Metody pomiaru indukcyjności z wysoką (1%) precyzją przy użyciu standardowego sprzętu?

Modeluję precyzyjne zachowanie współdziałających obwodów oscylacyjnych. Sprawdziłem kilka metod pomiaru indukcyjności. Wierzę, że postępuję zgodnie z procedurą, ale wartości, które uzyskuję, nie są tak dokładne, jak się spodziewam. Zasadniczo jest to podstawowe pytanie, ale idealnie chciałbym mieć dokładność 1% lub mniej i nie sądzę, że osiągam to metodami, które potrafię znaleźć. Mam oscyloskop Tektronix 1001B i całkiem standardowy generator sygnału.

Po pierwsze: czy precyzja 1% przy tym sprzęcie jest nierealna?

Jeśli nie, postępowałem zgodnie z procedurą pomiaru indukcyjności za pomocą fali sinusoidalnej tutaj: https://meettechniek.info/passive/inductance.html (Próbowałem również metody, w której dostrajasz częstotliwość, dopóki napięcie cewki indukcyjnej nie osiągnie połowy napięcia całkowitego) .

Mierzę na dwóch cewkach szeregowych; w ramach kontroli poczytalności zrobiłem również oba cewki indukcyjne osobno. L1 jest rodzajem induktora, który wygląda jak rezystor (patrz zielona rzecz na zdjęciu poniżej); Lcoil jest cewką indukcyjną (patrz poniżej). Wartości nominalne to L1 = 220 uH i Lcoil = 100 uH, więc spodziewam się, że w przybliżeniu Ltot = 320 uH. Wszystkie pomiary mają f = 95 kHz, ponieważ taka jest częstotliwość operacji.

• R_s = 100 omów daje Ltot = 290, L1 = 174, a Lcoil = 122 (L1 + Lcoil = 296)
• R_s = 56 Ohm daje Ltot = 259, L1 = 174, a Lcoil = 98 (L1 + Lcoil = 272)

Czy to są najlepsze liczby, których mogę się spodziewać? Wartość cewki zmienia się o ponad 20%, a całkowita wartość zmienia się o ~ 10%. Nie mam doświadczenia w dziedzinie elektroniki, więc jeśli pomijam jakieś podstawowe intuicyjne zasady, daj mi znać!

Edycja: Dodaję zrzut ekranu jednego z obliczeń, który podaje wartości indukcyjności i rezystancji induktora.

Metoda, której używasz, jest bardzo wrażliwa na błędy, ESR może stanowić problem, ale określenie dokładnych stosunków napięcia nie jest łatwe.

Użyłbym rezonansu równoległego LC:

$F_c=\frac 1 {2\pi\sqrt{LC}}$

Uzyskaj 1% (lub lepszy) dokładny kondensator. Jeśli nie masz takiego kondensatora, po prostu zapomnij o całości, nie uzyskasz dokładności 1%.

Użyj takiego obwodu:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Jeśli masz przybliżoną wartość Lx, użyj powyższego wzoru, aby określić częstotliwość rezonansową w połączeniu z dokładnym kondensatorem C_1%.

Powinieneś dążyć do częstotliwości, którą generator sygnału może łatwo wygenerować, na przykład 1 MHz. Ustaw napięcie wyjściowe generatora na kilka woltów, dokładna wartość nie ma znaczenia, ponieważ chcemy określić częstotliwość rezonansową .

Zmieniaj częstotliwość generatora i oscyloskopu, obserwuj amplitudę sygnału . Częstotliwość, przy której amplituda jest największa , czyli częstotliwość rezonansowa. Następnie użyj tej częstotliwości i wartości C_1%, aby określić wartość Lx? używając powyższego wzoru.

Jeśli generator sygnału nie jest bardzo dokładny (jeśli jest to generator sygnału analogowego), zmierz częstotliwość za pomocą oscyloskopu. Potrzebujesz częstotliwości lepszej niż 0,01% dla częstotliwości, w przeciwnym razie nie możesz uzyskać ogólnej dokładności 1%. Twój oscyloskop jest cyfrowy, więc może mierzyć częstotliwości z wystarczającą dokładnością.

Sunnyskyguy przedstawia doskonałą metodę. Dokładność zależy od błędu kondensatora rezonansowego. Drugim błędem jest częstotliwość: kontrolowana przez kryształ baza czasowa Tek 1001B powinna zapewniać dokładne pomiary częstotliwości.

Warto przedstawić alternatywną konfigurację testową: seria LC. Możesz to zrobić za pomocą generatora funkcji + oscyloskopu. Generator funkcji generuje falę sinusoidalną o przyzwoitej amplitudzie:

^{zasymuluj ten obwód - Schemat utworzony za pomocą}
funkcji generatora funkcji ^CircuitLab Adjust, szukającej spadku amplitudy na oscyloskopie. Głębokość zapadu wskazuje na jakość induktora Q. Jeśli fala sinusoidalna generatora funkcji ma małe zniekształcenie, możesz zobaczyć, czy nieliniowość cewki indukcyjnej powoduje, że harmoniczne są obserwowalne przy częstotliwości dip. Harmoniczne mogą być również spowodowane zniekształceniem generatora funkcji.
$L={{1} \over {(2\pi f)^2 C_{test}}}$
Ta metoda ma tę zaletę, że pojemność sondy oscyloskopu nie wchodzi w grę. Ścieżka od generatora funkcji do urządzenia testowego powinna być jak najkrótsza. Od urządzenia testowego do oscyloskopu może być dłuższy (użyj sondy 1x).
Wiele generatorów funkcyjnych ma dokładną wewnętrzną rezystancję źródła 50 omów. Jeśli nie, możesz podłączyć tłumik 50 omów, aby ustalić stały opór źródła 50 omów. Przy częstotliwości rezonansowej serii LC masz dzielnik napięcia między generatorami funkcyjnymi$R_{internal}$oraz rezystancja wewnętrzna cewki testowej. Napięcie oscyloskopu o amplitudzie zanurzenia umożliwia obliczenie rezystancji cewki indukcyjnej. Użyj obliczenia dzielnika napięcia z dwoma rezystorami, aby go znaleźć:
$R_{inductor} = {50{V_{dip}} \over {V_{open-cct}- V_{dip}}}$

Możesz użyć szeregowego lub równoległego rezonansu w zależności od tego, jaką impedancję wybierzesz w rezonansie i co Q oczekujesz od obu trybów. Tutaj 100 kHz wynosi ~ 100 omów, a Q 30 dB oznacza 0,1 omów dla DCR .

Może to być ograniczone przez sterownik GBW . 300 omów (1 + f) / GBW = R _out chyba że prąd jest ograniczony.

Tutaj wybrałem film 10 nF ze względu na bardzo niski ESR . Ale jeśli chcę to zmierzyć, musiałem buforować z impedancją wyjściową niższą niż DCR cewki. Wzmocnienie to współczynnik Q lub impedancji sygnału.

Tutaj zarówno L, jak i DCR są określone przez szereg znamionowy C i pojemność samozwijającą się z wycięcia SRF przy 1 MHz. Twój przebieg będzie się różnić.

Zwykle chcesz go przetestować w regionie częstotliwości, w którym będzie używany. Następnie zdecyduj, czy chcesz dodać prąd polaryzacji prądu stałego, a prąd przemienny połączyć sygnał w celu odizolowania od źródła zasilania prądem stałym.

Zwykle mierniki RLC wykorzystują falę sinusoidalną prądu stałego o częstotliwości od 1 kHz do 1 MHz. Następnie zmierz napięcie i fazę, aby obliczyć RLC.