:: ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРООММЕТР ::

   Часто приходится сталкиваться с тем, что при намотке новой катушки индуктивности, или снятия катушки с ненужного блока, невозможно узнать ее параметры, а значит невозможно собрать колебательный контур нужной частоты. Обычно, если нет специального прибора, это делается «на глаз», берется провод определенного сечения, наматывается на стержень определенной проницаемости и формы. Далее индуктивность рассчитывается с помощью специальных формул. Конечно для опытных радиолюбителей это не проблема, они уже наловчились достаточно точно наматывать катушки с требуемой индуктивностью, иногда дополнительно используют для этого частотомеры и осциллографы.

   Для начинающих радиолюбителей это серьезная преграда в конструировании, тем более, если нет специальных приборов, которые пока еще очень дорогие. Подобная проблема подтолкнула меня к созданию простой в сборке и эффективной приставки к ПК, способной измерять параметры катушки индуктивности. Испробовав множество способов, пришел к более удачному решению, с помощью которого можно измерять не только индуктивность, но и очень малое сопротивление (единицы мкОм) и очень большую емкость (до 1 фарада), а также этот способ позволяет определить добротность и комплексное сопротивление реактивных элементов (на частоте 1 кГц). В этом решении все функции возлагаются на персональный компьютер, кроме одной - снятие данных с испытуемого элемента. Именно для этой функции спроектирована данная приставка. Она снимает уровень сигнала и преобразует его в удобный формат для последующей обработки функциональными звеньями, имеющимися в компьютере. Рассмотрим схему приставки. 

   В данной схеме используется трансформатор и служит он для:

  1. Уменьшения выходного сопротивления источника напряжения (выход звуковой карты) и согласование с опорным сопротивлением R1 равным 0.1 Ом, сопротивление источника напряжения должно быть меньше сопротивления R1. 

  2. Изоляции источника напряжения (выход звуковой карты). Легко реализуется подключение делителя из опорного R1 и измеряемого Rx сопротивления ко вторичной обмотке трансформатора как к самостоятельному источнику напряжения. Первичная обмотка подключается непосредственно к выходу звуковой карты без дополнительного усилителя, чем значительно упрощает схему.

   Опорное сопротивление R1 должно быть как можно с меньшей индуктивностью, т.е. никаких витков, можно сделать самостоятельно из провода нихрома. Точность опорного сопротивления не важна, она только сдвигает измеряемый диапазон, а вот зависимость от температуры желательно минимизировать, стараться использовать сопротивление с наименьшим температурным коэффициентом. Резисторы делителей R8, R9 на инверсном, и R5, R6 на прямом входах операционного усилителя DA1.2 нужно подбирать точно, т.е. с одинаковым отношением и входным сопротивлением. От этого зависит показание минимального сопротивления. Если нет возможности найти равные сопротивления, то нужно установить дополнительный подстрочный резистор R4, на схеме именно так и показано. В ходе калибровки, когда на зажимах будет установлен шунт с минимальным сопротивлением, надо резистором R4 выставить минимальное показание.

   Коэффициент усиления DA1.2 выбран около 10, в ходе экспериментов установлено, что при большем коэффициенте усиления ОУ появляются дополнительные шумы, что приводит к повышению погрешности. Для устранения шумов от пульсаций питания USB порта в приставке применен стабилизатор LM1117, можно использовать другие стабилизаторы с выходным напряжением стабилизации не менее З.З в., так как ОУ К157УД2 рассчитан на минимальное напряжение питания равное З в. Если невозможно найти стабилизатор, то вместо стабилизатора между 2 и 3 контактом можно поставить резистор 100 Ом, при этом сопротивления R12, R13 надо исключить, но данное изменение немного повысит шумы, а значит и погрешность. Как и в предыдущей разработке, измерение производится косвенным методом, т.е. даже при незначительном изменении сопротивления измерительных проводов и контактов зажимов показания не меняются , т. к. эти изменения пропорциональны току и напряжению одновременно, а в расчетах они взаимно вычитаются. Для устранения влияния наводок на показания провода напряжения и токовые должны быть скручены (кстати, наводки в моем случае я даже и не обнаружил), это дополнительная мера.

   Токовый провод должен быть толстым, не менее 1 кв. мм в сечении медного провода, также он должен быть многожильный, удобный для использования. Трансформатор можно взять из старых трансляционных громкоговорителей, мощность трансформатора не менее 1Вт., допускается использовать трансформатор от блоков питания рассчитанных на 50Гц. Вторичная обмотка наматывается так, чтобы коэффициент трансформации был около 30, т.е. выходное сопротивление уменьшилось в 900 раз. Например, если выход звуковой карты 100 Ом, то после трансформатора уже будет около 100/900 примерно О.Юм. Вторичная обмоткатрансформатора наматывается тоже толстым медным проводом не менее 1 кв. мм в сечении.

   Вообще данное схематическое решение настолько универсально, что при небольших изменениях можно измерять нано-Омы или Гиго-Омы, только для этого надо будет подключить дополнительный усилитель мощности, установить трансформатор с соответствующим коэффициентом трансформации и изменить сопротивление R1 и R7, но это уже ни кому не нужно, разве что измерять металлическую обшивку подводной лодки на дефект трещин или толщины обшивки космического корабля. Для измерения Гиго-Ом, еще нужно будет изменить и сопротивления R6, R8. Измерительные зажимы должны быть с двумя контактами на каждой стороне, подобные зажимы называются «зажимами Кельвина». Если таких нет, то можно на первое время изготовить из пластмассовых бельевых прищепок. С каждой стороны прищепки прикрепить медные пластины, с припаянными проводами.

   Итак, получилась приставка к компьютеру, с помощь которой можно измерить элемент со следующими параметрами: 

- диапазон измерений сопротивлений — от 10 мкОм до 100 Ом; 

- диапазон измерений емкости — от 1 мкФ до 1 Ф.; 

- диапазон измерений индуктивности — от 10 нГн до 10 мГн.

    Перед использованием нужно будет калибровать приставку. Сперва зажимы электрически разрываем, друг от друга (нажимаем кнопку «Щуп разорван»), потом подключаем калибровочный резистор, например 1 Ом, калибруем (нажимаем кнопку «Калибровочный резистор»), а после устанавливаем нуль (нажимаем кнопку «Установка нуля»), зажав в щупах шунт с минимальным сопротивлением. Если вы не уверены что шунт имеет сопротивление меньше 1 мкОм, установку нуля можно не делать. После калибровки нельзя менять установки микшера. Если все-таки эти установки изменились, приставку нужно заново калибровать.

    С помощью такой приставки можно будет измерять индуктивность катушек ВЧ контуров, их добротность (на частоте 1 КГц), емкость и ESR конденсаторов, сопротивление контактов электромагнитных реле, различных коммутационных приборов, переходов открытого полевого транзистора, сравнивать параметры обмоток двигателей, и т.д.

КОМПРЕССОР ДЛЯ МИКРОФОННОГО УСИЛИТЕЛЯ     Качественный и быстродействующий компрессор аудиосигнала для микрофонного усилителя можно собрать на основе оптопары.