Правила измерения индуктивности с помощью мультиметра, подключение приставки

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки.

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363. Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей. Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h21Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%. Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Какое строение имеют источники светового потока

Дневное освещение является самым экономичным вариантом в плане освещения. При этом оно лучше всего подходит для глаз, благодаря чему служит отличной альтернативой всем существующим на сегодняшний день вариантам подсветки помещений. Для создания дневного света сегодня используются различие виды люминесцентных ламп. Такие лампы могут классифицироваться по оттенку и яркости излучаемого света:

теплый белый;
холодный белый;
желтоватый тон.

Схема дросселя.

Дроссель

Но для повышения их безопасности во время работы принято использовать специальный прибор – дроссель. Им оснащены все лампы дневного света. Покупая светильник дневного света, обязательно поинтересуйтесь у продавца гарантией и другой сопроводительной документацией на приобретаемое изделие. Так вы точно купите качественный прибор для своих нужд. Что же представляет собой дроссель? Внешне дроссель имеет вид катушки индуктивности, у которой имеется специальный ферримагнитный сердечник. Это такая деталь, которая необходима для стабильной работы любой лампы при создании дневного света. По сути, дроссель входит в состав энергосберегающего источника света, установленного в светильнике. Частые поломки и способы их проверки мультимером указаны в таблице ниже:

Таблица основных поломок дросселя и способы их проверки мультимером.

При его неисправности или падении работоспособности на концах лампы появляются почернения. В задачи данной детали входит контроль напряжения, создаваемого на выходных контактах энергосберегающего источника света. Очень часто дроссель входит в состав люминесцентных ламп. Для того чтобы источник дневного света не погас, создается балласт. Он способен поддерживать в контактах осветительного прибора ток на требуемом уровне.

По существующим на сегодняшний день стандартам, такой балласт нужно подключать последовательно. Затем к нему параллельно подсоединяют стартер. Он ответственен за зажигание лампы.

Такое строение и способ подключения играет важную роль в работоспособности лампы, используемой для создания дневного света в помещении. Поэтому если имеются неисправности, то в первую очередь нужно проверить дроссель. О том, как это сделать мы расскажем несколько ниже. Чтобы понять, почему лампы дневного света перестали работать, необходимо быть знакомым с их конструкцией, а также принципом работы. Это нужно для того, чтобы по косвенным признакам проверить их работоспособность и определиться с вариантами починки. На данный момент в продаже существует несколько типов люминесцентных ламп. Но все они имеют одинаковое строение.

Тороидальный дроссель.

Рис. 2.41. К вопросу нахождения тангенса угла α

При переходе к частоте, не равной 50 Гц, в формулы (32) ~ (35) вводят вместо коэффициента
0,00318
множитель
1/2π
f
источника
питания схемы, где f
—
частота источника питания схемы.

Практически каждый, кто увлекается электроникой, будь то начинающий, или опытный радиолюбитель, просто обязан иметь в своём арсенале приборы для измерений. Наиболее часто приходится измерять, конечно же, напряжение, ток и сопротивление. Чуть реже, в зависимости от специфики работы, — параметры транзисторов, частоту, температуру, ёмкость, индуктивность.

Сейчас в продаже имеется множество недорогих универсальных цифровых измерительных приборов, так называемых мультиметров. С их помощью можно измерять практически все вышеназванные величины. За исключением, пожалуй, индуктивности, которая очень редко встречается в составе комбинированных приборов. В основном, измеритель индуктивности — это отдельный прибор, также его можно встретить совместно с измерителем ёмкости (LC — метр).

Обычно, измерять индуктивность приходится нечасто. В отношении себя я бы даже сказал — очень редко. Выпаял, например, с какой-нибудь платы катушку, а она без маркировки. Интересно же узнать, какая у неё индуктивность, чтобы потом где-нибудь применить.

Или сам намотал катушку, а проверить нечем. Для таких эпизодических измерений я посчитал нерациональным приобретение отдельного прибора. И вот я начал искать какую-нибудь очень простую схему измерителя индуктивности

Особых требований по точности я не предъявлял, — для любительских самоделок это не столь важно

В качестве средства измерения и индикации в схеме, описанной в статье, применяется цифровой вольтметр с чувствительностью 200 мВ
, который продаётся в виде готового модуля. Я же решил использовать для этой цели обычный цифровой мультиметр UNI-T M838
на пределе измерения 200 мВ
постоянного напряжения. Соответственно, схема упрощается, и в итоге приобретает вид приставки к мультиметру.

Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только

Я не буду повторять описание работы схемы, всё вы можете прочитать в оригинальной статье (архив внизу). Скажу только немного о калибровке.

Как проверить дроссель мультиметром

Что такое дроссель и для чего его применяют разобрались, теперь ещё стоит научиться определять его работоспособность. Если мультиметр может измерять индуктивность, всё несложно. Просто проводим измерение. Если параметры дросселя нам неизвестны, выставляем самый большой предел измерений. Обычно это несколько сотен Генри. На шакале обозначаются русскими Гн или латинской буквой H.

Установив переключатель мультиметра в нужное положение, щупами касаемся выводов катушки. На экране высвечивается какое-то число. Если цифры малы, переводим переключатель в одно из следующих положений, ориентируясь по предыдущим показателям.

Функция измерения индуктивности есть далеко не во всех мультиметрах

Например, если высветилось 10 мГн, выставляем предел измерения ближайший больший. После этого повторно проводим измерения. В этом случае на экране высветится индуктивность измеряемого дросселя. Имея паспортные данные, можно сравнить реальные показатели с заявленными. Они не должны сильно отличаться. Если разница велика, надо дроссель менять.

Если мультиметр простой, функции измерения индуктивности в нём нет, но есть режим измерения сопротивлений, также можно проверить его работоспособность. Но в данном случае мы будем измерять не индуктивность, а сопротивление. Измерив сопротивление обмотки мы просто сможем понять, работает дроссель или он в обрыве.

Так можно проверить исправность дросселя для ламп дневного света

Для прозвонки дросселя тестером переводим переключатель мультиметра в положение измерения сопротивлений. Выставляем предел измерений, лучше выставить нижний,чтобы видеть сопротивление обмотки. Далее щупами прикасаемся к концам обмотки. Должно высветиться какое-то сопротивление. Оно не должно быть бесконечно большим (обрыв) и не должно быть нулевым (короткое). В обоих случаях дроссель нерабочий, все остальные значения — признак работоспособности.

Чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания на витках дросселя, можно перевести мультиметр в режим прозвонки и прикоснуться щупами к выводам. Если звенит — короткое есть, где-то есть пробой, а это значит, что нужен другой дроссель.

В широком понимании слова, дроссель является специальным ограничительным элементом.

Перед тем, как проверить дроссель мультиметром, нужно помнить, что тестирование выполняется несколькими способами, включая применение контрольного или заведомо исправного осветительного элемента, а также специального прибора.

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

https://youtube.com/watch?v=BhnJnkggaXY

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

2.32. Измерение индуктивностей низкочастотных катушек

2) устанавливают с помощью автотрансформатора АТ напряжение на уровне 10 В и замечают показание U1 вольтметра, то есть падение напряжения на исследуемой катушке;

3) переводят ползунок переключателя из положения 1—3 в положение 1—2, присоединяя таким образом вольтметр параллельно резистору, и подбирают такое значение сопротивленияR = R2,при котором падение напряжения на резисторе также равноU1.

4) вычисляют индуктивность катушки по формуле:

L’x = 0,00318 √RR2 Гн, (32)

где R1 иR2 — сопротивления резистора (Ом) при нахождении ползунка переключателя в положениях 1—3 и 1—2.

При отсутствии переменного резистора индуктивность катушки измеряют с помощью постоянного резистора. Схема и процесс измерения остаются прежними, формула же для подсчета Lх — дополняется множителем U1/U2,то есть приобретает вид:

L”x = 0,00318 R(U1/U2) Гн, (33)

где R — сопротивление резистора, Ом,

U1 иU2 — показания вольтметра в положениях 1—3 и 1—2 ползунка переключателя.

В большинстве случаев индуктивные сопротивления обмоток намного превышают их активные сопротивления, поэтому приведенные выше формулы дают достаточно точные значения индуктивности.

Однако если число витков катушки мало, а сопротивление постоянному (или переменному) току велико (несколько десятков или сотен Ом), то L’x и L”x вычисляют по другим, более точным формулам, а именно:

(34)

где R — сопротивление резистора при нахождении ползунка переключателя в положении 1—2; U — напряжение на последовательно соединенных R и Lx; U2— напряжение на резисторе равное напряжению U1на катушке Lх;

Lx” = 0,00318 R0 / tg α,

где R — активное сопротивление обмотки;

α — угол, образованный стороной ВС треугольника ABC (рис. 2.40) и перпендикуляром, опущенным из точки В на продолжение стороны ЛС.

Характеристики LC-метра:

Измерение емкости конденсаторов: 1пФ — 0,3мкФ.
Измерение индуктивности катушек: 1мкГн-0,5мГн.
Вывод информации на ЖК индикатор 1×6 или 2×16 символов в зависимости от выбранного программного обеспечения

Для данного прибора я разработал программное обеспечение, позволяющее использовать тот индикатор, который есть в распоряжении у радиолюбителя либо 1х16 символьный ЖК-дисплей, либо 2х 16 символов.

Тесты с обоих дисплеев, дали отличные результаты. При использовании дисплея 2х16 символов в верхней строке отображается режим измерения (Cap – емкость, Ind – катушка индуктивности) и частота генератора, в нижней же строке результат измерения. На дисплее 1х16 символов слева отображается результат измерения, а справа частота работы генератора.

Однако, чтобы поместить на одну строку символов измеренное значение и частоту, я сократил разрешение дисплея. Это ни как не сказывается на точность измерения, только чисто визуально.

Как и в других известных вариантах, которые основаны на той же универсальной схеме, я добавил в LC-метр кнопку калибровки. Калибровка проводится при помощи эталонного конденсатора емкостью 1000пФ с отклонением 1%.

При нажатии кнопки калибровки отображается следующее:

Измерения, проведенные с помощью данного прибора на удивление точны, и точность во многом зависит от точности стандартного конденсатора, который вставляется в цепь, когда вы нажимаете кнопку калибровки. Метод калибровки устройства заключается всего лишь в измерении емкости эталонного конденсатора и автоматической записи его значения в память микроконтроллера.

Если вы не знаете точное значение, можете откалибровать прибор, изменяя значения измерений шаг за шагом до получения наиболее точного значения конденсатора

Для подобной калибровки имеются две кнопки, обратите внимание, на схеме они обозначены как «UP» и «DOWN». Нажимая их можно добиться корректировки емкости калибровочного конденсатора. Затем данное значение автоматически записывается в память

Перед каждым замером емкости необходимо сбросить предыдущие показания. Сброс на ноль происходит при нажатии «CAL».

Для сброса в режиме индуктивности, необходимо сначала замкнуть выводы входа, а затем нажать «CAL».

Весь монтаж разработан с учетом свободной доступности радиодеталей и с целью достижения компактности устройства. Размер платы не превышают размеров ЖК-дисплея. Я использовал как дискретные компоненты, так и компоненты поверхностного монтажа. Реле с рабочим напряжением 5В. Кварцевый резонатор — 8MHz.

При программировании микроконтроллера ATmega8 необходимо выставить следующие фьюзы:

Несколько фото готового устройства:

Скачать прошивку (12,4 KiB, скачано: 3 236)

http://www.qsl.net/yo6pir/lcavr.html

Цифровой мультиметр AN8009
Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 отсчетов, измерение TrueRMS…

Подробнее

Необходимые детали

Это тестер, имеющий магнитоэлектрический механизм для измерения тока, поэтому он мерит только постоянный ток. Подвижная катушка со стрелкой крепится на растяжках. Применяется в аналоговых электроизмерительных приборах.

Найти на блошином рынке или купить в магазине радиодеталей проблем не составит. Там же можно приобрести и остальные материалы и компоненты, а также приставки к мультиметру. Кроме микроамперметра потребуется:

десяток постоянных резисторов;
один переменный резистор;
гнездовой разъем на 12-16 контактов;
кусок одностороннего стеклотекстолита;
пара метров медного многожильного провода сечением 1 кв. мм;
40 см одножильного медного провода сечением 4 кв. мм;
припой, канифоль, паяльник на 60 Вт.

Если человек решил сделать себе мультиметр своими руками, значит, других измерительных приборов у него нет. Исходя из этого, и будем дальше действовать.

Способы расчёта

Существует несколько основных способов определить индуктивность катушки. Все формулы, которые будут использоваться в расчётах, легко можно найти в справочной литературе или интернете. Весь процесс вычисления довольно простой и не составит труда для людей, имеющих элементарные математические и физические знания.

Вам это будет интересно Особенности изоленты ПВХ

Через силу тока

Этот расчёт считается самым простым способом определения индуктивности катушки. Формула через силу тока вытекает из самого термина. Какова индуктивность катушки — можно определить по формуле: L=Ф/I, где:

L — индуктивность контура (в генри);
Ф — величина магнитного потока, измеряемого в веберах;
I — сила тока в катушке (в амперах).

https://youtube.com/watch?v=FCddea1HYm0

Соленоид конечной длины

Соленоид представляет собой тонкую длинную катушку, где толщина обмотки значительно меньше диаметра. В этом случае расчёты ведутся по той же формуле, что и через силу тока, только величина магнитного потока будет определяться следующим образом: Ф=µ0NS/l, где:

µ0 — магнитная проницаемость среды, определяющаяся по справочным таблицам (для воздуха, который принимается по умолчанию в большинстве расчётов, она равна 0,00000126 генри/метр);
N — количество витков в катушке;
S — площадь поперечного сечения витка, измеряемая в квадратных метрах;
l — длина соленоида в метрах.

Коэффициент самоиндукции соленоида можно рассчитать и исходя из способа определения энергии магнитного потока поля. Это более простой вариант, но он требует наличия некоторых величин. Формула для нахождения индуктивности — L=2W/I 2 , где:

W — энергия магнитного потока, измеряемая в джоулях;
I — сила тока в амперах.

https://youtube.com/watch?v=Y8-saxraVlk

Катушка с тороидальным сердечником

В большинстве случаев тороидальная катушка наматывается на сердечник, изготовленный из материала, обладающего большой магнитной проницаемостью. В этом случае для расчётов индуктивности можно использовать формулу для прямого соленоида бесконечной длины. Она имеет такой вид: L=N µ0 µS/2 πr, где:

N — число витков катушки;
µ — относительная магнитная проницаемость;
µ0 — магнитная постоянная;
S — площадь сечения сердечника;
π — математическая постоянная, равная 3,14;
r — средний радиус тора.

Вам это будет интересно Особенности конденсатора

Длинный проводник

Большинство таких квазилинейных проводников имеет круглое сечение. В этом случае величина коэффициента самоиндукции будет определяться по стандартной формуле для приближённых расчётов: L= µ0l (µelnl/r+ µi/4)/2 π. Здесь используются следующие обозначения:

l — длина проводника в метрах;
r — радиус сечения провода, измеряемый в метрах;
µ0 — магнитная постоянная;
µi — относительная магнитная проницаемость, характерная для материала, из которого изготовлен проводник;
µe — относительная магнитная проницаемость внешней среды (чаще всего принимается значение для вакуума, которое равняется 1);
π — число Пи;
ln — обозначение логарифма.

https://youtube.com/watch?v=y4e5pNi9L5c

Неисправности светильников с ЭМПРА

Лампа не зажигается

Неисправность электросети — проверить наличие напряжения на контактах патрона.
Плохой контакт между лампой и контактами патрона или между стартером и контактами держателя — пошевелить лампу и стартер. Возможно надо подогнуть контакты патрона для лучшего прилегания.
Неисправность лампы — проверить целостность нитей накала или заменить на заведомо исправную. Для проверки нитей накала выставляем мультиметр на минимальное сопротивление или на прозвонку и поочередно прозваниваем выводы цоколя с одной стороны и с другой. При исправной лампе должно быть небольшое сопротивление. В случае обрыва мультиметр покажет бесконечное сопротивление.
Неисправность стартера — не замыкает цепь накала электродов лампы. Заменить стартер.
Неисправность дросселя — обрыв в обмотке дросселя или межвитковое замыкание. Обрыв дросселя можно определить с помощью мультиметра.

Лампа не зажигается. Свечение по краям лампы

Неисправность стартера. Если вынуть стартер из держателя, свечение прекратится. Заменить стартер.

Лампа мигает, но не зажигается

Неисправен стартер — заменить стартер.
Низкое напряжение сети — проверить мультиметром напряжение.
Потеря эмиссии электродов лампы — заменить лампу.

Стартер в лампе.

На концах включенной лампы появляется и пропадает оранжевое свечение, лампа не зажигается

В лампу попал воздух — заменить лампу.

Лампа зажигается, но через некоторое время наблюдается потемнение на концах лампы

Замыкание на корпус светильника — проверить изоляцию.
Неисправен дроссель — несоответствие пускового и рабочего токов вольт-амперной характеристики. Амперметром проверить значение пускового и рабочего токов.

Лампа периодически зажигается и гаснет

Неисправна лампа — заменить лампу
Неисправен стартер — заменить стартер

Лампа зажигается, но на некоторых участках наблюдается свечение в виде оранжевой змейки

Неисправен дроссель — проверить значение пускового и рабочего токов.
Неисправна лампа — заменить лампу.

При включении лампы перегорают, потемнение на концах лампы

Пробой изоляции дросселя — заменить дроссель

При работе светильника слышно гудение

Колебание пластин дросселя — заменить дроссель

Изменение цвета свечения лампы – частичное выгорание люминофора вследствии длительного срока службы лампы — заменить лампу.

Косвенный метод (ваттметр, вольтметр, амперметр)(рис.2)

Этот метод наиболее прост по своей реализации, так как не требует специальных схем включения, а требует всего лишь трех приборов – амперметра, ваттметра и вольтметра. Измерив действующие значения напряжения U и тока I, мы можем получить полное сопротивление . Измерив активную мощность Р получим активное сопротивление элемента: Соответственно реактивное будет равно: Если искомое сопротивление индуктивное: Емкостное:

Где ω – циклическая частота сети .

Схема установки: Этот метод проще мостового, но для его применения необходимо три измерительных прибора, что не всегда удобно.

рис.2рис.3 рис.4

Мостовой метод

Данная схема обычно применяется в лабораториях, где есть образцовые элементы. Схемы приведены ниже – для измерения индуктивности (R1 и L1):

Плечи моста имеют сопротивления в комплексных числах: Выразив это через общее уравнение моста мы получим: Приравняв мнимые и вещественные составляющие мы сможем получить формулы для определения R1 и L1, а именно:

На рис.4.показана схема для измерения емкости:

Проведя те же действия что и для индуктивности получим:

Работа катушки

Катушка – это неотъемлемая составляющая всей системы зажигания буквально любого двигателя бензинового типа. Как раз данный узел и выступает в качестве главного в самых разных системах.

В разговорной лексике владельцы автомобилей нередко именуют данное устройство не иначе как бобиной. Еще оно может носить следующее наименование – оригинальный некрупный электротрансформатор.

Особенность здесь состоит вот в чем – это, фактически, преобразователь. Он меняет низковольтное напряжение (которое передается при помощи аккумулятора и генератора) на высоковольтное.

Информация о том, как проверить работоспособность катушки зажигания, всегда останется актуальной. Поскольку это неотъемлемый элемент, без которого не сможет стабильно работать ни один двигатель. А если данный механизм выйдет из строя полностью – у водителя возникнут серьезные проблемы. В такой ситуации запуск мотора вообще станет невозможным. И хотя этот элемент ломается не столь уж и часто, исключения все же бывают. Речь идет о следующих ситуациях:

Расчёт индуктивности. часть 3

Если вдруг произошел перегрев, подействовало сильное напряжение, вследствие чего повредилась изоляция. Результатом может стать небольшое замыкание. Оно может произойти в тех местах, где обмотана катушка.
Если свечи зажигания перестали работать, провода высоковольтного типа запускают перегрузку. В конечном итоге, процесс обрывается.

Мультиметр

Простой измеритель индуктивности