Induktivität ist die Fähigkeit einer Spule, einen elektrischen Strom daran zu hindern, durch sie zu fließen. Eine Induktorspule kann einen Strom stoppen, damit ein anderer fließen kann. Fernseher und Radios zum Beispiel verwenden Induktivität, um verschiedene Kanäle zu empfangen und einzustellen. Die Induktivität wird normalerweise in Einheiten gemessen, die Millihenry oder Mikrohenry genannt werden. Sie wird üblicherweise mit einem Frequenzgenerator und einem Oszilloskop oder einem LCM-Multimeter gemessen. Sie kann auch durch eine Spannungs-Strom-Steigung berechnet werden, die die Änderung des durch die Spule fließenden elektrischen Stroms misst.
Schritte
Methode 1 von 3: Verwenden eines Widerstands zur Bestimmung der Induktivität
Schritt 1. Wählen Sie einen 100-Ohm-Widerstand mit 1% Widerstand
Widerstände haben farbige Bänder, die Ihnen helfen können, sie voneinander zu unterscheiden. Ein 100-Ohm-Widerstand hat ein braunes, schwarzes und braunes Band. Das letzte Band am anderen Ende ist ebenfalls braun, um einen Widerstand von 1 % darzustellen. Wenn Sie eine Reihe von Widerständen zur Auswahl haben, wählen Sie einen mit einem bekannten Widerstandswert aus.
Widerstände sind im Neuzustand beschriftet, können aber nach dem Auspacken leicht verwechselt werden. Testen Sie die Induktivität immer mit einem Ihnen vertrauten Widerstand, um sicherzustellen, dass Sie ein genaues Ergebnis erhalten
Schritt 2. Verbinden Sie die Induktorspule in Reihe mit dem Widerstand
In Reihe bedeutet, dass der Strom nacheinander durch die Spule fließt. Beginnen Sie mit dem Aufbau einer Schaltung, indem Sie die Spule und den Widerstand nebeneinander platzieren. Stellen Sie sicher, dass sich 1 Terminal berührt. Um die Schaltung zu beenden, müssen Sie auch die freiliegenden Enden des Widerstands und der Induktivität mit den Stromkabeln berühren.
- Kaufe Stromkabel online oder in einem Baumarkt. Sie sind normalerweise rot und schwarz, sodass Sie sie leicht unterscheiden können. Berühren Sie das rote Kabel mit dem freiliegenden Ende des Widerstands und das schwarze Kabel mit dem gegenüberliegenden Ende des Induktors.
- Wenn Sie noch keines haben, sollten Sie sich ein Steckbrett besorgen. Die Löcher in der Platine helfen sehr beim Anschließen der Drähte und Komponenten.
Schritt 3. Verdrahten Sie einen Funktionsgenerator und ein Oszilloskop in die Schaltung
Nehmen Sie die Ausgangsleitungen vom Funktionsgenerator und stecken Sie sie in das Oszilloskop. Schalten Sie dann beide Geräte ein, um sicherzustellen, dass sie funktionieren. Sobald beide eingeschaltet sind, nehmen Sie das rote Ausgangskabel des Funktionsgenerators und verbinden Sie es mit dem roten Stromkabel in Ihrem Stromkreis. Verbinden Sie das schwarze Eingangskabel des Oszilloskops mit dem schwarzen Kabel in Ihrem Stromkreis.
- Ein Funktionsgenerator ist ein elektrisches Prüfgerät, das elektrische Wellen durch den Stromkreis sendet. Damit können Sie das Signal steuern, das sich durch die Spule bewegt, sodass Sie die Induktivität genau berechnen können.
- Das Oszilloskop wird verwendet, um die durch die Schaltung fließende Signalspannung zu erkennen und anzuzeigen. Sie benötigen es, um das Signal zu visualisieren, das Sie mit dem Funktionsgenerator einrichten.
Schritt 4. Führen Sie mit dem Funktionsgenerator einen Strom durch die Schaltung
Der Funktionsgenerator simuliert Ströme, die die Induktivität und der Widerstand erhalten würden, wenn sie tatsächlich verwendet würden. Verwenden Sie den Drehknopf am Gerät, um den Strom zu starten. Versuchen Sie, den Funktionsgenerator auf etwa 100 oder 50 Ohm einzustellen. Stellen Sie sicher, dass der Generator auf Sinuswellen eingestellt ist, damit Sie große, geschwungene Wellen sehen, die gleichmäßig über den Bildschirm fließen.
Greifen Sie auf die Einstellungen des Generators zu, um den Wellentyp zu ändern. Funktionsgeneratoren können Rechteckwellen, Dreieckwellen und andere Arten erzeugen, die für die Berechnung der Induktivität nicht nützlich sind
Schritt 5. Überwachen Sie die Eingangsspannung und die Widerstandsspannung auf dem Bildschirm
Suchen Sie auf dem Oszilloskop-Bildschirm nach einem Paar Sinuswellen. Einer wird über den Funktionsgenerator steuerbar sein. Die andere, kleinere Welle kommt von der Stelle, an der sich Induktivität und Widerstand treffen. Passen Sie die Frequenz des Funktionsgenerators so an, dass die auf dem Bildschirm angezeigte Sperrschichtspannung die Hälfte der ursprünglichen Eingangsspannung beträgt.
- Stellen Sie beispielsweise die Generatorfrequenz so ein, dass die Spannung zwischen den Spitzen beider Wellen als 1 V angezeigt wird, was Sie auf dem Oszilloskop sehen. Dann ändern Sie es, bis die Spannung 0,5 V beträgt.
- Die Sperrschichtspannung ist die Differenz zwischen den Sinuswellen auf dem Oszilloskop. Sie muss die Hälfte der ursprünglichen Spannung des Signalgenerators sein.
Schritt 6. Finden Sie die Frequenz des funktionalen Generatorstroms
Dies wird auf dem Oszilloskop angezeigt. Überprüfen Sie die Zahlen am unteren Rand der Anzeige, um eine in Kilohertz oder kHz zu finden. Notieren Sie sich diese Zahl, da Sie sie in einer Berechnung verwenden müssen, um die Induktivität zu ermitteln.
Wenn Sie Hertz (Hz) in Kilohertz umrechnen müssen, denken Sie daran, dass 1 kHz = 1.000 kHz ist. Zum Beispiel 1 Hz / 1.000 kHz = 0,001 kHz
Schritt 7. Berechnen Sie die Induktivität mit einer mathematischen Formel
Verwenden Sie die Formel L = R * sqrt(3) / (2 * pi * f). L ist die Induktivität, Sie benötigen also den Widerstand (R) und die Frequenz (f), die Sie zuvor ermittelt haben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Ihre Messungen in einen Induktivitätsrechner einzugeben, z. B. unter
- Beginnen Sie damit, den Widerstand des Widerstands mit der Quadratwurzel von 3 zu multiplizieren. Zum Beispiel 100 Ohm x 1,73 = 173.
- Als nächstes multiplizieren Sie 2, pi und die Frequenz. Wenn der Widerstand beispielsweise 20 kHz beträgt: 2 * 3,14 * 20 = 125,6.
- Beenden Sie, indem Sie die erste Zahl durch die zweite Zahl dividieren. In diesem Fall 173/125,6 = 1,38 Millihenry (mH).
- Um Millihenry in Mikrohenry (uH) umzuwandeln, multiplizieren Sie mit 1.000: 1,38 x 1.000 = 1378 uH.
Methode 2 von 3: Messung mit einem LCR-Meter
Schritt 1. Schalten Sie das LCR-Messgerät ein und warten Sie, bis es sich einschaltet
Ein einfaches LCR-Meter ist einem Multimeter sehr ähnlich, das normalerweise zum Messen von Spannung und Strom verwendet wird. Die meisten Messgeräte sind Handheld-Geräte mit einem Anzeigebildschirm, der 0 anzeigt, nachdem Sie den Netzschalter gedrückt haben. Wenn 0 nicht angezeigt wird, drücken Sie die Reset-Taste, um das Messgerät auf 0 zu setzen.
- Es gibt auch größere elektronische Maschinen, die den Testprozess noch einfacher als normal machen. Sie haben oft Platz für Sie, um die Induktorspule für ein genaueres Ergebnis anzuschließen.
- Multimeter können nicht zur Messung der Induktivität verwendet werden. Sie haben nicht die Möglichkeit, aber glücklicherweise sind kostengünstige Handheld-LCR-Messgeräte online verfügbar.
Schritt 2. Stellen Sie den LCR ein, um L oder Induktivität zu messen
Ein LCR-Messgerät kann mehrere Messungen durchführen, die auf dem Zifferblatt aufgelistet werden. L bedeutet Induktivität, also ist es diejenige, die Sie brauchen. Bei Handmessgeräten drehen Sie den Drehknopf so, dass er auf L zeigt. Wenn Sie ein elektronisches Gerät verwenden, drücken Sie die Tasten auf dem Bildschirm, um das Gerät auf L einzustellen.
LCR-Meter haben mehrere Einstellungen, stellen Sie also sicher, dass Sie die richtige verwenden. Die Einstellung C steht für die Kapazität und die Einstellung R für den Widerstand
Schritt 3. Stellen Sie das Messgerät auf 100 kHz bei 1 Volt ein
LCR-Meter bieten im Allgemeinen mehrere verschiedene Testeinstellungen. Der Test mit der niedrigsten Induktivität beträgt normalerweise etwa 200 uH. Wenn Sie ein Tischmessgerät einstellen, sind 100 kHz bei 1 Volt für die meisten Geräte perfekt.
Die Verwendung einer falschen Einstellung macht den Test ungenauer. Die meisten LCR-Messgeräte sind für die Prüfung bei niedrigem Strom gedacht, aber Sie sollten es dennoch vermeiden, den Strom stärker zu machen, als die Induktorspule verarbeiten kann
Schritt 4. Schließen Sie die Kabel an das LCR-Messgerät an
Das Messgerät hat wie ein Multimeter ein schwarzes und rotes Kabel. Das rote Kabel passt in den als positiv gekennzeichneten Stecker, während das schwarze in den als negativ gekennzeichneten Stecker passt. Berühren Sie die Kabel mit den Anschlussenden des zu testenden Geräts, um Strom durch das Gerät zu senden.
Einige LCR-Meter haben einen Steckplatz, in den Sie Testobjekte wie Kondensatoren und Spulen einstecken können. Stecken Sie die Anschlüsse des Geräts in die Buchsen, um es zu testen
Schritt 5. Überprüfen Sie den Bildschirm, um die Induktivität herauszufinden
LCR-Geräte führen Induktivitätsprüfungen fast augenblicklich durch. Sie sollten sofort bemerken, dass sich die Anzeige auf dem Bildschirm ändert. Es zeigt Ihnen eine Zahl in Mikrohenry (uH). Sobald Sie die Nummer haben, können Sie das Messgerät ausschalten und das Gerät entfernen.
Methode 3 von 3: Berechnen der Induktivität auf einer Spannungs-Strom-Steigung
Schritt 1. Schließen Sie die Induktorspule an eine gepulste Spannungsquelle an
Der einfachste Weg, einen gepulsten Strom zu erhalten, ist der Kauf eines Impulsgenerators. Es funktioniert ähnlich wie ein normaler Funktionsgenerator und wird auf die gleiche Weise an eine Schaltung angeschlossen. Verbinden Sie das Ausgangskabel des Generators mit einem roten Stromkabel, das Sie an einen Messwiderstand anschließen müssen.
- Eine andere Möglichkeit, einen Puls zu erhalten, besteht darin, die Schaltung selbst zu bauen. Es kann in der Nähe befindliche Elektronik beschädigen, seien Sie also vorsichtig, wenn Sie es verwenden.
- Impulsgeneratoren geben Ihnen mehr Kontrolle über den Strom als eine speziell angefertigte Schaltung, also verlassen Sie sich auf einen Generator, wenn Sie einen zur Verfügung haben.
Schritt 2. Richten Sie die Strommonitore mit einem Messwiderstand und einem Oszilloskop ein
Sie benötigen einen Strommesswiderstand, um ihn in den Stromkreis einzubauen. Stellen Sie es hinter den Induktor und stellen Sie sicher, dass sich die Anschlüsse berühren, bevor Sie ein rotes Stromkabel an das gegenüberliegende Ende anschließen. Fügen Sie als nächstes das Oszilloskop hinzu, indem Sie sein schwarzes Eingangskabel mit einem schwarzen Stromkabel verbinden, das am Ende des Induktors befestigt ist.
- Testen Sie die Monitore, nachdem Sie alles angeschlossen haben. Wenn alles funktioniert, sehen Sie eine Bewegung auf dem Oszillatorbildschirm, wenn der gepulste Strom aktiviert wird.
- Ein Strommesswiderstand ist eine spezielle Art von Widerstand, der eine minimale Menge an Leistung aufnimmt. Er wird auch als Shunt-Widerstand bezeichnet und ist notwendig, um eine genaue Spannungsmessung zu erhalten.
Schritt 3. Stellen Sie den Pulszyklus auf 50 % oder weniger ein
Beobachten Sie, wie sich der Impuls über den Oszilloskopbildschirm bewegt. Die Hochpunkte der Welle zeigen an, wann der Puls aktiv ist. Diese hohen Punkte müssen ungefähr die gleiche Länge haben wie die niedrigen Punkte. Der Pulszyklus ist die Länge einer vollständigen Welle auf dem Oszilloskop.
Zum Beispiel könnte der Impuls 1 Sekunde lang aktiv und dann 1 Sekunde lang ausgeschaltet sein. Das Wellenmuster auf dem Display würde sehr gleichmäßig aussehen, da der Puls nur die Hälfte der Zeit aktiv ist
Schritt 4. Lesen Sie den Spitzenstrom und die Zeit zwischen den Spannungsimpulsen ab
Überprüfen Sie das Oszilloskop auf diese Messungen. Der Spitzenstrom ist der Scheitel der höchsten Welle, die Sie auf dem Bildschirm sehen, und wird in Ampere gemessen. Die Zeit zwischen diesen Spitzen wird in Mikrosekunden angezeigt. Sobald Sie beide Messungen haben, können Sie die Induktivität berechnen.
Eine Sekunde hat 1.000.000 Mikrosekunden. Wenn Sie in Sekunden umrechnen müssen, teilen Sie die Mikrosekunden durch 1.000.000
Schritt 5. Multiplizieren Sie die Spannung und die Länge der Impulse
Verwenden Sie die Formel L = V*Ton/Ipk, um die Induktivität zu berechnen. Alle benötigten Zahlen sollten direkt auf dem Oszilloskop angezeigt werden. V steht für die von den Impulsen gelieferte Spannung, Ton steht für die Zeit zwischen den einzelnen Impulsen und lpk steht für den zuvor gemessenen Spitzenstrom.
- Wenn beispielsweise alle 5 Mikrosekunden ein Impuls von 50 Volt abgegeben wird: 50 x 5 = 250 Volt-Mikrosekunden.
- Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Zahlen in einen Taschenrechner einzugeben, z. B. den unter
Schritt 6. Teilen Sie das Produkt durch den Spitzenstrom, um die Induktivität zu erhalten
Den Spitzenstrom anhand der Oszilloskopanzeige bestimmen. Fügen Sie es in die Formel ein, um die Berechnung erfolgreich abzuschließen!
- Zum Beispiel 250 Volt-Mikrosekunden / 5 Ampere = 50 Mikrohenry (mH).
- Obwohl die Mathematik ziemlich einfach erscheint, ist die Einrichtung der Messung komplexer als bei anderen Methoden. Sobald alles funktioniert, ist es ein Kinderspiel, die Induktivität herauszufinden!
Video - Durch die Nutzung dieses Dienstes können einige Informationen an YouTube weitergegeben werden
Tipps
- Längere Spulen haben aufgrund ihrer Form tendenziell eine geringere Induktivität als kürzere Spulen.
- Wenn eine Gruppe von Induktivitäten in Reihe geschaltet ist, ist ihre Gesamtinduktivität die Summe jeder Induktivität.
- Wenn Sie eine Gruppe von Induktivitäten parallel verdrahten, ist die Gesamtinduktivität viel geringer als üblich. Sie müssen 1 durch jede Induktivität teilen, die Summe addieren und dann 1 durch diese Zahl teilen.
- Induktoren können als Stabspulen, ringförmige Kerne oder als Dünnfilm aufgebaut sein. Je mehr Windungen oder Fläche die Spule hat, desto größer ist ihre Induktivität.
