Måling av induktans

Innhold

Trinn
Tips
Advarsel
Nødvendigheter

Induktans er en spoles evne til å forhindre at en elektrisk strøm flyter gjennom den. En induksjonsspole kan stoppe en strøm slik at en annen strøm kan flyte. TV-er og radioer bruker for eksempel induksjon for å motta og stille inn ulike kanaler. Induktans måles vanligvis i enheter av millihenry eller mikrohenry. Selve målingen gjøres vanligvis med en frekvensgenerator og et oscilloskop, eller et LCM-multimeter. Induktans kan også beregnes ved hjelp av en graf over spenning mot strøm, som måler endringen i elektrisk strøm som går gjennom en spole.

Trinn

Metode1 av 3: Bestemme induktans med en motstand

1. Velg en 100 ohm motstand med 1 % motstand. Motstander har fargede bånd som kan hjelpe deg å skille dem fra hverandre. En 100 ohm motstand har et brunt, et svart og et brunt bånd. Det siste båndet på enden er også brunt, for å indikere 1 % motstand. Hvis du har flere motstander å velge mellom, velg en med kjent motstandsverdi.

Motstander er merket når de er nye, men det er lett å ta feil når de er ute av pakken. Test alltid induktansen med en motstand som du vet verdien av for å sikre at du får et nøyaktig resultat.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 2

2. Koble induksjonsspolen i serie med motstanden. I serie betyr at strømmen går først gjennom den ene komponenten og deretter gjennom den andre. Begynn å sette opp en krets, ved å plassere spolen og motstanden side om side. Sørg for at de har én terminal som berører hverandre. For å fullføre kretsen må du også feste strømførende ledninger til ledningene til motstanden og spolen.

Du kan kjøpe strømledninger på nettet eller i en jernvarehandel. De vil vanligvis være røde og svarte, slik at du lett kan skille dem fra hverandre. Koble den røde ledningen i den ene enden til motstandsledningen og den svarte ledningen til den andre enden av spolen.

Hvis du ikke har en ennå, bør du vurdere å skaffe deg et brødbrett. Hullene i brettet hjelper mye med å koble ledningene og komponentene.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 3

3. Koble en funksjonsgenerator og et oscilloskop til kretsen. Ta utgangskablene fra funksjonsgeneratoren og koble dem til oscilloskopet. Slå deretter på begge enhetene for å sikre at de fungerer. Når begge er på, ta den røde utgangsledningen fra funksjonsgeneratoren og koble den til den røde strømledningen i kretsen din. Koble den svarte inngangskabelen til oscilloskopet til den svarte ledningen i kretsen din.

En funksjonsgenerator er en elektrisk testenhet som sender elektriske bølger gjennom kretsen. Lar deg overvåke signalet som beveger seg gjennom spolen slik at du kan beregne induktansen nøyaktig.

Oscilloskopet brukes til å oppdage og vise signalspenningen som går gjennom kretsen. Du trenger den for å synliggjøre signalet du stiller inn med funksjonsgeneratoren.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 4

4. Bruk funksjonsgeneratoren til å kjøre en strøm gjennom kretsen. Funksjonsgeneratoren simulerer strømmer som spolen og motstanden ville fått hvis de faktisk ble brukt. Bruk kontrollknappen på enheten for å starte strømmen. Prøv å sette funksjonsgeneratoren til noe sånt som 100 eller 50 ohm. Sørg for at generatoren er satt til sinusbølger slik at du kan se store bølger flyte jevnt over skjermen.

Gå til generatorinnstillinger for å endre bølgetype. Funksjonsgeneratorer kan lage firkantbølger, trekantede bølger og andre varianter som ikke er nyttige for å beregne induktans.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 5

5. Overvåk inngangsspenningen og tål spenning på skjermen. Se etter noen sinusbølger på oscilloskopskjermen. Den ene vil være kontrollerbar av funksjonsgeneratoren. Den andre, mindre bølgen kommer fra der spolen og motstanden møtes. Juster frekvensen til funksjonsgeneratoren slik at koblingsspenningen som vises på skjermen er halvparten av den opprinnelige inngangsspenningen.

Sett for eksempel frekvensen til generatoren slik at spenningen mellom toppene til begge bølgene er 1 V, som du vil se på oscilloskopet. Bytt så til spenningen er 0,5V.

Nodespenningen er forskjellen mellom sinusbølgene på oscilloskopet. Det skal være halvparten av den opprinnelige spenningen til signalgeneratoren.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 6

6. Finn frekvensen til kraften til funksjonsgeneratoren. Dette vil vises på oscilloskopet. Sjekk tallene nederst på avlesningen for å finne en i kilohertz, eller kHz. Skriv ned dette tallet, for du skal bruke det i en beregning for å finne induktansen.

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

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 7

7. Beregn induktansen ved hjelp av en matematisk formel. Bruk formelen L = R x sqrt(3) / (2 x pi x f). L er induktansen, så du trenger motstanden (R) og frekvensen (f) du beregnet tidligere. Et annet alternativ er å skrive inn målingene dine i en induksjonskalkulator, for eksempel på https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.

Start med å multiplisere verdien av motstanden med kvadratroten av tre. For eksempel: 100 ohm x 1,73 = 173.

Multipliser deretter to, pi og frekvensen. For eksempel, hvis motstanden er 20 kHz, så er 2 x 3,14 x 20 = 125,6.

Rund dette av ved å dele det første tallet på det andre tallet. Så i dette tilfellet 173 / 125,6 = 1,38 mH.

For å konvertere millihenry til mikrohenry (uH), multipliser med 1000: 1,38 x 1000 = 1378 uH.

Metode 2 av 3: Måling med LCR-måler

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 8

1. Slå på LCR-måleren og vent til den slår seg på. En standard LCR-måler er veldig lik et multimeter som vanligvis brukes til å måle ting som spenning og strøm. De fleste målere er håndholdte med en leseskjerm som viser null etter at du har trykket på strømknappen. Hvis måleren ikke viser null, trykk på tilbakestillingsknappen for å tilbakestille måleren.

Det finnes også større elektroniske maskiner som gjør testprosessen enda enklere enn vanlig. Disse gir ofte plass til å plugge inn induksjonsspolen, for et mer nøyaktig resultat.

Multimetre kan ikke brukes til å måle induktans. De har ikke muligheten, men heldigvis finnes det billige håndholdte LCR-målere tilgjengelig på nett.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 9

2. Sett LCR til å måle L (induktansen). En LCR-måler kan ta flere mål, som er oppført på skiven. L betyr induktans, så du trenger det. For bærbare målere, vri skiven til L. Hvis du bruker en elektronisk enhet, trykk på knappene på skjermen for å sette enheten til L.

LCR-målere har flere innstillinger, så pass på at du bruker den riktige. C-innstillingen er for kapasitans og R for motstand.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 10

3. Sett måleren til 100 kHz ved 1 volt. LCR-målere har generelt forskjellige testinnstillinger. Den laveste induksjonstesten er vanligvis noe sånt som 200 uH. Hvis du setter opp en bordmåler, er 100 kHz ved 1 volt perfekt for de fleste enheter.

Bruk av feil innstilling vil gjøre testen mer unøyaktig. De fleste LCR-målere er designet for lavstrømstesting, men du bør likevel unngå å gjøre strømmen sterkere enn hva induksjonsspolen kan håndtere.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 11

4. Koble ledningene til testprobene til LCR-måleren. Måleren har en svart og en rød ledning, akkurat som et multimeter. Den røde ledningen passer inn i den positive kontakten, mens den svarte ledningen passer inn i den negative kontakten. Berør testpinnene til terminalene på enheten du tester for å sende strøm gjennom.

Noen LCR-målere har en port der du kan sette inn komponenter som skal testes, for eksempel kondensatorer og induktorer. Koble kontaktene på enheten til portene for å teste komponenten.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 12

5. Se på skjermen for å bestemme induktansen. LCR-enheter utfører induksjonstester nesten umiddelbart. Du vil se at avlesningen på skjermen endres umiddelbart. Den vil vise deg et tall i microhenry (uH). Når du har avlesningen, kan du slå av måleren og legge enheten til side.

Metode3 av 3:Beregning av induktans med en pulserende strøm

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 13

1. Koble spolen til spolen til en pulserende spenningskilde. Den enkleste måten å få en pulsert strøm på er å kjøpe en pulsgenerator. Den fungerer akkurat som en vanlig funksjonsgenerator og kobles til en krets på samme måte. Hekt utgangsledningen til generatoren til en rød strømledning som du vil koble til en sensormotstand.

En annen måte å få en puls på er å bygge en krets for genererer det. En slik krets kan skade elektronikk i nærheten, så vær forsiktig når du bruker den.
Pulsgeneratorer gir deg mer kontroll over strømmen enn en hjemmebygd krets, så bruk en generator hvis du har en for hånden.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 14

2. Sett opp strømmonitorene med en sensormotstand og et oscilloskop. Du trenger en strømfølende motstand for å sette i kretsen. Plasser den bak spolen og sørg for at endene berører før du kobler en rød strømførende ledning til den andre enden. Legg deretter til oscilloskopet ved å koble den svarte inngangsledningen til en svart strømledning på enden av spolen.

Test monitorene etter at alle ledninger er koblet til. Hvis alt fungerer, vil du se bevegelse på oscillatorskjermen når pulsstrømmen er slått på.

En strømfølende motstand er en spesiell type motstand som absorberer en minimal mengde strøm. Det kalles også en shuntmotstand og er nødvendig for å få en nøyaktig spenningsmåling.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 15

3. Still inn pulssyklusen til 50 % eller mindre. Se pulsen mens den beveger seg over oscilloskopskjermen. Høydepunktene på bølgen indikerer når pulsen er aktiv. Disse høydepunktene bør være omtrent like lange som de lave punktene. Pulssyklusen er lengden av en hel bølge på oscilloskopet.

For eksempel kan pulsen være på i ett sekund og deretter av i ett sekund. Bølgemønsteret på skjermen vil se veldig konsistent ut siden pulsen bare er aktiv halvparten av tiden.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 16

4. Les toppstrøm og tid mellom spenningspulser. Sjekk oscilloskopet for disse målingene. Toppstrømmen er toppen av den høyeste bølgen du ser på skjermen og måles i ampere. Tiden mellom disse toppene vises i mikrosekunder. Hvis du har begge målene, kan du beregne induktansen.

Det går 1.000.000 mikrosekunder på et sekund. Hvis du trenger å konvertere til sekunder, del antall mikrosekunder på 1.000.000.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 17

5. Multipliser spenningen og lengden på pulsene. Bruk formelen L = V x Ton/Ipk for å beregne induktansen. Alle nødvendige verdier må kunne leses fra oscilloskopet på denne måten. V står for spenningen som leveres av pulsene, `Ton` står for tiden mellom hver puls, og lpk er toppstrømmen du målte tidligere.

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

Et annet alternativ er å bruke en online kalkulator, for eksempel den på https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.

Bilde med tittelen Mål induktans trinn 18

6. Del produktet med toppstrømmen for å få induktansen. Se oscilloskopavlesningen for å bestemme toppstrømmen. Bytt ut dette i formelen for å fullføre beregningen!

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

Selv om regnestykket virker ganske enkelt, er det mer komplekst å sette opp målingen enn andre metoder. Når alt fungerer, er å bestemme induktansen en bit av kaken!

Tips

Lengre spoler har vanligvis en lavere induktans enn kortere spoler på grunn av deres form.
Hvis en gruppe induktorer er koblet i serie, er deres totale induktans summen av alle induktorer.
Hvis du paralleller en gruppe induksjonsspoler, er den totale induktansen mye mindre enn normalt. Du må deretter dele en på hver spole, legge til summen og deretter dele en på det tallet.
Induktorer kan konstrueres som stavspoler, ringformede kjerner eller en tynn film. Jo flere vindinger eller overflateareal spolen har, jo større blir induktansen.

Advarsel

Induksjonsmålere av høy kvalitet er ofte dyre og sjeldne. Rimelige LCR-målere opererer imidlertid vanligvis ved lave strømmer, noe som gjør dem ubrukelige for testing av store induktorer.