Mp3 ойнатқышпен конденсаторды немесе индукторды қалай өлшеуге болады: 9 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Қымбат жабдықсыз конденсатор мен индуктордың сыйымдылығы мен индуктивтілігін дәл өлшеу үшін қолдануға болатын қарапайым әдіс. Өлшеу әдісі теңдестірілген көпірге негізделген және оны арзан резисторлардан оңай құрастыруға болады. Бұл өлшеу әдісі тек сыйымдылықтың мәнін ғана емес, сонымен қатар конденсатордың тиімді сериялық кедергісін де өлшейді.

Қажетті компоненттер:

1. Айнымалы резисторлар аз

2. MP3 ойнатқыш

3. Мультиметр

4. Мәнді есептеуге арналған калькулятор

1 -қадам: Фондық теорияның бір бөлігі

Жобаға кіріспе ретінде LCR көпірі деген не және оны жасау үшін не қажет екенін алайық

бір. Егер сіз жай ғана LCR көпірін жасағыңыз келсе, осы қадамдарды өткізіп жіберіңіз.

LCR көпірінің жұмысын түсіну үшін айнымалы ток тізбегінде конденсатор, резистор және индуктор қалай әрекет ететіні туралы айту керек. ECE101 оқулығын шаңнан тазарту уақыты келді. Резистор - бұл топтан тыс элементтерді түсінудің ең оңай әдісі. Керемет резистор тұрақты ток ток өткізгенде де, айнымалы ток өткізгенде де солай әрекет етеді. Ол токқа қарсылық береді, бірақ ол энергияны жоғалтады. Ток, кернеу мен кедергі арасындағы қарапайым байланыс:

R = I / V

Керемет конденсатор - бұл таза энергия сақтайтын құрылғы. Ол өткен энергияны жоғалтпайды. Керісінше, конденсатордың терминалына айнымалы ток кернеуі қолданылғандықтан, ток конденсатордан конденсаторды қосу және алып тастау үшін қажетті ток болып табылады. Нәтижесінде, конденсатордың ағымдық кернеуімен салыстырған кезде ағым ток болмайды. Шындығында, ол әрқашан оның терминалындағы кернеуден 90 градусқа жоғары. Мұны көрсетудің қарапайым әдісі - (j) санды қолдану:

V (-j) (1 / C) = I

Конденсаторға ұқсас, индуктор - бұл таза энергия сақтайтын құрылғы. Конденсатордың нақты комплименті ретінде индуктор магнит өрісін индуктор арқылы өткізгіштігін ұстап тұру үшін қолданады, осылайша оның соңғы кернеуін реттейді. Осылайша, индуктор арқылы өтетін ток терминалды кернеуден 90 градусқа озып кетеді. Теңдеу оның терминалындағы кернеу мен ток қатынасын білдіреді:

V (j) (L) = I

2 -қадам: Қосымша теория

Қысқаша айтқанда, біз резисторлық токты (Ir), индукторлық токты (Ii) және конденсаторлық токты (Ic) осында көрсетілген векторлық диаграмманың бәріне тарта аламыз.

3 -қадам: Қосымша теория

Керемет конденсатор мен индукторы бар тамаша әлемде сіз таза энергия жинайтын құрылғы аласыз.

Алайда, шынайы әлемде ештеңе мінсіз болмайды. Конденсатор, аккумулятор немесе сорғы сақтау құрылғысы бола алатын энергияны сақтау құрылғысының басты сапасының бірі - сақтау құрылғысының тиімділігі. Процесс кезінде энергияның бір бөлігі үнемі жоғалады. Конденсатор немесе индукторда бұл құрылғының парацидтік кедергісі. Конденсаторда оны диссипация коэффициенті деп атайды, ал индукторда оны сапалық фактор деп атайды. Бұл шығынды модельдеудің жылдам әдісі - бұл конденсатордың немесе индуктивтіліктің тізбектей сериялы қарсылығын қосу. Осылайша, нақты өмірлік конденсатор мінсіз қарсылық пен сериялық мінсіз конденсаторға ұқсайды.

4 -қадам: Уитстон көпірі

Көпірде барлығы төрт резистивті элемент бар. Сонымен қатар сигнал көзі бар және а

метр көпірдің ортасында. Біз басқаратын элемент - бұл резистивті элементтер. Резистивті көпірдің негізгі қызметі - көпірдегі қарсылықтарды сәйкестендіру. Көпір теңдестірілгенде, бұл R11 резисторы R12 мен R21 R22 сәйкес келетінін көрсетеді, орталықтағы есептегіште шығыс нөлге түседі. Бұл R11 арқылы ағатын ток R12 -ден, ал R21 -ден R21 -ден ағатындықтан. Есептегіштің сол жағы мен оң жақ арасындағы кернеу бірдей болады.

Көпірдің әдемілігі - сигнал көзінің импеданс және өлшеуіштің сызықтығы өлшеуге әсер етпейді. Егер сізде өлшеу үшін көп ток алатын арзан есептегіш болса да (айталық, ескі ине түріндегі аналогты есептегіш), ол ток болмаған кезде сізге айтуға жеткілікті сезімтал болған жағдайда, бұл жерде жақсы жұмыс жасайды. метр арқылы ағып жатыр. Егер сигнал көзі айтарлықтай шығыс кедергісіне ие болса, көпір арқылы өтетін ток әсерінен шығатын кернеудің төмендеуі көпірдің сол жағына көпірдің оң жағымен бірдей әсер етеді. Таза нәтиже өз күшін жояды және көпір әлі де керемет дәлдікке төзімділікке сәйкес келеді.

Байқаушы оқырман егер R11 R21 -ге, ал R12 R22 -ге тең болса, көпір де тепе -теңдікке түсетінін байқауы мүмкін. Бұл біз қарастырмайтын жағдай, сондықтан біз бұл істі әрі қарай талқыламаймыз.

5 -қадам: Резисторлардың орнына реактивті элемент туралы не деуге болады?

Бұл мысалда Z11 Z12 сәйкес келгеннен кейін көпір теңестіріледі. Дизайнды қарапайым ұстау, көпірдің оң жағы резисторлардың көмегімен жасалған. Жаңа талап - сигнал көзі айнымалы ток көзі болуы керек. Қолданылатын есептегіш сонымен қатар айнымалы токты анықтай алуы керек. Z11 және Z12 кез келген импеданс көзі, конденсатор, индуктор, резистор немесе үшеуінің комбинациясы болуы мүмкін.

Әзірше бәрі жақсы. Егер сізде тамаша калибрленген конденсаторлар мен индукторлар сөмкесі болса, белгісіз құрылғының құнын білу үшін көпірді қолдануға болады. Алайда, бұл шынымен де көп уақытты қажет етеді және қымбатқа түседі. Ең жақсы шешім - бұл қандай да бір амалмен мінсіз анықтамалық құрылғыны модельдеудің жолын табу. Бұл жерде MP3 ойнатқышы суретке түседі.

Конденсатор әрқашан соңғы кернеуден 90 градусқа жоғары болса да ағып жатқан ток есіңізде ме? Енді, егер біз сынақтан өтіп жатқан құрылғының соңғы кернеуін түзете алатын болсақ, 90 градусқа алдын ала ток қолданып, конденсатордың әсерін модельдеуге болады. Ол үшін біз алдымен екі толқын арасындағы фазалық айырмашылығы 90 градус болатын екі синус толқыны бар аудио файлды жасауымыз керек.

6 -қадам: Білгенімізді көпірге салу

Бұл толқындық файлды MP3 ойнатқышқа жүктеу немесе оны дербес компьютерден ойнату кезінде сол және оң арна екі синусонды бірдей амплитудада шығарады. Осы сәттен бастап мен қарапайымдылық үшін конденсаторды қолданамын. Дегенмен, дәл осы принцип индукторларға да қолданылады, тек оның орнына сигналдың 90 градусқа артта қалуы қажет.

Алдымен көпірді мінсіз резисторы бар сериялы мінсіз конденсатормен ұсынылған құрылғы арқылы қайта сызайық. Сигнал көзі басқа сигналға сілтеме жасаған кезде бір сигнал фазасы 90 градусқа ығысқан екі сигналға бөлінеді.

Міне, қорқынышты бөлігі. Біз осы схеманың жұмысын сипаттайтын математикаға енуіміз керек. Алдымен, есептегіштің оң жағындағы кернеуді қарастырайық. Дизайнды қарапайым ету үшін оң жақтағы резисторды тең етіп таңдаған дұрыс, сондықтан Rm = Rm және Vmr кернеуі Vref жартысы.

Vmr = Vref / 2

Содан кейін, көпір теңестірілген кезде, есептегіштің сол жағындағы және оң жақтағы кернеу дәл тең болады, сонымен қатар фаза дәл сәйкес болады. Осылайша, Vml - бұл Vref -тің жартысы. Осының арқасында біз жаза аламыз:

Vml = Vref / 2 = Vcc + Vrc

Енді R90 және R0 арқылы ағымдағы ағымды жазуға тырысайық:

Ir0 = (Vref / 2) x (1 / Ro)

Ir90 = (Vz - (Vref / 2)) / (R90)

Сондай -ақ, сыналатын құрылғы арқылы ағып жатқан ток:

Ic = Ir0 + Ir90

Енді тексерілетін құрылғы конденсатор деп есептейік және біз Vz -тің Врефті 90 градусқа басқаруын қалаймыз.

есептеуді жеңілдетіңіз, біз Vz мен Vref кернеуін 1В -қа дейін қалыпқа келтіре аламыз. Содан кейін біз айта аламыз:

Vz = j, Vref = 1

Ir0 = Vref / (2 x Ro) = Ro / 2

Ir90 = (j - 0,5) / (R90)

Бәріміз бірге:

Ic = Vml / (-j Xc + Rc)

-j Xc + Rc = (0,5 / Ic)

Мұндағы Xc - тамаша сыйымдылық Cc кедергісі.

Осылайша, көпірді теңестіріп, R0 және R90 мәндерін біле отырып, Ic сыналған құрылғы арқылы жалпы токты есептеу оңай. Біз келген соңғы теңдеуді қолданыңыз, біз мінсіз сыйымдылық пен сериялық кедергі кедергісін есептей аламыз. Конденсатордың кедергісін және қолданылатын сигналдың жиілігін біле отырып, тексерілетін құрылғының сыйымдылығын білуге болады:

Xc = 1 / (2 x π F C)

7 -қадам: Конденсатордың немесе индуктордың мәнін өлшеудегі қадам

1. Толқынды файлды компьютер немесе MP3 ойнатқыш көмегімен ойнатыңыз.

2. MP3 ойнатқыштың шығысын жоғарыда көрсетілген сымдар диаграммасы ретінде қосыңыз, егер сіз индукторды өлшеп жатсаңыз, қосылымды солға және оңға ауыстырыңыз.

3. Мультиметрді жалғап, айнымалы ток кернеуі бойынша өлшеуді орнатыңыз.

4. Дыбыстық клипті ойнатыңыз және кернеу көрсеткіші минимумға дейін төмендегенше әрлеу ыдысын реттеңіз. Нөлге жақындаған сайын өлшеу дәлірек болады.

5. Тексерілетін құрылғыны (DUT) және MP3 ойнатқышын ажыратыңыз.

6. Мультиметр сымын R90 -ға жылжытыңыз және қарсылық бойынша өлшеуді орнатыңыз. Мәнді өлшеңіз. 7. R0 үшін де солай жасаңыз.

8. Конденсатор/индуктор мәнін қолмен есептеңіз немесе мәнді шешу үшін берілген Octave/Matlab сценарийін қолданыңыз.

8 -қадам: Көпірді теңестіру үшін айнымалы резисторға қажет шамамен қарсылық кестесі

9 -қадам: рахмет

Бұл нұсқаулықты оқығаныңыз үшін рахмет. Бұл мен 2009 жылы жазған веб -беттің транскрипциясы болатын