როგორ გავზომოთ კონდენსატორი ან ინდუქტორი Mp3 პლეერით: 9 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

აქ არის მარტივი ტექნიკა, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია ზუსტად გაზომოთ კონდენსატორის და ინდუქტორის ტევადობა და ინდუქტიურობა ძვირადღირებული აღჭურვილობის გარეშე. გაზომვის ტექნიკა ემყარება დაბალანსებულ ხიდს და მარტივად შეიძლება გაკეთდეს იაფი რეზისტორებისგან. გაზომვის ეს ტექნიკა ზომავს არა მხოლოდ ტევადობის მნიშვნელობას, არამედ კონდენსატორის ეფექტურ სერიულ წინააღმდეგობას ამავე დროს.

საჭირო კომპონენტები:

1. რამდენიმე ცვლადი რეზისტორი

2. MP3 პლეერი

3. მულტიმეტრი

4. კალკულატორი ღირებულების შესაქმნელად

ნაბიჯი 1: ცოტა ფონის თეორია

როგორც პროექტის შესავალი, ავიღოთ რა არის LCR ხიდი და რისი გაკეთებაა საჭირო

ერთი თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ LCR ხიდის გაკეთება, გამოტოვეთ ეს ნაბიჯები.

LCR ხიდის მუშაობის გასაგებად, აუცილებელია ვისაუბროთ იმაზე, თუ როგორ იქცევა კონდენსატორი, რეზისტორი და ინდუქტორი AC წრეში. დროა ამოიღოთ თქვენი ECE101 სახელმძღვანელო. რეზისტორი არის ჯგუფის ჯგუფის ელემენტების ყველაზე ადვილად გასაგები. სრულყოფილი რეზისტორი ერთნაირად იქცევა, როდესაც DC დენი გადის რეზისტორით, როგორც AC დენის გავლით. ის უზრუნველყოფს წინააღმდეგობას მიმდინარე ნაკადის მიმართ, თუმცა ამით ენერგიას ხარჯავს. დენის, ძაბვისა და წინააღმდეგობის მარტივი ურთიერთობა არის:

R = I / V

მეორეს მხრივ, სრულყოფილი კონდენსატორი არის სუფთა ენერგიის შემნახველი მოწყობილობა. ის არ ანაწილებს ენერგიას, რომელიც მას გადის. უფრო სწორად, როგორც AC ძაბვა გამოიყენება კონდენსატორის ტერმინალზე, მიმდინარე ნაკადი, თუმცა კონდენსატორი არის მიმდინარე, რომელიც საჭიროა კონდენსატორისგან ჩიხის დასამატებლად და მოსაშორებლად. შედეგად, დენი მიედინება, თუმცა კონდენსატორი ფაზაშია მის ტერმინალურ ძაბვასთან შედარებით. სინამდვილეში, ის ყოველთვის 90 გრადუსით უსწრებს ძაბვას მის ტერმინალზე. ამის გამოსახატავად მარტივი გზა წარმოსახვითი რიცხვის (j) გამოყენებაა:

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

კონდენსატორის მსგავსად, ინდუქტორი არის სუფთა ენერგიის შემნახველი მოწყობილობა. როგორც კონდენსატორის ზუსტი კომპლიმენტი, ინდუქტორი იყენებს მაგნიტურ ველს ინდუქტორის მეშვეობით მიმდინარე დენის შესანარჩუნებლად და ამით არეგულირებს მის ტერმინალურ ძაბვას. ამრიგად, დენი, რომელიც მიედინება ინდუქტორში, 90 გრადუსით უსწრებს ტერმინალურ ძაბვას. განტოლება წარმოადგენს ძაბვისა და დენის ურთიერთობას მის ტერმინალზე:

V (j) (L) = I

ნაბიჯი 2: მეტი თეორია

შეჯამების სახით, ჩვენ შეგვიძლია დავხატოთ რეზისტორის დენი (Ir), ინდუქტორის დენი (Ii) და კონდენსატორის დენი (Ic) ყველა იმავე ვექტორულ დიაგრამაზე, აქ ნაჩვენები.

ნაბიჯი 3: მეტი თეორია

სრულყოფილ სამყაროში სრულყოფილი კონდენსატორებითა და ინდუქტორებით, თქვენ მიიღებთ სუფთა ენერგიის შემნახველ მოწყობილობას.

თუმცა, რეალურ სამყაროში, არაფერია სრულყოფილი. ენერგიის შესანახი მოწყობილობის ერთ – ერთი მთავარი ხარისხი, იქნება ეს კონდენსატორი, ბატარეა თუ ტუმბოს შესანახი მოწყობილობა, არის შენახვის მოწყობილობის ეფექტურობა. გარკვეული ენერგია ყოველთვის იკარგება პროცესის დროს. კონდენსატორში ან ინდუქტორში, ეს არის მოწყობილობის პარაციდული წინააღმდეგობა. კონდენსატორში მას ეწოდება გაფრქვევის ფაქტორი, ხოლო ინდუქტორში - ხარისხის ფაქტორი. ამ დანაკარგის მოდელირების სწრაფი გზა არის სერიული წინააღმდეგობის დამატება სრულყოფილი კონდენსატორის ან ინდუქტორის სერიაში. ამრიგად, რეალური ცხოვრების კონდენსატორი უფრო ჰგავს სრულყოფილ წინააღმდეგობას და სრულყოფილ კონდენსატორს სერიაში.

ნაბიჯი 4: ხორბლის ქვის ხიდი

ხიდში სულ ოთხი რეზისტენტული ელემენტია. ასევე არსებობს სიგნალის წყარო და ა

მეტრი ხიდის ცენტრში. ელემენტი, რომელსაც ჩვენ ვაკონტროლებთ, არის რეზისტენტული ელემენტები. რეზისტენტული ხიდის მთავარი ფუნქციაა შეადაროს წინააღმდეგობა ხიდში. როდესაც ხიდი დაბალანსებულია, რაც მიუთითებს, რომ რეზისტორი R11 ემთხვევა R12 და R21 ემთხვევა R22, გამომავალი მრიცხველი ცენტრში ნულის ტოლია. ეს არის იმის გამო, რომ მიმდინარე ნაკადის მიუხედავად იმისა, რომ R11 გამოდის R12– დან და მიმდინარე დინება, თუმცა R21 გადის R22– დან. მრიცხველის მარცხენა და მრიცხველის მარჯვენა მხარეს შორის ძაბვა იდენტური იქნება.

ხიდის სილამაზე არის სიგნალის წყაროს წინაღობა და მრიცხველის წრფივი არ ახდენს გავლენას გაზომვაზე. მაშინაც კი, თუ თქვენ გაქვთ იაფი მრიცხველი, რომლის გაზომვისთვისაც ბევრი დენია საჭირო (ვთქვათ, ძველი ნემსის ტიპის ანალოგური მრიცხველი), ის მაინც კარგ საქმეს აკეთებს აქ, რამდენადაც ის საკმარისად მგრძნობიარეა იმის გასაგებად, თუ როდის არ არის მიედინება მეტრზე. თუ სიგნალის წყაროს აქვს გამომავალი მნიშვნელოვანი წინაღობა, გამომავალი ძაბვის ვარდნა გამოწვეულია დენის გავლით, თუმცა ხიდი იგივე ეფექტს ახდენს ხიდის მარცხენა მხარეს, როგორც ხიდის მარჯვენა მხარე. წმინდა შედეგი იშლება და ხიდი მაინც შეადარებს წინააღმდეგობას საოცარი სიზუსტით.

დაკვირვებულ მკითხველს შეუძლია შეამჩნიოს, რომ ხიდი ასევე დაბალანსდება, თუ R11 უდრის R21 და R12 უდრის R22. ეს ის შემთხვევაა, რომელსაც აქ არ განვიხილავთ, ამიტომ ამ საქმეს შემდგომ არ განვიხილავთ.

ნაბიჯი 5: რას იტყვით რეაქტიულ ელემენტზე რეზისტორების ნაცვლად?

ამ მაგალითში, ხიდი დაბალანსებული იქნება მას შემდეგ, რაც Z11 ემთხვევა Z12- ს. შეინარჩუნეთ დიზაინი მარტივი, ხიდის მარჯვენა მხარე შედგებოდა რეზისტორების გამოყენებით. ერთი ახალი მოთხოვნა არის სიგნალის წყარო უნდა იყოს AC წყარო. მრიცხველს ასევე უნდა შეეძლოს AC დენის გამოვლენა. Z11 და Z12 შეიძლება იყოს ნებისმიერი წინაღობის წყარო, კონდენსატორი, ინდუქტორი, რეზისტორი ან სამივეს კომბინაცია.

ჯერჯერობით, ასე კარგად. თუ თქვენ გაქვთ შესანიშნავად დაკალიბრებული კონდენსატორებისა და ინდუქტორების ტომარა, შესაძლებელი იქნებოდა ხიდის გამოყენება უცნობი მოწყობილობის ღირებულების გასარკვევად. თუმცა, ეს მართლაც შრომატევადი და ძვირი იქნება. უკეთესი გამოსავალია, იპოვოთ გზა სრულყოფილი საცნობარო მოწყობილობის სიმულაციისთვის გარკვეული ხრიკით. ეს არის სადაც MP3 პლეერი ჩნდება სურათში.

გახსოვთ მიმდინარე დინება, თუმცა კონდენსატორი ყოველთვის 90 გრადუსით უსწრებს მის ტერმინალურ ძაბვას? ახლა, თუ შევძლებთ ტესტირების ქვეშ მყოფი მოწყობილობის ტერმინალური ძაბვის დაფიქსირებას, ჩვენთვის შესაძლებელი იქნება გამოვიყენოთ დენი, რომელიც არის 90 გრადუსი წინასწარ და შევქმნათ კონდენსატორის ეფექტი. ამისათვის ჩვენ ჯერ უნდა შევქმნათ აუდიო ფაილი, რომელიც შეიცავს ორ სინუს ტალღას, ფაზის სხვაობით 90 გრადუსი ორ ტალღას შორის.

ნაბიჯი 6: რაც ვიცით ხიდის ჩასმა

ამ ტალღის ფაილის ატვირთვა MP3 პლეერში ან პირდაპირ კომპიუტერის დაკვრა, მარცხენა და მარჯვენა არხი წარმოქმნის ორ სინუს ტალღას ერთი და იგივე ამპლიტუდით. ამ მომენტიდან, მე გამოვიყენებ კონდენსატორს მაგალითისათვის სიმარტივის გამო. თუმცა, იგივე პრინციპი ვრცელდება ინდუქტორებზეც, გარდა იმისა, რომ აღგზნებული სიგნალი უნდა იყოს 90 გრადუსით ჩამორჩენილი.

მოდით, ხელახლა დავხატოთ ხიდი საცდელი მოწყობილობით, რომელიც წარმოდგენილია სრულყოფილი კონდენსატორის სერიით, სრულყოფილი რეზისტორით. სიგნალის წყარო ასევე იყოფა ორ სიგნალად, ერთი სიგნალის ფაზა 90 გრადუსით არის გადატანილი მეორე სიგნალზე მითითებისას.

ახლა, აქ არის საშინელი ნაწილი. ჩვენ უნდა ჩავუღრმავდეთ მათემატიკას, რომელიც აღწერს ამ წრის მუშაობას. პირველი, მოდით შევხედოთ ძაბვას მრიცხველის მარჯვენა მხარეს. დიზაინის გასაადვილებლად, უმჯობესია შეარჩიოთ რეზისტორი მარჯვენა მხარეს თანაბარი, ასე რომ Rm = Rm და ძაბვა Vmr არის Vref– ის ნახევარი.

Vmr = Vref / 2

შემდეგი, როდესაც ხიდი დაბალანსებულია, ძაბვა მეტრის მარცხნივ და მეტრის მარჯვნივ იქნება ზუსტად თანაბარი და ფაზაც ზუსტად ემთხვევა. ამრიგად, Vml ასევე Vref– ის ნახევარია. ამით ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ:

Vml = Vref / 2 = Vcc + Vrc

ახლა შევეცადოთ ჩამოვწეროთ მიმდინარე დინებები R90 და R0:

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

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

ასევე, მიმდინარე ტესტირებისას მიედინება მოწყობილობა:

Ic = Ir0 + Ir90

ახლა, დავუშვათ, რომ ტესტირებადი მოწყობილობა არის კონდენსატორი და ჩვენ გვსურს, რომ Vz გამოიწვიოს Vref 90 გრადუსით და

გაანგარიშება მარტივი, ჩვენ შეგვიძლია ნორმალიზება ძაბვის Vz და Vref 1V. შემდეგ შეგვიძლია ვთქვათ:

Vz = j, Vref = 1

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

Ir90 = (j - 0.5) / (R90)

Ყველა ერთად:

Ic = Vml / (-j Xc + Rc)

-j Xc + Rc = (0.5 / Ic)

სადაც Xc არის Cc სრულყოფილი ტევადობის წინაღობა.

ამრიგად, ხიდის დაბალანსებით და R0 და R90 მნიშვნელობების გასარკვევად, ადვილია გამოთვალოთ მთლიანი დენი მოწყობილობის მეშვეობით Ic. გამოიყენეთ საბოლოო განტოლება, სადაც მივედით, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ სრულყოფილი ტევადობის წინაღობა და სერიული წინააღმდეგობა. კონდენსატორის წინაღობის და გამოყენებული სიგნალის სიხშირის ცოდნით, ადვილია გაირკვეს ტესტირებადი მოწყობილობის ტევადობა:

Xc = 1 / (2 x π F C)

ნაბიჯი 7: ნაბიჯი კონდენსატორის ან ინდუქტორის ღირებულების გაზომვაში

1. დაუკარით ტალღის ფაილი კომპიუტერის ან MP3 პლეერის გამოყენებით.

2. დააკავშირეთ MP3 პლეერის გამომავალი, როგორც ზემოთ ნაჩვენები გაყვანილობის დიაგრამა, შეცვალეთ კავშირი მარცხენა და მარჯვენა არხზე, თუ ინდუქტორს გაზომავთ.

3. შეაერთეთ მულტიმეტრი და დააყენეთ გაზომვა AC ძაბვაზე.

4. დაუკარით აუდიო კლიპი და დაარეგულირეთ მორთვა ქვაბში, სანამ ძაბვის მაჩვენებელი მინიმუმამდე არ შემცირდება. რაც უფრო ახლოსაა ნულთან, მით უფრო ზუსტი იქნება გაზომვა.

5. გათიშეთ ტესტირების ქვეშ მყოფი მოწყობილობა (DUT) და MP3 პლეერი.

6. გადაიტანეთ მულტიმეტრის ლიდერი R90 და დააყენეთ გაზომვა წინააღმდეგობაზე. გაზომეთ ღირებულება. 7. იგივე გააკეთე R0– ზე.

8. ან ხელით გამოთვალეთ კონდენსატორის/ინდუქტორის მნიშვნელობა, ან გამოიყენეთ მიწოდებული Octave/Matlab სკრიპტი მნიშვნელობის გადასაჭრელად.

ნაბიჯი 8: სავარაუდო წინააღმდეგობის ცხრილი, რომელიც საჭიროა ცვლადი რეზისტორისათვის ხიდის დასაბალანსებლად

ნაბიჯი 9: მადლობა

გმადლობთ, რომ წაიკითხეთ ეს სასწავლო. ეს იყო იმ ვებგვერდის ტრანსკრიფცია, რომელიც მე დავწერე 2009 წელს