+- HomeMade (http://sp-hm.pl)
+-- Dział: Technika Pomiarowa (/forum-54.html)
+--- Dział: Metodyka pomiarów (/forum-55.html)
+--- Wątek: Miernik LC bez wzoraca... (/thread-3589.html)
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SQ9RFC - 10-04-2019 11:57
Zasygnalizowano mi problem (dzięki Janusz) że generator zbudowany z zastosowaniem LC nie będzie generował dokładnie częstotliwości zgodnej z powszechnie znaną regułą: 1/(2*pi*sqr(l*c)). W zależności od układu, połączenia (szeregowego/równoległego), obciążenia układu itd ... częstotliwości generowane będą się różniły. Dzisiejsze mikroprocesory mogą bardzo precyzyjnie mierzyć częstotliwości. Chciałbym poeksperymentować, potrafię lutować i programować. Myślałem o przetestowaniu różnych generatorów, niekoniecznie nieśmiertelnych LM, czy komparatorów wewnętrznych. Psiadam bardzo precyzyjne kondensatory od kilku piko do setek nano. Mam kilka dobrej jakości przekaźników. Procek się nie męczy, może wykonać nieskończenie wiele pomiarów w różnych konfiguracjach, a wynik obrobić statystycznie, zapamiętać i uwzględniać przy pomiarach następnych elementów. Cel to oczywiście precyzyjny pomiar małych indukcyjności. Wszelkie pomysły mile widziane. Mogę kupić miernik fabryczny - ale nie na tym polega HM.
Policzyłem częstotliwośsć układu LC
dla 75 pF 27 uH wychodzi: 3 536 739 Hz
zmiana C o +1 % ... 75p + 0.75p = 75.75pF
obliczona częstotliwość: 3 519 187 Hz
Różnica 17 552 Hz !!!
Ogromna, biorąc pod uwagę dokładność fmiarki.
...???
RE: Miernik LC bez wzoraca... - HMAMATOR - 13-04-2019 9:47
A czy nie lepiej rozbudować ten miernik: http://hardlock.org.ua/mc/pic/rlc-metr/index.html i dodać w programie (dostępny kod żródłowy) uśrednianie kilku pomiarów LC.
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SP6LUN - 14-04-2019 20:59
Warto zwrócić uwagę na analizator EU1KY. Pozwala mierzyć L i C dla zadanej częstotliwości.
Nawinąłem kilka jednowarstwowych cewek powietrznych. Wyniki pomiarów bardzo optymistyczne.
Np. cewka: 9 zwojów DNE 0,5mm (z emalią 0,55mm) nawinięte na karkasie 6mm (do obliczeń D=6,55 mm),
długość nawinięcia 6mm
Pomiar analizatorem: 0,377uH(*). Obliczenia teoretyczne: 0,382uH
Dobrze też wygląda pomiar kwarców. Miernik jednak płynie o 90Hz (kwarc przy generatorze) przez ok godzinę.
(*) Trzy cyfry, bo trochę zmodyfikowałem program. Ostatnia cyfra stabilna. F=21MHz
RE: Miernik LC bez wzoraca... - M'75 - 15-04-2019 17:34
Witam.
Pozostaje jeszcze rozwiązanie od Analog Devices tj. konwerter impedancji AD5933.
Na znanym chińskim portalu aukcyjnym widziałem scalaki za 8$.
W TME jest zestaw DIGILENT PMODIA TME DIGILENT PMODIA
Tylko częstotliwość pomiaru to chyba jakieś 100KHz, nie zagłębiałem się w nocie.
Zawsze można zrobić urządzenie (mini analizator) oparty na tanich modułach AD9833 i arduino nano.
Pozdrawiam serdecznie.
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SP6FRE - 17-04-2019 11:14
Witam!
Wzór na rezonans Fr=1/2/pi()/sqrt(L*C) jest jak najbardziej prawdziwy. Nie znam innego wzoru na rezonas ale chętnie się zapoznam jeśli stan nauki zmienił się ostatnio ;-)
Jeśli wyniki na Fr nie wychodzą dokładnie takie jak sugeruje wzór to zapewne źle oszacowane zostały wartości L i/lub C. Właśnie na podstawie tego wzoru znajduje się te dodatkowe składniki L i/lub C, których nie "widać" jak na przykład pojemność równoległa tranzystora etc.
Chętnie włączę się w dyskusję ale zanim to nastąpi proszę o ponowne, jasne opisanie problemu. Czy jest to metoda pomiarowa (rezonas), czy dokładność pomiaru czy jeszcze coś innego.
Pomiar pojemności za pomocą pomiaru częstotliwości opiera się na równaniu rezonansu w dwóch równaniach:
Fr1^2=1/4/pi()^2/L/C1
Fr2^2=1/4/pi()^2/L/C2
Dzieląc oba równania stronami uzyskamy:
Fr1^2/Fr2^2=C2/C1
Znaczenie L jest tu nieistotne, ważne aby nie zmianiała się w trakcie pomiaru obu pojemności. Jeśli np. C1 jest znaną pojemnością wzorcową to C2 ma wartość:
C2=(Fr1/Fr2)^2*C1 (1)
Pomiar przeprowadza się w dwóch krokach:
1. Dołącza się pojemność wzorcową C1 i mierzy Fr1
2. Odłącza się C1 a dołącza C2 i ponownie mierzy się częstotliwość, tym razem Fr2
3. Należy obliczyć C2 według wzoru (1).
Pomiar częstotliwości:
- najłatwiej zrobić budując generator (łatwiej i dokładniej) i mierzyć jego częstotliwość
- albo mierzyć szczyt krzywej rezonasu w obwodzie pobudzanym z dodatkowego generatora (trudniej i mniej dokładny pomiar -> tak mierzę L i C w NA01/02)
Zautomatyzowany miernik robi to wszystko sam, wystarczy dołączyć C2 do zacisków pomiarowych i uruchomić pomiar.
I na koniec, mając dwie wzorcowe pojemności można pokusić się o oszacowanie pojemności własnej (posożytniczej) generatora. Zakładając, że pojemność pasożytnicza generatora to Cx jest oczywiste za wzorem (1) że:
C2+Cx=(Fr1/Fr2)^2*(C1+Cx)
C2=(Fr1/Fr2)^2*(C1+Cx)-Cx (2)
Cx=(C1*(Fr1/Fr2)^2-C2)/(1-(Fr1/Fr2)^2) (3)
Jeśli Cx będzie mniejsze niź tolerancja mniejszej z pojemności C1, C2, to jest oczywiście do pominięcia bo i tak ginie w dokładności całej metody pomiarowej a jeśli jest większa to należy ją uwzglednić w algorytmie -> wzór (2).
Przepraszam za gderanie na ten temat ale może uda się skierować dyskusję na jakieś konkrety ;-) ?
L.J.
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SQ9RFC - 17-04-2019 12:17
Z mojej strony konkrety są proste. Powoli dłubię w asemblerze i wyciskam maksymalną dokładność pomiaru. Wszystkie procesory mają liczniki które zliczają impulsy wielokrotnie szybsze od zegara taktującego i generują przerwanie gdy licznik się przepełni. W obsłudze przerwania inkrementujemy swoje rejestry itd. To trwa, a sygnał mierzony nie czeka :-) więc liczymy cykle maszynowe zmarnowanego czasu, uwzględniamy ile tych przerwań było, sprawdzamy co nam już policzyło i korygujemy co trzeba :-) To samo dla procesorów innych producentów dla sprawdzenia który licznik lepszy. Potem generatory LC dla tych liczników ...
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SP5BMP - 17-04-2019 12:26
Ja rozmawiałem z Jerzym i przekazałem, że trudno jest zrobić dokładny mostek małych pojemności i indukcyjności. Małe wartości dla mnie to L<1 uH a C <10 pF. Nie podważam wzoru Thomsona. Dla przykładu mostek RLC APPA serii 700 o dokładności 0.2% ma rozdzielczość 0,001uH ale poprawny wynik pokazuje od 20uH w górę. Koszt jego to 1k PLN. Moje uwaga była taka, że jak się pomierzy podobnym mostkiem L oraz C to zbudowany obwód nie będzie miał rezonansu na częstotliwości wyliczonej. Może Jurkowi uda się zbudować dokładniejszy miernik co serdecznie mu życzę.
Pozdrawiam, Janusz.
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SQ9RFC - 17-04-2019 14:25
Propozycja dla członków sp-hm :-)
Weź swój miernik LC
Znajdź kilka kondensatorów < 10pF i cewek < 1000nH.
Pomierz indukcyjności i pojemności. Oblicz rezonans.
Weź NWT zbadaj rezonanse w układzie szeregowym i równoległym.
Przedstaw wyniki w tabeli.
Podaj jakimi przyrządami mierzyłeś.
Zrób dużo takich pomiarów.
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SP6LUN - 17-04-2019 14:28
(17-04-2019 11:14)SP6FRE napisał(a): ...Wzór na rezonans Fr=1/2/pi()/sqrt(L*C) jest jak najbardziej prawdziwy....W wartości C ukryte są pojemność wejściowa i wyjściowa tranzystora, który współtworzy generator. A pojemności te z kolei zależą od napięć i temperatury. Wszystko to powoduje, że pomiar płynie w czasie.
Oprócz kalibracji konieczna jest więc stabilizacja temperatury.
Wydaje mi się, że Atmegi nie są w pełni asynchroniczne jeżeli chodzi o zliczanie impulsów zewnętrznych. PICe - tak.
RE: Miernik LC bez wzoraca... - SP6AUO - 17-04-2019 16:05
Usunąłem treść.Nie ten temat.