Elektronik Tutorial: Messen diverser Größen (Spulen)

nach http://www.sprut.de/electronic/switch/lc/lc.html#lmess

Dort ist auch der Bau eines LC-Meßgeräts (mit PIC Microcontroller) beschrieben: http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/lcmeter/lcmeter.htm.

Man kann die Induktivität einer Spule  ganz einfach bestimmen, indem ein  LC-Schwingkreis aufgebaut wird und diesem eine Sinusspannung variabler Frequenz zugeführt wird. Der Schwingkreis dämpft alle Frequenzen ausserhalb seiner eigenen Resonanzfrequenz, d.h. die Amplitude der Sinusspannung wird unterschiedlich stark gedämpft. Wenn die angelegte Frequenz gleich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises ist, wird die angelegte Sinusspannung auch gedämpft, aber nur minimal.


Diverse Spulen

Die anzulegende Sinusspannung muß in etwa zwischen 1 und 100 Khz regelbar sein.  Die eigentliche Schaltung ist in folgendem Bild zu sehen.


Testschaltung. Links die Signalquelle (Signalgenerator),
in der Mitte der Schwingkreis mit der zu testenden Spule LUT,
rechts das Oszilloskop.

C2 sollte einen nicht zu kleinen Wert haben, z.B. 1µF oder größer. C2 darf kein Elko sein, sondern ein ungepolter Kondensator. Ich habe 1µF genommen. Durch Messen habe ich aus einer ganzen Reihe von 1µF-Kondensatoren einen Kondensator herausgesucht, der 1,009µF hat, also möglichst nah am Sollwert liegt. Der angelegte Signalgenerator sollte niederohmig sein (z.B. 50 Ohm). Statt eines Oszilloskops kann auch ein Voltmeter und ein Frequenzmesser genommen werden. Mein Oszi zeigt aber bequem Frequenz und Amplitude direkt an.

Gemäß der Gleichung L = 1 / (39,5 * C2 * f2 )
kann nun aus C und f der Wert L in Henry berechnet werden.

Bei gegebenem Kondensator C2 mit dem Wert von 1µF lassen sich übrigens aus der umgestellten Tabelle folgende Sollwerte für die Frequenz in Abhängigkeit von L berechnen:

Frequenz [Hz] L [µH]
159111 1
50315 10
22501 50
15911 100
7339 470
5031 1 mH
1591 10 mH

Beispiele

Die folgenden Bilder zeigen den Amplitudenverlauf am Oszilloskop beim Durchstimmen in der Nähe der Resonanzfrequenz. Diese liegt -ermittelt bei der maximalen Amplitude- bei 15,38 Khz.


14,29Khz, Amplitude nur 140mV

 


15,38Khz, Amplitude ist an diesem Punkt maximal, bei 280mV. Dies ist also die Resonanzfrequenz des entstandenen RL-Kreises.

 

17,86Khz, Amplitude ist wieder gefallen auf 152mV

Aus dem abgelesenen Wert f=~15,4Khz lässt sich nun L berechnen:
L= 1 / (39,5 * 0,000001 * 154002 ) = 1,067 * 10-4 = 106µH. Aufgedruckt auf der Spule ist der Wert 100µH.

Weitere Beispiele:

  • Spule 2 (aufgedruckter Wert 15µH (Farbringe)):
    max. Amplitude bei 40Khz. L = … = 1,58*10-5 = 15,8µH.
  • Spule 3 (aufgedruckter Wert 5600µH (Zahl „562“ = 5600)):
    max. Amplitude bei 2,19Khz. L = … = 5,278 * 10-3 = 5278µH .
  • Spule 4 (aufgedruckter Wert  680 µH (Text  „681K“ = 680)):
    max. Amplitude bei 6,0Khz. L = … = 7,03*10-4 = 703µH.

Fazit: Alle Testmessung führten mit dieser einfachen Methode zu ziemlich guten Ergebnissen, so dass auch eine unbekannte Spule recht gut gemessen werden kann.

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