Måling af induktans

Indhold

Trin
Tips
Advarsel
Fornødenheder

Induktans er en spoles evne til at forhindre en elektrisk strøm i at strømme gennem den. En induktionsspole kan stoppe en strøm, så en anden strøm kan flyde. Tv og radioer bruger for eksempel induktion til at modtage og indstille forskellige kanaler. Induktans måles normalt i enheder af millihenry eller microhenry. Selve målingen udføres normalt med en frekvensgenerator og et oscilloskop eller et LCM multimeter. Induktans kan også beregnes ved hjælp af en graf over spænding versus strøm, som måler ændringen i elektrisk strøm, der passerer gennem en spole.

Trin

Metode1 af 3: Bestemmelse af induktans med en modstand

1. Vælg en 100 ohm modstand med 1 % modstand. Modstande har farvede bånd, der kan hjælpe dig med at skelne dem fra hinanden. En 100 ohm modstand har et brunt, et sort og et brunt bånd. Det sidste bånd på enden er også brunt for at angive 1 % modstand. Hvis du har flere modstande at vælge imellem, skal du vælge en med en kendt modstandsværdi.

Modstande er mærket, når de er nye, men det er nemt at tage fejl, når de først er ude af pakken. Test altid induktansen med en modstand, som du kender værdien af for at sikre, at du får et præcist resultat.

2. Forbind induktionsspolen i serie med modstanden. I serie betyder, at strømmen først løber gennem den ene komponent og derefter gennem den anden. Begynd at opsætte en kredsløb, ved at placere spolen og modstanden side om side. Sørg for, at de har én terminal, der rører hinanden. For at fuldføre kredsløbet skal du også tilslutte strømførende ledninger til ledningerne til modstanden og spolen.

Du kan købe strømledninger online eller i en byggemarked. De vil normalt være røde og sorte, så du nemt kan skelne dem fra hinanden. Forbind den røde ledning i den ene ende til modstandsledningen og den sorte ledning til den anden ende af spolen.

Hvis du ikke har en endnu, så overvej at anskaffe dig et brødbræt. Hullerne i pladen hjælper meget med at forbinde ledninger og komponenter.

3. Tilslut en funktionsgenerator og et oscilloskop til kredsløbet. Tag udgangskablerne fra funktionsgeneratoren og tilslut dem til oscilloskopet. Tænd derefter begge enheder for at sikre, at de fungerer. Når de begge er tændt, skal du tage den røde udgangsledning fra funktionsgeneratoren og tilslutte den til den røde strømledning i dit kredsløb. Tilslut oscilloskopets sorte inputkabel til den sorte ledning i dit kredsløb.

En funktionsgenerator er en elektrisk testenhed, der sender elektriske bølger gennem kredsløbet. Giver dig mulighed for at overvåge signalet, der bevæger sig gennem spolen, så du kan beregne induktansen nøjagtigt.

Oscilloskopet bruges til at detektere og vise signalspændingen, der passerer gennem kredsløbet. Du skal bruge den for at synliggøre det signal, du indstiller med funktionsgeneratoren.

4. Brug funktionsgeneratoren til at køre en strøm gennem kredsløbet. Funktionsgeneratoren simulerer strømme, som spolen og modstanden ville modtage, hvis de rent faktisk blev brugt. Brug kontrolknappen på enheden til at starte strømmen. Prøv at indstille funktionsgeneratoren til noget som 100 eller 50 ohm. Sørg for, at generatoren er indstillet til sinusbølger, så du kan se store bølger flyde støt hen over skærmen.

Gå til generatorindstillinger for at ændre bølgetype. Funktionsgeneratorer kan skabe firkantede bølger, trekantede bølger og andre varianter, der ikke er nyttige til beregning af induktans.

5. Overvåg indgangsspændingen og modstå spænding på skærmen. Se efter nogle sinusbølger på oscilloskopskærmen. Den ene vil kunne styres af funktionsgeneratoren. Den anden, mindre bølge kommer fra, hvor spolen og modstanden mødes. Juster frekvensen af funktionsgeneratoren, så junction-spændingen angivet på skærmen er halvdelen af den oprindelige indgangsspænding.

Indstil for eksempel generatorens frekvens, så spændingen mellem spidserne af begge bølger er 1 V, hvilket du vil se på oscilloskopet. Skift derefter indtil spændingen er 0,5V.

Nodespændingen er forskellen mellem sinusbølgerne på oscilloskopet. Det skal være halvdelen af signalgeneratorens oprindelige spænding.

6. Find frekvensen af funktionsgeneratorens effekt. Dette vil blive vist på oscilloskopet. Tjek tallene i bunden af udlæsningen for at finde en i kilohertz eller kHz. Skriv dette tal ned, for du skal bruge det i en beregning for at finde induktansen.

Hvis du skal konvertere hertz (Hz) til kilohertz, så husk at 1 kHz = 1.000 kHz. For eksempel: 1Hz / 1.000 kHz = 0,001 kHz.

7. Beregn induktansen ved hjælp af en matematisk formel. Brug formlen L = R x sqrt(3) / (2 x pi x f). L er induktansen, så du har brug for modstanden (R) og frekvensen (f), du beregnede tidligere. En anden mulighed er at indtaste dine målinger i en induktionsberegner, f.eks. på https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.

Start med at gange værdien af modstanden med kvadratroden af tre. For eksempel: 100 ohm x 1,73 = 173.

Gang derefter to, pi og frekvensen. For eksempel, hvis modstanden er 20 kHz, så er 2 x 3,14 x 20 = 125,6.

Afrund dette ved at dividere det første tal med det andet tal. Så i dette tilfælde 173 / 125,6 = 1,38 mH.

For at konvertere millihenry til microhenry (uH), ganges med 1000: 1,38 x 1.000 = 1378 uH.

Metode 2 af 3: Måling med en LCR-måler

1. Tænd for LCR-måleren, og vent på, at den tænder. Et standard LCR-måler minder meget om et multimeter, der normalt bruges til at måle ting som spænding og strøm. De fleste målere er håndholdte med en aflæsningsskærm, der viser nul, efter du har trykket på tænd/sluk-knappen. Hvis måleren ikke viser nul, skal du trykke på nulstillingsknappen for at nulstille måleren.

Der er også større elektroniske maskiner, der gør testprocessen endnu nemmere end normalt. Disse giver ofte plads til at tilslutte induktionsspolen for et mere præcist resultat.

Multimetre kan ikke bruges til at måle induktans. De har ikke muligheden, men heldigvis findes der billige håndholdte LCR-målere online.

2. Indstil LCR til at måle L (induktansen). Et LCR-måler kan tage flere mål, som er angivet på urskiven. L betyder induktans, så du har brug for det. For bærbare målere skal du dreje drejeknappen til L. Hvis du bruger en elektronisk enhed, skal du trykke på knapperne på skærmen for at indstille enheden til L.

LCR-målere har flere indstillinger, så sørg for at bruge den rigtige. C-indstillingen er for kapacitans og R for modstand.

Billede med titlen Mål induktans Trin 10

3. Indstil måleren til 100 kHz ved 1 volt. LCR-målere har generelt forskellige testindstillinger. Den laveste induktionstest er normalt noget i retning af 200 uH. Hvis du opsætter en bordmåler, er 100 kHz ved 1 volt perfekt til de fleste enheder.

Brug af den forkerte indstilling vil gøre testen mere unøjagtig. De fleste LCR-målere er designet til lavstrømstest, men du bør stadig undgå at gøre strømmen stærkere end hvad induktionsspolen kan klare.

Billede med titlen Mål induktans Trin 11

4. Forbind testprobernes ledninger til LCR-måleren. Måleren har en sort og en rød ledning, ligesom et multimeter. Den røde ledning passer ind i det positive stik, mens den sorte ledning passer ind i det negative stik. Berør testbenene til terminalerne på den enhed, du tester, for at sende strøm igennem.

Nogle LCR-målere har en port, hvor du kan indsætte komponenter, der skal testes, såsom kondensatorer og induktorer. Sæt enhedens stik i portene for at teste komponenten.

Billede med titlen Mål induktans Trin 12

5. Se på skærmen for at bestemme induktansen. LCR-enheder udfører induktionstest næsten øjeblikkeligt. Du vil se udlæsningen på skærmen ændre sig med det samme. Det vil vise dig et nummer i microhenry (uH). Når du har aflæsningen, kan du slukke måleren og lægge enheden til side.

Metode 3 af 3: Beregning af induktans med en pulserende strøm

Billede med titlen Mål induktans Trin 13

1. Tilslut spolens spole til en pulserende spændingskilde. Den nemmeste måde at få en pulseret strøm på er at købe en pulsgenerator. Den fungerer ligesom en almindelig funktionsgenerator og er tilsluttet et kredsløb på samme måde. Sæt generatorens udgangsledning til en rød strømledning, som du vil forbinde til en sensormodstand.

En anden måde at få en puls på er at bygge et kredsløb til genererer det. Et sådant kredsløb kan beskadige elektronik i nærheden, så vær forsigtig, når du bruger det.
Pulsgeneratorer giver dig mere kontrol over strømmen end et hjemmebygget kredsløb, så brug en generator, hvis du har en ved hånden.

Billede med titlen Mål induktans Trin 14

2. Opsæt strømmonitorerne med en sensormodstand og et oscilloskop. Du skal bruge en strømfølende modstand til at sætte i kredsløbet. Placer den bag spolen og sørg for, at enderne rører hinanden, før du forbinder en rød strømførende ledning til den anden ende. Tilføj derefter oscilloskopet ved at forbinde den sorte indgangsledning til en sort strømledning for enden af spolen.

Test monitorerne, efter at alle ledninger er tilsluttet. Hvis alt fungerer, vil du se bevægelse på oscillatorskærmen, når pulsstrømmen er tændt.

En strømfølende modstand er en speciel type modstand, der absorberer en minimal mængde strøm. Det kaldes også en shuntmodstand og er nødvendigt for at få en nøjagtig spændingsmåling.

Billede med titlen Mål induktans Trin 15

3. Indstil pulscyklussen til 50 % eller mindre. Se pulsen, når den bevæger sig hen over oscilloskopskærmen. Bølgens høje punkter angiver, hvornår pulsen er aktiv. Disse høje punkter skal have omtrent samme længde som de lave punkter. Pulscyklussen er længden af en hel bølge på oscilloskopet.

For eksempel kan pulsen være tændt i et sekund og derefter slukket i et sekund. Bølgemønsteret på skærmen ville se meget konsekvent ud, da pulsen kun er aktiv halvdelen af tiden.

Billede med titlen Mål induktans Trin 16

4. Aflæs spidsstrøm og tid mellem spændingsimpulser. Tjek oscilloskopet for disse målinger. Spidsstrømmen er toppen af den højeste bølge du ser på skærmen og måles i ampere. Tiden mellem disse toppe er vist i mikrosekunder. Hvis du har begge mål, kan du beregne induktansen.

Der går 1.000.000 mikrosekunder på et sekund. Hvis du skal konvertere til sekunder, skal du dividere antallet af mikrosekunder med 1.000.000.

Billede med titlen Mål induktans Trin 17

5. Multiplicer spændingen og længden af impulserne. Brug formlen L = V x Ton/Ipk til at beregne induktansen. Alle nødvendige værdier skal kunne aflæses fra oscilloskopet på denne måde. V står for spændingen leveret af pulserne, `Ton` står for tiden mellem hver puls, og lpk er den spidsstrøm, du målte tidligere.

For eksempel, hvis en 50-volts puls afgives hvert femte mikrosekund: 50 x 5 = 250 volt-mikrosekunder.

En anden mulighed er at bruge en online lommeregner, såsom den på https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.

Billede med titlen Mål induktans Trin 18

6. Divider produktet med spidsstrømmen for at få induktansen. Se oscilloskopets udlæsning for at bestemme spidsstrøm. Erstat disse i formlen for at fuldføre beregningen med succes!

For eksempel: 250 volt-mikrosekunder / 5 ampere = 50 mikrohenry (mH).

Selvom matematikken virker ret simpel, er opsætningen af målingen mere kompleks end andre metoder. Når alt fungerer, er det en stykke kage at bestemme induktansen!

Tips

Længere spoler har normalt en lavere induktans end kortere spoler på grund af deres form.
Hvis en gruppe af induktorer er forbundet i serie, er deres samlede induktans summen af alle induktorer.
Hvis du paralleliserer en gruppe induktionsspoler, er den samlede induktans meget mindre end normalt. Du skal derefter dividere en med hver spole, tilføje totalen og derefter dividere en med det tal.
Induktorer kan være konstrueret som stangspoler, ringformede kerner eller en tynd film. Jo flere vindinger eller overfladeareal spolen har, jo større vil induktansen være.

Advarsel

Induktionsmålere af høj kvalitet er ofte dyre og sjældne. Men overkommelige LCR-målere fungerer typisk ved lave strømme, hvilket gør dem ubrugelige til at teste store induktorer.