Mp3 Player ile Kondansatör veya İndüktör Nasıl Ölçülür: 9 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Pahalı ekipman olmadan bir kondansatörün ve indüktörün kapasitansını ve endüktansını tam olarak ölçmek için kullanılabilecek basit bir teknik. Ölçüm tekniği dengeli köprüye dayanmaktadır ve ucuz dirençlerden kolayca oluşturulabilir. Bu ölçüm tekniği sadece kapasitans değerinden fazlasını ölçer, aynı zamanda kapasitörün etkin seri direncini de ölçer.

Gerekli bileşenler:

1. Birkaç değişken direnç

2. Bir MP3 çalar

3. Bir multimetre

4. Değeri hesaplamak için bir hesap makinesi

Adım 1: Biraz Arka Plan Teorisi

Projeye giriş olarak, LCR köprüsünün ne olduğunu ve yapılması gerekenleri ele alalım.

bir. Yalnızca bir LCR köprüsü yapmak istiyorsanız bu adımları atlayın.

Bir LCR köprüsünün çalışmasını anlamak için, bir AC devresinde bir kondansatör, bir direnç ve bir indüktörün nasıl davrandığından bahsetmek gerekir. ECE101 ders kitabınızın tozunu alma zamanı. Direnç, grup dışındaki elemanları anlamak en kolay olanıdır. Mükemmel bir direnç, bir DC akımı dirençten geçtiğinde, bir AC akımı içinden geçtiğinde olduğu gibi aynı şekilde davranır. Akan akıma direnç sağlar, ancak bunu yaparken enerjiyi dağıtır. Akım, voltaj ve direnç arasındaki basit ilişki:

R = I / V

Mükemmel bir kondansatör ise saf bir enerji depolama cihazıdır. İçinden geçen herhangi bir enerjiyi dağıtmaz. Bunun yerine, bir kondansatör terminaline bir AC voltajı uygulandığında, kondansatördeki akım, kapasitöre akım eklemek ve kapasitörden akım çıkarmak için gereklidir. Sonuç olarak, kondansatörden akan akım, terminal voltajıyla karşılaştırıldığında faz dışıdır. Aslında, her zaman terminalindeki voltajın 90 derece önündedir. Bunu göstermenin basit yolu, hayali sayının (j) kullanılmasıdır:

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

Kondansatöre benzer şekilde, indüktör saf bir enerji depolama cihazıdır. Kapasitöre tam bir iltifat olarak, indüktör, indüktörden geçen akımı korumak için manyetik alan kullanır ve bunu yaparken terminal voltajını ayarlar. Bu nedenle, indüktörden akan akım, terminal voltajının 90 derece önündedir. Terminali boyunca voltaj ve akım ilişkisini temsil eden denklem:

V (j) (L) = Ben

2. Adım: Daha Fazla Teori

Özet olarak, direnç akımını (Ir), İndüktör akımını (Ii) ve kapasitör akımını (Ic) burada gösterilen aynı vektör diyagramında çizebiliriz.

3. Adım: Daha Fazla Teori

Mükemmel kapasitör ve indüktörlerin olduğu mükemmel bir dünyada, saf bir enerji depolama aygıtı elde edersiniz.

Ancak gerçek dünyada hiçbir şey mükemmel değildir. İster kapasitör, ister pil veya pompa depolama cihazı olsun, enerji depolama cihazının anahtar niteliğinden biri, depolama cihazının verimliliğidir. İşlem sırasında her zaman bir miktar enerji kaybolur. Bir kapasitör veya indüktörde bu, cihazın parazit direncidir. Bir kapasitörde buna kayıp faktörü denir ve bir indüktörde kalite faktörü olarak adlandırılır. Bu kaybı modellemenin hızlı bir yolu, bir mükemmel kapasitör veya indüktör serisine bir seri direnç eklemektir. Böylece, gerçek bir yaşam kondansatörü, seri olarak mükemmel bir direnç ve mükemmel bir kapasitör gibi görünür.

Adım 4: Wheatstone Köprüsü

Bir köprüde toplam dört direnç elemanı vardır. Ayrıca bir sinyal kaynağı ve bir

köprünün ortasında metre. Kontrol ettiğimiz eleman dirençli elemanlardır. Dirençli köprünün ana işlevi, köprüdeki dirençleri eşleştirmektir. Bir köprü dengelendiğinde, bu direnç R11'in R12 ile eşleştiğini ve R21'in R22 ile eşleştiğini gösterir, merkezdeki sayaçtaki çıkış sıfıra gider. Bunun nedeni, R11'den akan akımın R12'den akması ve R21'den akımın R22'den akmasıdır. Sayacın sol tarafı ile sayacın sağ tarafı arasındaki voltaj aynı olacaktır.

Köprünün güzelliği, sinyal kaynağının kaynak empedansıdır ve sayacın doğrusallığı ölçümü etkilemez. Ölçüm yapmak için çok fazla akım alan ucuz bir sayacınız olsa bile (örneğin, eski bir iğne tipi analog metre), akım olmadığını size söyleyecek kadar hassas olduğu sürece burada yine de iyi bir iş çıkarır. metre olsa da akıyor. Sinyal kaynağının önemli bir çıkış empedansı varsa, köprüden geçen akımın neden olduğu çıkış voltajındaki düşüş, köprünün sol tarafında köprünün sağ tarafında olduğu gibi aynı etkiye sahiptir. Net sonuç kendini iptal eder ve köprü, direnci dikkate değer bir doğruluk derecesiyle hala eşleştirebilir.

Dikkatli okuyucu, R11'in R21'e ve R12'nin R22'ye eşit olması durumunda köprünün de dengeleneceğini fark edebilir. Bu davayı burada ele almayacağız, bu yüzden bu davayı daha fazla tartışmayacağız.

Adım 5: Dirençler Yerine Reaktif Bir Eleman Nasıl Olur?

Bu örnekte, Z11, Z12 ile eşleştiğinde köprü dengelenecektir. Tasarımın basit tutulması, köprünün sağ tarafı dirençler kullanılarak yapılmıştır. Yeni bir gereklilik, sinyal kaynağının bir AC kaynağı olması gerektiğidir. Kullanılan sayaç aynı zamanda AC akımını da tespit edebilmelidir. Z11 ve Z12, herhangi bir empedans kaynağı, kapasitör, indüktör, direnç veya üçünün kombinasyonu olabilir.

Çok uzak çok iyi. Mükemmel kalibre edilmiş bir kapasitör ve indüktör çantanız varsa, bilinmeyen cihazın değerini bulmak için köprüyü kullanmak mümkün olacaktır. Ancak, bu gerçekten zaman alıcı ve pahalı olacaktır. Bundan daha iyi bir çözüm, bazı numaralarla mükemmel referans cihazını simüle etmenin bir yolunu bulmaktır. MP3 çaların resme girdiği yer burasıdır.

Bir kondansatörün her zaman terminal voltajının 90 derece önünde olmasına rağmen akan akımı hatırlıyor musunuz? Şimdi, test edilen cihazın terminal voltajını sabitleyebilirsek, 90 derece önceden bir akım uygulayıp bir kapasitörün etkisini simüle etmemiz mümkün olacaktır. Bunu yapmak için önce iki dalga arasında 90 derece faz farkı olan iki sinüs dalgası içeren bir ses dosyası oluşturmamız gerekiyor.

Adım 6: Bildiklerimizi Bir Köprüye Koymak

Bu wave dosyasını MP3 çalara yüklemek veya doğrudan PC'den oynatmak, sol ve sağ kanal aynı genlikte iki sinüs dalgası üretir. Bu noktadan itibaren, basitlik adına örnek olarak kapasitör kullanacağım. Bununla birlikte, uyarılmış sinyalin bunun yerine 90 derece gecikmeli olması gerekmesi dışında, aynı prensip indüktörler için de geçerlidir.

İlk önce, mükemmel bir dirençle seri olarak mükemmel bir kapasitör tarafından temsil edilen test edilen cihazla köprüyü yeniden çizelim. Sinyal kaynağı ayrıca, diğer sinyale atıfta bulunulduğunda bir sinyal fazı 90 derece kaydırılan iki sinyale bölünür.

Şimdi, işte korkutucu kısım. Bu devrenin çalışmasını tanımlayan matematiğe dalmalıyız. İlk olarak, sayacın sağ tarafındaki voltaja bakalım. Tasarımı basitleştirmek için sağ taraftaki rezistörü eşit olarak seçmek en iyisidir, bu nedenle Rm = Rm ve Vmr'deki voltaj Vref'in yarısıdır.

Vmr = Vref / 2

Daha sonra köprü dengelendiğinde, sayacın solundaki ve sağındaki voltaj tam olarak eşit olacak ve faz da tam olarak eşleşecektir. Böylece, Vml de Vref'in yarısıdır. Bununla, şunu yazabiliriz:

Vml = Vref / 2 = Vcc + Vrc

Şimdi R90 ve R0 üzerinden akan akımı yazmaya çalışalım:

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

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

Ayrıca, test edilen cihaza rağmen akan akım:

Ic = Ir0 + Ir90

Şimdi, test edilen cihazın bir kapasitör olduğunu ve Vz'nin Vref'i 90 derece yönlendirmesini ve

hesaplamayı basitleştirin, Vz ve Vref voltajını 1V'a normalleştirebiliriz. O zaman şunu söyleyebiliriz:

Vz = j, Vref = 1

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

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

Hep birlikte:

Ic = Vml / (-j Xc + Rc)

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

Xc, mükemmel kapasitans Cc'nin empedansıdır.

Böylece, köprüyü dengeleyerek ve R0 ve R90'ın değerini bularak, Ic testi altında cihazdan geçen toplam akımı hesaplamak kolaydır. Vardığımız son denklemi kullanarak, mükemmel kapasitansın empedansını ve seri direnci hesaplayabiliriz. Kapasitör empedansını ve uygulanan sinyalin frekansını bilerek, test edilen cihazın kapasitansını şu şekilde bulmak kolaydır:

Xc = 1 / (2 x π F C)

Adım 7: Kondansatörün veya İndüktörün Değerinin Ölçülmesinde Adım

1. Wave dosyasını bir PC veya MP3 çalar kullanarak oynatın.

2. MP3 çaların çıkışını yukarıda gösterilen bağlantı şemasına göre bağlayın, indüktörü ölçüyorsanız bağlantıyı sol ve sağ kanala değiştirin.

3. Multimetreyi bağlayın ve ölçümü AC voltajına ayarlayın.

4. Ses klibini çalın ve voltaj okuması minimuma inene kadar trim potunu ayarlayın. Sıfıra ne kadar yakın olursa, ölçüm o kadar doğru olur.

5. Test edilen (DUT) cihazın ve MP3 çaların bağlantısını kesin.

6. Multimetre kablosunu R90'a getirin ve ölçümü dirence ayarlayın. Değeri ölçün. 7. Aynısını R0 için de yapın.

8. Ya kapasitör/indüktör değerini manuel olarak hesaplayın ya da değeri çözmek için sağlanan Octave/Matlab komut dosyasını kullanın.

Adım 8: Değişken Direncin Köprüyü Dengelemesi İçin Gerekli Yaklaşık Direnç Tablosu

9. Adım: Teşekkürler

Bu talimatı okuduğunuz için teşekkür ederiz. Bu, 2009'da yazdığım bir web sayfasının transkripsiyonuydu.