Ismeretlen induktivitás- vagy kapacitás érték meghatározása
Az induktivitás értékének meghatározásához szükség van egy referencia kondenzátorra (pl. 10 µF). A kapacitás pontos értéke természetesen befolyásolja a mérési eredményt. Az "L" és "C" tagokat párhuzamos rezgőkörré kapcsolva és megmérve a rezonacia frekvenciát, a Thomson képletből könnyedén visszaszámolható a keresett érték. Ismeretlen kapacitás is meghatározható ezzel a módszerrel, csak akkor referencia induktivitás szükséges.
I.
A Méricske adapter beállítása: Bode üzemmód (J2), 0 dB alaperősítés (J9..J15 üres) és 0 dB csillapító (J5). A teljesítmény kimenet melegpontja a párhuzamos rezgőkör egyik kivezetéshez kapcsolódik, az LC kör másik vége pedig egy ~100 Ω ellenálláson keresztül a földelésre (az ellenállás értéke nem kritikus). A rezgőkör és az ellenállás közös pontja pedig a Bode bemenetre kötendő:
A mért átvitelben egy határozott "lyukat" kell találnunk:
A beszakadás középponti frekvenciájából (bal gombbal ráklikkelve lekérdezhető) és a kapacitás értékéből az ismeretlen induktivitás számolható: L=1/(4 * Π 2 * f 2 * C). Ha pedig ismeretlen kondenzátor értékét keressük: C=1/(4 * Π 2 * f 2 * L).
Nálam C=10 µF és f=2197 Hz. Ezekből L=525 µH adódik az induktivitás értékének.
II.
A közelmúltban több induktivitás értékét kellett egymás után meghatároznom, de az eddigi (fenti) módszert nem találtam eléggé kényelmesnek. Két gyenge pontot éreztem benne:
- Az egyik az, hogy a rezonancia frekvenciát minden mérésnél kézzel kell lekérdezni. Ezt jó lenne megspórolni.
- A másik pedig, hogy az említett lekérdezés pontossága szubjektív döntést igényel (a kattintás pontos helye), amelyet ráadásul jócskán behatárol az adott diagram megjelenítésének felbontása (az ablak mérete és a frekvencia-tengelyen beállított tartomány). Világosabban: ha a fenti diagramon a beszakadás minimumának helyét egy képponttal odébb ítélem meg, akkor 2197 Hz után 2220 Hz a következő érték. Így egy parányival máshelyre kattintva már más a bemenő adatunk a számításhoz. De még ha pontosan megtaláljuk az "árok" legmélyebb pontját, az szinte biztosan nem az optimális minta, hiszen a képernyőnkön vízszintesen megjelenített felbontásnál a SpectraLAB (beállítástól függően) kb. tízszer annyi értékkel számol. Pl.: 1024 pixel vízszintes felbontás és a 32768 FFT beállításnál a 13812 db minta.
Változtattam a módszeren. Mindkét problémára megoldás lenne az, ha a SpectraLAB maga határozná meg a kérdéses frekvenciát. Szerencsére erre van is lehetőség: a(z) "Utilites" menüben a "Peak Frequency". Vagyis megadja a legmagasabb amplitúdó-érték frekvenciáját. Csakhogy eddig "lyukat" kerestünk, most pedig olyan elrendezésre lenne szükség, ahol "púpot" indikálhatunk. Ehhez elviekben csak át kell rendezni a mérőkört:
Csak fel kell cserélni az első elrendezésben az ellenállást az LC körrel, és elviekben készen is vagyunk. Azonban élesebb rezonanciát indikálhatunk, ha az ellenállás érték megnöveljük 1 kΩ-ra, a referencia kondenzátort pedig lecsökkentjük 1 µF-ra. Más lesz a szükséges szintezés (alaperősítés, csillapító) mint fentebb, Nálam J10-re és J7-re került rövidzár. Imígyen fest az új mérés:
A számítás módja (Thomson képlet szerint) természetesen változatlan.
III.
Végezetül a legegyszerűbb módszer, de mindenki csak a saját felelősségére használja. A Méricskével impedanciát mérünk a sorosan kapcsolt L és C elemeken. De mivel a soros rezgőkörnek rezonancián impedancia-minimuma van, fordítsuk meg a hányadolást ("Right/Left" helyett "Left/Right"). Ezen kívül "Peak Frequency", azt' hagy szóljon:
Az óvatosság nem árt, hiszen elvileg a rezonancia frekvencián rövidre zárjuk a Méricske kimenetét, de ez nálam még nem okozott problémát. Jobb ide is a kisebb kapacitás (1 µF a 10 helyett), növelvén a jóságot - csökkentve az "illegális terhelés" szélességét a spektrumban. Kezdők, 1000 µF-os referencia kondenzátorral tehát ne ezzel a harmadik módszerrel próbáljanak mérni. ;-)
Számítási segédlet:
A "Rezonancia frekvencia" (értelemszerűen) Hz-ben legyen, de a "Referencia reaktancia" értékét prefixumok nélkül írjuk be. Tehát ha pl. 2,2 µF az etalon, akkor ne "0.0000022" kerüljön a cellába, hanem célszerűen a "2.2" formátum. Így, ha "µ" nagyságrendben adjuk meg a referenciát, akkor az eredményt is abban kapjuk. Világosabban: ha µF-ot írunk, akkor az eredmény µH lesz (és fordítva).