سیم پیچ نامعلوم با یک خازن متناسب در یک مدار «نوسانگر LC» به کار گرفته می شود. فرکانس تولید شده به وسیله ی یک فرکانس شمار اندازه گیری می شود. از این اندازه گیری و معلوم بودن خازن، مقدار خودالقایی به صورت خودکار محاسبه شده و نمایش داده می شود.

هر کس که در اینترنت به دنبال مدار «LC-متر» بگردد، قطعاً ده ها نوع آن را خواهد یافت که در اصل همگی بر یک اساس کار می کنند و در همه ی آنها یک LM311 نقش نوسانگر LC را بازی می کند که قرار گرفتن سیم پیچ (یا خازن) نامعلوم در مدار آن، باعث تغییر در فرکانس اش می شود. سپس یک «میکروکنترلر» (PIC16F84 / PIC16C622 / 89C2051) تغییر فرکانس را می سنجد و از روی آن اندوکسیون (یا ظرفیت خازنی) المان نامعلوم را روی یک نمایشگر دیجیتالی نشان می دهد. این دستگاه های اندازه گیری، بسته به طرح خود، می توانند اندوکسیون هایی بین 1 نانوهانری تا 100 میلی هانری (و ظرفیت هایی بین 0/01 پیکوفاراد تا 1 میکروفاراد، اما غیر الکترولیت) را اندازه گیری کنند.

همان گونه که در بالا اشاره شد، به زودی در این وبگاه هم یک مدار «LC-متر» برای ساخت معرفی خواهد شد.

.

.

مطالب مرتبط:

سیم پیچ ها، خودالقاها، سلف ها - 1: روش تعیین مقاومت داخلی خودالقاها

سیم پیچ ها، خودالقاها، سلف ها - 3: تعیین «اشباع هسته» و «اُفت اندوکتانس بر اثر بارگذاری جریان مستقیم»

اداپتوری برای سنجش اندوکتانس خودالقاها

ساخت سنجش‌گری برای وارسی خودالقایی سیم‌پیچ‌ها

چگونه هسته های فرّیت را از محل چسباندن باز کنیم؟

در مورد خازن ها:

خازن های ضد اختلال، خازن های مسدودکننده

فرکانس شمارها:

ساخت یک مدار فرکانس شمار

.

.

www.etesalkootah.ir ||   2016-01-13 © 

2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved.

تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "www.etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.