Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2001

W praktyce bardzo czêsto

spotykamy siê

z pomiarem indukcyjnoœci.

Niestety, wspó³czesne

multimetry rzadko maj¹

tê funkcjê, te zaœ które

ni¹ dysponuj¹, s¹

stosunkowo drogie.

Rozwi¹zaniem problemu

mo¿e byæ wykonanie

przystawki pomiarowej

indukcyjnoœci

wspó³pracuj¹cej

z cyfrowym multimetrem,

wyposa¿onym

w funkcjê pomiaru

napiêcia sta³ego.

W

przystawce wykorzystano

podzakres pomiarowy napiê-

cia sta³ego multimetru w set-

kach miliwoltów (np. 200, 400

mV), przy czym prawid³owy odczyt wyniku

pomiaru wymaga prostego przeliczenia

wskazywanych miliwoltów na milihenry itp.

Przystawka ma w³asne Ÿród³o zasilania

(dwie typowe baterie 9-woltowe 6F22,

z optyczn¹ sygnalizacj¹ stanu baterii), a wyj-

œcie przystawki ³¹czy siê bezpoœrednio

z wejœciem pomiarowym napiêcia (V, COM)

multimetru.

Zasada okreœlenia wartoœci indukcyjnoœci Lx

polega na pomiarze wystêpuj¹cego na niej

napiêcia Ux zgodnie ze wzorem:

Ux = Lx di/dt

(1)

w którym di/dt jest pochodn¹ pr¹du p³yn¹-

cego przez mierzon¹ indukcyjnoœæ wzglê-

dem czasu.

Jak wynika ze wzoru, napiêcie Ux jest

wprost proporcjonalne do indukcyjnoœci,

zatem mierz¹c to napiêcie mo¿na wyzna-

czyæ indukcyjnoœæ.

Pomiar indukcyjnoœci jest przeprowadzany

w dwóch etapach (rys. 1) sterowanych prze-

³¹cznikiem elektronicznym. W pierwszym

indukcyjnoœæ Lx (cewka) jest do³¹czona do

generatora impulsów prostok¹tnych o czê-

stotliwoœci 500 Hz (zwarty klucz K1). W dru-

gim zaœ indukcyjnoœæ ta zostaje po³¹czona

PRZYSTAWKA DO POMIARU

INDUKCYJNOŒCI

z kondensatorem C3

(zwarty klucz K2), ³adu-

j¹c go do napiêcia Ux,

przy czym wartoϾ tego

napiêcia jest wprost pro-

porcjonalna do energii

zgromadzonej w cewce

(czyli indukcyjnoœci).

W du¿ym uproszczeniu

mo¿na powiedzieæ, ¿e to

napiêcie jest mierzone

multimetrem. W pierw-

szym etapie jest te¿ roz-

³adowywany kondensa-

tor C3 (zwarty klucz K3).

Sygna³ impulsowy z generatora s³u¿y nie tyl-

ko do zasilania mierzonej indukcyjnoœci,

lecz równie¿ do sterowania elektronicznym

prze³¹cznikiem kolejnych etapów pomiaru,

przy czym ka¿dy z nich odpowiada jednemu

pó³okresowi tego sygna³u.

Na rys. 2 przedstawiono schemat przystaw-

ki do pomiaru indukcyjnoœci. Funkcjê gene-

ratora impulsów prostok¹tnych o czêstotli-

woœci 500 Hz spe³nia popularny uk³ad cza-

sowy 555 (US3). Czêstotliwoœæ sygna³u

z generatora wyznaczaj¹ elementy: rezystor

R1, rezystor nastawny P1 oraz kondensa-

tor C1 zgodnie ze wzorem:

f = 1,44 /(R1 + 2P1) C1

(2)

Rezystor nastawny P1 s³u¿y do dok³adne-

go ustawienia czêstotliwoœci generatora

(500 Hz).

Funkcjê prze³¹cznika elektronicznego rea-

lizuje multiplekser _ uk³ad scalonym US1 ty-

r

Z PRAKTYKI

7

pu 4053. Impulsy prostok¹tne z wyjœcia 3

uk³adu generatora US3 s¹ doprowadzane

za pomoc¹ bramek A i B (uk³ad scalony

US2) do wejϾ 10 i 11 multipleksera, do

wyjœcia którego (1) do³¹cza siê mierzon¹ in-

dukcyjnoϾ. W pierwszym etapie pomiaru

(pierwszy pó³okres sygna³u prostok¹tnego,

zwarty klucz K1 multipleksera) mierzona

indukcyjnoœæ jest zasilana tym sygna³em

za pomoc¹ jednego z rezystorów R1

÷

R5

(zale¿nie od wybranego podzakresu po-

miarowego indukcyjnoœci). Jednoczeœnie

kondensator C3 (na³adowany w poprze-

dnim etapie) roz³adowuje siê szybko przez

rezystor R10 (zwarty klucz K3 multiplekse-

ra), przygotowuj¹c siê w ten sposób do pro-

cesu ³adowania (w nastêpnym etapie).

W drugim etapie multiplekser zwiera klucz

K2 i rozwiera klucze K1 i K3. IndukcyjnoϾ

Lx zostaje w³¹czona w obwód z³o¿ony

Rys. 1. Sposób po³¹-

czenia testowanej in-

dukcyjnoœci z uk³a-

dem pomiarowym

przystawki

a _ w pierwszym pó³o-

kresie sygna³u prosto-

k¹tnego 500 Hz,

b _ w drugim pó³okre-

sie sygna³u prostok¹t-

nego 500 Hz

Rys. 2. Schemat przystawki do pomiaru indukcyjnoœci

R2

÷÷

R5

R6

÷÷

R9

R6

÷÷

R9

R10

C3

C3

R10

US4

r

Z PRAKTYKI

8

z dzielnika z rezystorem R10 i z jednym

z rezystorów R6

÷

R9 (zale¿nie od wybra-

nego podzakresu) oraz z kondensatorem

C3. Roz³adowany ca³kowicie w poprzednim

etapie kondensator C3 zaczyna teraz ³a-

dowaæ siê, orzyjmuj¹c ca³¹ energiê zgroma-

dzon¹ w polu elektromagnetycznym cewki

Lx. Maksymalne napiêcie na kondensatorze,

wprost proporcjonalne do zakumulowanej

energii, jest doprowadzane z wyjœcia 15

multipleksera do wejœcia nieodwracaj¹cego

3 wzmacniacza operacyjnego US4, pracu-

j¹cego jako wtórnik, a st¹d do za pomoc¹ re-

zystora R12 do wejœcia odwracaj¹cego 2

wzmacniacza US5. WartoϾ wzmocnienia

uk³adu US5 wyznacza pêtla ujemnego

sprzê¿enia zwrotnego, w któr¹ w³¹czono

jeden z rezystorów R16

÷

R19 i s³u¿¹cy do

dok³adnego ustawienia wzmocnienia jeden

z rezystorów nastawnych P3

÷

P6 (zale¿nie

od wybranego podzakresu pomiarowego).

Wyjœcie przystawki jest po³¹czone bezpoœre-

dnio z wyjœciem 6 wzmacniacza operacyjne-

go US5.

Do wyboru zakresu pomiarowego s³u¿y trój-

sekcyjny prze³¹cznik obrotowy PO1. W ka¿-

dej jego pozycji w uk³ad pomiarowy przy-

stawki s¹ w³¹czane trzy rezystory z czwórek:

R2

÷

R5, R6

÷

R9 i R16

÷

R19.

Przy wybraniu multimetru z podzakresem

pomiarowym napiêcia sta³ego 200 mV (ma-

ksymalne wskazanie 2000), mo¿na mie-

rzyæ indukcyjnoœæ w czterech podzakre-

sach: 20 mH, 200 mH, 2 H i 20 H, z rozdziel-

czoœci¹ na ka¿dym z nich równ¹: 10

µ

H,

0,1 mH, 1 mH i 10 mH. Przy wyborze inne-

go multimetru, np. o maksymalnym wskaza-

niu 4000 zmieni¹ siê odpowiednio górne

wartoœci podzakresów i rozdzielczoœci.

Przystawka jest zasilana z dwóch 9-wolto-

wych baterii po³¹czonych z ni¹ za pomoc¹

dwóch uk³adów scalonych US6 (78L05)

i US7 (79L05) tworz¹cych zasilacz stabilizo-

wany napiêcia symetrycznego

±

5 V. Do

kontroli (stanu) napiêcia baterii s³u¿y uk³ad

z tranzystorem T1 i diod¹ D4 typu LED,

w³¹czony miêdzy wejœcie (+9 V) i wyjœcie

(+5 V) zasilacza. Ze wzglêdu na to, ¿e po-

bór pr¹du z baterii +9 V wynosi ok. 70 mA

i jest kilkunastokrotnie wiêkszy ni¿ baterii

_9 V zdecydowano siê na sygnalizacjê sta-

nu tylko tej baterii. Gdy dioda D4 zaczynie

œwieciæ, bateriê nale¿y niezw³ocznie wy-

mieniæ.

Przystawkê nale¿y zmontowaæ na dwu-

stronnej p³ytce drukowanej (rys. 3a i 3b)

zgodnie ze schematem monta¿owym przed-

stawionym na rys. 4 (rozpoczynaj¹c od

monta¿u dwóch zwór), przy czym rys.

3b przedstawia widok druku od strony ele-

mentów.

Przed zmontowaniem przystawki nale¿y

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2001

odpowiednio dobraæ rezystory R2

÷

R9. To-

lerancja ich powinna byæ zgodna z podan¹

w wykazie elementów.

Czynnoœci kalibracji

Po zmontowaniu przystawki nale¿y j¹ ska-

librowaæ zgodnie z poni¿szymi zaleceniami:

1. Potencjometrem P1 ustawiæ czêstotli-

woœæ sygna³u prostok¹tnego 500 Hz

±

2%.

2. Rezystory nastawne regulacji wzmoc-

nienia wzmacniacza operacyjnego US5 na

poszczególnych podzakresach pomiaro-

wych przystawki ustawiæ w œrodkowe

po³o¿enie.

3. Prze³¹cznikiem obrotowym PO1 wybraæ

podzakres pomiarowy indukcyjnoœci 20 mH

(pozycja 1 prze³¹cznika).

4. Do z³¹cza CON3 do³¹czyæ baterie zasila-

j¹ce.

5. Do z³¹cza CON2 do³¹czyæ multimetr cy-

frowy z w³¹czon¹ funkcj¹ pomiaru napiêcia

sta³ego i ustawionym podzakresem pomia-

rowym 200 mV.

6. Wy³¹cznikiem S1 w³¹czyæ zasilanie przy-

stawki.

7. Krótkim odcinkiem przewodu zewrzeæ

z³¹cze pomiarowe indukcyjnoœci CON1,

a nastêpnie rezystorem nastawnym R7 wy-

zerowaæ wskazanie przystawki do

±

1 w miej-

scu najmniej znacz¹cej cyfry.

8. Usun¹æ zworê, a w jej miejsce w³¹czyæ

wzorcow¹ dekadê indukcyjnoœci (mo¿na

zamiast niej u¿yæ czterech cewek wzorco-

wych o znanych indukcyjnoœciach najlepiej

mieszcz¹cych siê w po³owie odpowiednie-

go podzakresu pomiarowego).

9. Przy wybranym podzakresie pomiaro-

wym przystawki 20 mH, ustawiæ indukcyj-

noœæ dekady na 10 mH, a nastêpnie rezysto-

rem nastawnym P3 ustawiæ wzmocnienie

wzmacniacza operacyjnego US5, aby wy-

œwietlacz multimetru wskazywa³ 100 mV

±

1%.

10. W³¹czyæ podzakres pomiarowy przy-

stawki 200 mH, ustawiæ indukcyjnoœæ deka-

dy na 100 mH, a nastêpnie rezystorem na-

stawnym P4 ustawiæ wskazanie wyœwietla-

cza multimetru na 100 mV

±

1%.

11. W³¹czyæ podzakres pomiarowy przy-

stawki 2 H, ustawiæ indukcyjnoœæ dekady na

1 H, a nastêpnie rezystorem nastawnym

P5 ustawiæ wskazanie multimetru na 100

mV

±

1%.

12. W³¹czyæ podzakres pomiarowy przy-

stawki 20 H, ustawiæ indukcyjnoœæ dekady

Rys. 3. P³ytka drukowana (skala 1:1)

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej

9

na 10 H, a nastêpnie rezystorem nastawnym

R6 ustawiæ wskazanie multimetru na 100 mV

±

1%.

13. Skalibrowaæ uk³ad sygnalizacji stanu ba-

terii zasilaj¹cej. W tym celu bateriê zasilaj¹c¹

uk³ad scalony US6 zast¹piæ zasilaczem sta-

bilizowanym z ustawionym napiêciem wyj-

œciowym +9 V. W³¹czyæ zasilanie przystawki

wy³¹cznikiem S1. Dioda D4 nie powinna siê

œwieciæ. Nastêpnie zmniejszyæ napiêcie wyj-

œciowe zasilacza do +7 V i potencjometrem P7

doprowadziæ do zaœwiecenia siê diody.

W tablicy przedstawiono wyniki kalibracji przy-

stawki dla trzech podzakresów pomiarowych

(20 mH, 200 mH i 2 H), przy po³¹czeniu przy-

stawki z multimetrem Maxcom MX-210. Do

kalibracji zastosowano dekadê wzorcow¹

±

0,25%. W wierszach tablicy umieszczono

kolejno: nastawê indukcyjnoœci dekady wzor-

cowej, wskazanie po³¹czonego z przystawk¹

multimetru (po przeliczeniu mV na jednostki in-

dukcyjnoœci), b³¹d pomiaru.

Uwagi eksploatacyjne

Po zaœwieceniu siê diody D4 nale¿y

niezw³ocznie wymieniæ obie baterie zasilaj¹ce

przystawkê. Nigdy nie nale¿y wymieniaæ jed-

nej z baterii.

W multimetrach z podzakresem napiêcia

sta³ego 200 mV, z wyœwietlaczem 3 i 1/2 cyfry

(maksymalne wskazanie 2000), przed najm-

niej znacz¹c¹ cyfr¹ jest wyœwietlany przecinek

dziesiêtny. Przy w³¹czonym podzakresie 200

mH, cyfra po przecinku bêdzie odpowiadaæ

dziesi¹tym czêœciom milihenrów.

n

Janusz Konopacki, Leszek Halicki

Wyniki kalibracji dla trzech podzakresów

pomiarowych indukcyjnoœci

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory:

R1 - 0,25 W, 5%, 9,1 k

Ω

R2 - 0,25 W, 0,5%, 1 k

Ω

R3 - 0,25 W, 0,5%, 4,7 k

Ω

R4, R6, R7, R8 - 0,25 W, 0,5%,47 k

Ω

R5 - 0,25 W, 0,5%, 475 k

Ω

R9 - 0,25 W, 0,5%, 475 k

Ω

R10 - 0,25 W, 5%, 330 k

Ω

R11 - 0,25 W, 5%, 3 k

Ω

R12 - 0,25 W, 5%, 10 k

Ω

R13 - 0,25 W, 5%, 9,1 k

Ω

R14, R15 - 0,25 W, 5%, 4,7 k

Ω

R16 - 0,25 W, 5%, 62 k

Ω

R17, R18 - 0,25 W, 5%, 20 k

Ω

R19 - 0,25 W, 5%, 22 k

Ω

R20 - 0,25 W, 5%, 30 k

Ω

R21 - 0,25 W, 5%, 36 k

Ω

R22 - 0,25 W, 5%, 300

Ω

Rezystory nastawne, miniaturowe

P1 - 100 k

Ω

P2

÷

P7 - 10 k

Ω

P3 - 47 k

Ω

P4, P5 - 22 k

Ω

Kondensatory

C1 - monolityczny, 22 nF

C2 - monolityczny, 10 nF

C3 - monolityczny, 470 nF

C4

÷

C7 - 4,7

µ

F / 16 V

Podzespo³y pó³przewodnikowe

D1

÷

D3 - BAVP19

D4 - typowa LED (czerwona)

US1 - CD4053

US2 - CD4069

US3 - NE555

US4, US5 - OP07

US6 - 78LO5

US7 - 79LO5
Inne elementy

CON1, CON2 - APK2 (3,5 mm)

CON3 - ARK3 (3,5 mm)

S1 - mikroprze³¹cznik

PO-1 - prze³¹cznik obrotowy P2G34P3N

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 9/2001

INNA TWARZ NOKII

Czytaj¹c prasê techniczn¹, znajdujemy w niej nazwy firm, które wypro-
dukowa³y i oferuj¹ taki czy inny produkt (oczywiœcie lepszy od produktów
konkurencji), zakupi³y tak¹ czy inn¹ firmê, aby ³atwiej walczyæ o rynki (ta
globalizacja!), zmieni³y zarz¹d, uzyska³y kontrakt, zasponsorowa³y tak¹
czy inn¹ dru¿ynê sportow¹ itd. Odsiewaj¹c nazwy, nazwiska czy sumy,
informacje o wszystkich firmach s¹ podobne. Rzadko siê zdarza, ¿eby
firma próbowa³a b³yszczeæ czymœ innym, nie ukierunkowanym na szyb-
ki wzrost zysków w wyniku takiej czy innej formy reklamy poœredniej lub
bezpoœredniej. Na tym tle odbija siê firma o skandynawskiej mentalnoœci:
Nokia, uwa¿aj¹ca, ¿e firma nie jest wysp¹, ale czêœci¹ spo³eczeñstwa,
któremu coœ siê od tej firmy nale¿y. Objawia siê to w niekonwencjonalnych
dla œwiata firm dzia³aniach. Nokia _ wiadomo: telefony komórkowe,
wyposa¿enie sieci komórkowych i trankingowych, techniki i us³ugi mobilne,
Internet. Ale te¿ coœ, czego jakoœ nie widaæ w reklamach: wspieranie orga-
nizacji non profit, pomagaj¹cych m³odzie¿y w szukaniu w³asnego miejs-
ca na ziemi u progu doros³ego ¿ycia. Nokia ma ogólnoœwiatowy program
spo³eczny ”Wartoœæ w dzia³aniu” wspieraj¹cy spo³ecznoœci lokalne przez
oferowanie im czegoœ wiêcej ni¿ tylko pomocy finansowej. Objawia siê to
aktywnym wspieraniem regionalnych programów pomocy m³odym ludziom
w znalezieniu swego miejsca w œwiecie, wspieraniem inicjatyw eduka-
cyjnych oraz w³¹czaniem m³odych ludzi w ¿ycie spo³eczeñstw przez
nabywanie umiejêtnoœci koniecznych dla przysz³ego sukcesu. Program

z koniecznoœci ograniczony rozmiarowo, bo w œwiecie konkurencji nie
mo¿na wydawaæ za du¿o na rzeczy bezpoœrednio jej nie s³u¿¹ce, ale jest.
I dotyczy równie¿ Polski.
Jednym z programów w których bierze udzia³ Nokia jest wieloletni program
Make a Connection (nawi¹¿ kontakt), uruchomiony przez International
Youth Foundation i prowadzony wspólnie z Noki¹ w 6 krajach (Chiny,
Brazylia, Meksyk, RFN, RPA i Wlk. Brytania) od 2000 r a od 17 lipca 2001
poszerzony o Polskê. W Polsce program ten jest w latach 2001

÷

2004

prowadzony w trzech województwach (kujawsko-pomorskie, ma³opolskie
i œl¹skie) przez Polsk¹ Fundacjê Dzieci i M³odzie¿y (www.pcyf.org.pl) wraz
z firm¹ Nokia. Program dla Polski jest skierowany do m³odzie¿y w wieku
16 _ 22 lata, zmagaj¹cej siê z problemem i wizj¹ bezrobocia. Uczestnicy
programu (wolontariusze) przechodz¹ seriê szkoleñ z zakresu zarz¹dza-
nia projektem, planowania bud¿etu, rozliczeñ finansowych, umiejêtnoœ-
ci pracy zespo³owych oraz public relations. Grupy wolontariuszy otrzymuj¹
nastêpnie do 1600 euro na wdro¿enie projektów, które docelowo maj¹
przynieœæ korzyœci ich spo³ecznoœciom lokalnym oraz im samym. Ze
skazanych dotychczas na bezrobocie m³odych ludzi zdobyta wiedza
(o zarz¹dzaniu przedsiêbiorstwem, pracy zespo³owej) i umiejêtnoœci
(pewnoϾ siebie, odpowiedzialnoϾ), program uczyni odpowiedzialnych,
kreatywnych i samodzielnych cz³onków spo³eczeñstwa. Dodajmy od
siebie: tak¿e przysz³ych u¿ytkowników wszelkich dziedzin telekomu-
nikacji, którzy zapamiêtaj¹, kto im w trudnych chwilach pomaga³, a którzy
bez tej akcji nigdy by siê nimi nie stali.

(lk)