اتصال کوتاه

.

.

برای هر کس که به ساخت وسایل الکترونیک علاقه مند است، «اندوکتانس متر» یکی از وسایل آزمایشگاهی بسیار ارزشمند و به درد بخور است. اما به خاطر قیمت زیاد چنین دستگاه هایی، خریدن آن برای افراد کمی مقدور است. حالا ما می خواهیم این موضوع را با معرفی یک مدار ساده و ارزان تغییر دهیم!

این آداپتور «اندوکتانس سنج» مدار ساده ای است که به یک مولتی متر دیجیتال (DMM) وصل می شود و به شما اجازه می دهد تا اندوکتورهای دارای اندوکسیون کم را اندازه گیری کنید. این مدار با چند هزار تومان ناقابل ساخته می شود و حتی می شود حدس زد که اگر در کشوی میز کارتان خوب جستجو کنید، آن را به طور کامل با استفاده از قطعات موجودتان و بدون خرج اضافه بسازید.

گام وسیع اندازه گیری این دستگاه واقعاً تحسین برانگیز است. با به کارگیری آن مولتی متر شما خواهد توانست اندوکتانس هایی از 3 میکرو هانری تا 5 میلی هانری را در دو گام اندازه گیری بسنجد.

اساس کار مدار به این صورت است که با وصل کردن یک سیم پیچ ناشناس به پایانه های ورودی، دستگاه یک ولتاژ جریان مستقیم (DC)ی در پایانه های خروجی تولید می کند که مقدار آن توسط مولتی متر شما اندازه گیری شده و مقدار آن به عنوان یک کمیت متناظر بر مقدار اندوکتانس تحت آزمایش نشان داده می شود. مولتی مترهای عقربه ای (آنالوگ) برای استفاده در این پروژه مناسب نیستند، زیرا مقاومت مدار ورودی آنها بسیار کمتر از یک مگااهم است، مقداری که برای کارکرد صحیح و قابل اعتماد این آداپتور ضروری است.

روشن است که این آداپتور نمی تواند جایگزین یک دستگاه آزمایشگاهی درجه یک بشود، اما به عنوان یک دستگاه کوچک «دم دستی» برای طبقه بندی کردن سیم پیچ هایی که برچسب مقدار ندارند، و برای اندازه گیری های مقایسه ای بین سیم پیچ های مختلف ایده آل است. برتری مهم دیگر این آداپتور این است که شما می توانید آن را در کمتر از یک ساعت بسازید و صاحب یک دستگاه آزمایشگاهی بسیار خوب شوید.

.

با این آداپتور ساده، مولتی متر دیجیتالی معمولی شما به یک اندوکتانس متر 3 میکروهانری تا 5 میلی هانری مجهز می شود.

.

شرح مدار

مدار دستگاه در تصویر بالا دیده می شود. باتری 9 ولتی B1 منبع تغذیه ی دستگاه است و U2، آی.سی. تثبیت کننده ی ولتاژ از نوع LM7805 است، که برای  تامین ولتاژی پایدار برای تغذیه ی کل مدار مورد استفاده قرار گرفته است. کلید S2 وظیفه ی روشن و خاموش کردن دستگاه را به عهده دارد.

قلب مدار یک آی.سی. 74HC132 است که دربردارنده ی 4 «گیت ناند اشمیت تریگر» است (U1). با گیت اول، یعنی U1-a، یک نوسانگر ساخته شده که فرکانس کار آن توسط قطعات RC (شامل تریمرهای R6 و R7) که در مسیر بازخورد (فیدبک) مدار نوسانگر قرار دارند، تعیین می گردد. گیت دوم، U1-b، فقط یک تقویت کننده/وارونگر (بافر/اینورتر) است.

یکی از ورودی های هر یک از دو گیت باقی مانده به خط مثبت 5 ولت داده شده است و به این ترتیب این دو گیت فقط به عنوان وارونگر کار می کنند. خروجی مربعی شکل از گیت U1-b علاوه بر این که به پایه ی ورودی شماره 9  از U1-c داده شده، مستقیما به پایانه ی J1 نیز وصل است. این پایانه، یکی از دو پایانه ی نصب  اندوکسیون تحت آزمایش به مدار است.

هنگامی که سیم پیچ به پایانه های J1 و J2 وصل شده باشند، بسته به مقدار اندوکتانس، ولتاژ ورودی به پایه ی 9 از U1 به مدت طولانی تری در تراز منطقی 1 قرار می گیرد.

خروجی U1-c که ورودی U1-d را تامین می کند، با مقدار میانگین ولتاژ DC روی پایانه های خروجی مدار (J3 – J4) با مقدار اندوکتانس نامعلوم متناسب خواهد بود. پتانسیومترهای R6 و R7 به ترتیب مدار را برای گام های بالا و پایین کالیبره می کنند. پتانسیومتر R1 نقطه ی قرائت صفر روی مولتی متر را تنظیم می کند.

در صورتی که مدار با یک اندوکسیون شناخته شده کالیبره شده و به درستی با تنظیم R1 صفر شده باشد، ولتاژ خروجی مدار بیانگر مقدار اندوکتانس خواهد بود. کلید «دوپل – دو راهه» ی S1 برای انتخاب گام کاری مدار پیش بینی شده است. در گام پایین، مدار اندوکتانس های 3 میکروهانری تا 500 میکرو هانری، و در گام بالا از 100 میکروهانری تا 5 میلی هانری را اندازه می گیرد.

.

ساختن مدار

مدار به قدری ساده است که حتی می توان آن را با لحیم کردن نقطه به نقطه نیز ساخت. اما، اگر شما قصد دارید برای ساختن آن فیبر مدار چاپی درست کنید، استفاده از طرح فیبر زیر را به شما پیشنهاد می کنیم.

.

اگر شما قصد دارید برای ساختن آن فیبر مدار چاپی درست کنید، استفاده از این طرح فیبر را به شما پیشنهاد می کنیم.

.

فهرست قطعات مدار به شرح جدول زیر است:

.

.

اگر در ساختن مدار از طرح فیبر بالا استفاده کردید، از نقشه ی زیر برای جاگذاری قطعات روی آن بهره بگیرید.

.

راهنمای چینش قطعات بر روی فیبر مدار چاپی آداپتور اندوکتانس سنج

.

مونتاژ مدار را با نصب سوکت آی.سی. آغاز کنید و مطمئن شوید که جهت نصب آی.سی. روی آن صحیح باشد. سپس مقاومت ها و خازن ها را در جای خود لحیم کنید.

حال نوبت کلیدهاست که روی فیبر نصب شوند. در ادامه دیود و پتانسیومترها را نصب کنید و دقت کنید که جهت نصب دیود صحیح باشد. قطعه سیم رابط JU1 و سرباتری اجزای بعدی هستند که لحیم می شوند. سپس سیم های روکشدار برای اتصال پایانه های J1, J2, PL1 و PL2 نصب می شوند. طول سیم های ارتباطی J1 و J2 را تا حد ممکن کوتاه بگیرید، زیرا خود این سیم ها دارای مقداری اندوکتانس هستند که می توانند روی قرائت مقدار اندوکتانس خطا ایجاد کنند.

در نهایت، پس از لحیم کاری U2 (کنترل جهت صحیح را فراموش نکنید)، U1 را با توجه دقیق به درستی جهت، در سوکت قرار دهید.

گام بعدی آماده کردن یک جعبه برای این آداپتور است. هر جعبه ای که بتوان دستگاه را در آن جای داد، مناسب است. پیش از هر چیز «پریز» (جک Jack) های J1 و J2 را روی جعبه نصب کنید. برای این که نصب موقت یک سیم پیچ به آداپتور به منظور اندازه گیری آسان باشد، برای این پریزها از نوعی که دارای اتصالات فنری هستند (مانند اتصال سیم های پشت جعبه های بلندگو یا مشابه آنها) استفاده کنید. برای نصب فیش های PL1 و PL2 و سوییچ های دستگاه سوراخ های متناسبی روی بدنه ی جعبه ایجاد کنید. پس از نصب این قطعات روی جعبه، اتصالات آنها را با سیم های روکشدار کوتاه به فیبر مدار چاپی مرتبط کنید. فیبر را نیز به کمک «چسب داغ» یا پیچ و مهره در جای خود ثابت کنید.

.

تنظیم یا کالیبراسیون دستگاه و کاربرد آن

پس از این که کار خود را یک بار با دقت وارسی و کنترل کردید و مطمئن شدید که همه چیز صحیح اجرا شده است، باتری را به سرباتری وصل کرده و با زدن کلید S2 دستگاه را روشن کنید. برای تنظیم مدار شما به چند اندوکتور با اندوکتانس معلوم نیاز دارید که مقادیر آنها برابر یا نزدیک به 400 میکروهانری و 5 میلی هانری باشد. اگر امکانش وجود داشت، مقدار دقیق این اندوکتورهای نمونه را مورد سنجش قرار دهید (در آزمایشگاه دانشگاه یا جایی که یک L-Meter در دسترس باشد). به این ترتیب مقدار دقیق سیم پیچ های آزمایشی را به دست می آورید.

PL1 و PL2 را به یک مولتی متر دیجیتال وصل کرده و آن را در حالت اندازه گیری ولتاژ در گام 200 میلی ولت قرار دهید.

حال یک قطعه سیم راست و کوتاه را به J1 و J2 وصل کنید. کلید انتخاب گام S1 را در حالت «کم» قرار داده و پتانسیومتر R1 را طوری تنظیم کنید که روی نمایشگر مولتی متر رقم صفر خواندن شود.

حالا مولتی متر را روی گام 2 ولت قرار دهید. سیم را از J1 و J2 بردارید و به آنها اندوکتور 300 میکروهانری (یا هر سیم پیچ دیگری با اندوکتانسی در این حدود) را وصل کنید. با تنظیم پتانسیومتر R7 کاری کنید که نمایشگر مولتی متر همان مقدار اندوکتور  را نشان دهد. مثلاً یک اندوکتور 400 میکروهانری به صورت 0/400 ولت روی مولتی متر خوانده خواهد شد.

حالا، اندوکتور 5 میلی هانری را به آداپتور متصل کرده و کلید گام اندازه گیری را روی «زیاد» قرار دهید. سپس پتانسیومتر R6 را به آرامی بچرخانید تا نمایشگر مولتی متر مقدار متناظر بر اندوکتانس سیم پیچ را نشان دهد. با یک اندوکتور 5 میلی هانری باید رقمی بین 0/003 تا 0/005 نمایش داده شود. در این اندازه گیری ها به ممیز توجهی نداشته باشید. در گام اندازه گیری «بالا» اندوکتانس های میان 100 میکروهانری تا 5 میلی هانری با ارقام از 0/001 تا 0/500 خوانده می شوند.

.

.

مطالب مرتبط:

چگونه خودالقایی یا اندوکتانس یک سیم پیچ نامعلوم را تعیین کنیم؟

چگونه مقاومت داخلی سیم پیچ ها را مشخص کنیم؟

تعیین اشباع هسته ی خودالقاها و کاهش خودالقایی زیر جریان مستقیم

چگونه سیم پیج های چندلایه را محاسبه کنیم؟

ساخت سنجش گری برای وارسی اندوکتانس خودالقاها

چگونه سیم پیچ های تک لایه ی هوایی را محاسبه کنیم؟

.

آخرین به روز رسانی:

29/04/1397 - اصلاح مندرجات (ولتاژ پس از رگولاتور) روی شماتیک مدار

.