Paano Sukatin ang isang Capacitor o isang Inductor Sa Mp3 Player: 9 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Narito ang isang simpleng pamamaraan na maaaring magamit upang sukatin tiyak ang capacitance at inductance ng isang kapasitor at inductor nang walang mamahaling kagamitan. Ang pamamaraan ng pagsukat ay batay sa balanseng tulay, at maaaring maitayo nang madali mula sa mga murang resistor. Ang pamamaraan ng pagsukat na ito ay sumusukat nang higit pa sa halaga ng capacitance, ngunit din ang mabisang paglaban ng serye ng capacitor sa parehong oras.

Mga sangkap na kinakailangan:

1. Ilang variable na resistors

2. Isang MP3 player

3. Isang multimeter

4. Isang calculator upang magawa ang halaga

Hakbang 1: Isang Bahagyang Teorya sa Background

Bilang pagpapakilala sa proyekto, kunin natin kung ano ang isang tulay ng LCR at kung ano ang kinakailangan upang gawin

isa Kung nais mo lamang gumawa ng isang tulay sa LCR, laktawan ang mga hakbang na ito.

Upang maunawaan ang pagtatrabaho ng isang tulay ng LCR, kinakailangang pag-usapan kung paano kumilos ang isang kapasitor, isang risistor, at isang inductor sa isang AC circuit. Oras na alisan ng dust ang iyong Ebook101 na aklat. Ang resistor ay ang pinakamadaling maunawaan ang mga elemento sa labas ng pangkat. Ang isang perpektong risistor ay kumikilos pareho kapag ang isang kasalukuyang DC pass ngunit ang risistor bilang kapag ang isang kasalukuyang AC pumasa kahit na ito. Nagbibigay ito ng paglaban sa kasalukuyang umaagos bagaman sa gayon ay napapawi ang enerhiya sa paggawa nito. Ang simpleng ugnayan sa pagitan ng kasalukuyang, boltahe at paglaban ay:

R = I / V

Ang isang perpektong capacitor sa kabilang banda, ay isang purong aparato ng pag-iimbak ng enerhiya. Hindi nito natatanggal ang anyenergy na dumadaan kahit na ito. Sa halip, bilang isang boltahe ng AC ay inilalapat sa isang terminal ng kapasitor, ang kasalukuyang daloy bagaman ang capacitor ay kasalukuyang kinakailangan upang magdagdag at alisin ang chage mula sa capacitor. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang dumadaloy kahit na ang capacitor ay wala sa phase kapag ihinahambing sa boltahe ng terminal nito. Sa katunayan, palagi itong 90 degree nang mas maaga sa boltahe sa kanyang terminal. Ang simpleng paraan upang kumatawan dito ay ang paggamit ng haka-haka na numero (j):

V (-j) (1 / C) = I

Katulad ng capacitor, ang inductor ay isang purong aparato ng pag-iimbak ng enerhiya. Bilang isang eksaktong papuri sa thecapacitor, ang inductor ay gumagamit ng magnetic field upang mapanatili ang kasalukuyang pagdaan bagaman ang inductor, inaayos ang terminal voltage nito sa paggawa nito. Kaya, ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng inductor ay 90 degree nang mas maaga sa boltahe ng terminal. Ang equation na kumakatawan sa boltahe at kasalukuyang relasyon sa kanyang terminal ay:

V (j) (L) = Ako

Hakbang 2: Higit pang Teorya

Bilang isang buod, maaari naming iguhit ang resistor kasalukuyang (Ir), Inductor kasalukuyang (Ii) at kasalukuyang kapasitor (Ic) lahat sa parehong vector diagram, ipinakita dito.

Hakbang 3: Higit pang Teorya

Sa isang perpektong mundo na may perpektong capacitor at inductors, nakakuha ka ng isang purong aparato ng pag-iimbak ng enerhiya.

Gayunpaman, sa isang totoong mundo, walang perpekto. Ang isa sa mga pangunahing kalidad sa aparato ng pag-iimbak ng enerhiya, maaaring ito ay isang kapasitor, isang baterya o isang aparato ng imbakan ng bomba, ay ang kahusayan ng imbakan na aparato. Ang ilang halaga ng enerhiya ay palaging nawala sa panahon ng proseso. Sa isang kapasitor o inductor, ito ay paracidic paglaban ng aparato. Sa isang kapasitor, ito ay tinatawag na dissipation factor, at sa isang inductor, ito ay tinatawag na factor ng kalidad. Ang isang mabilis na paraan upang ma-modelo ang pagkawala na ito ay upang magdagdag ng isang serye ng paglaban sa serye ng isang pefect capacitor o inductor. Kaya, ang isang tunay na buhay na capacitor ay mukhang isang perpektong resister at isang perpektong kapasitor sa serye.

Hakbang 4: Ang Wheatstone Bridge

Mayroong isang kabuuang apat na mga resistive na elemento sa isang tulay. Mayroon ding mapagkukunan ng signal at a

metro sa gitna ng tulay. Ang elemento na mayroon kaming kontrol ay ang mga resistive na elemento. Ang pangunahing pag-andar ng resistive tulay ay upang tumugma sa mga resistensya sa tulay. Kapag ang isang tulay ay balanse, na nagpapahiwatig ng risistor na R11 ay tumutugma sa R12 at R21 na tumutugma sa R22, ang output sa metro sa gitna ay pupunta sa zero. Ito ay dahil sa kasalukuyang daloy na iyon bagaman ang R11 ay umaagos mula sa R12 at kasalukuyang daloy bagaman ang R21 ay umaagos sa labas ng R22. Ang boltahe sa pagitan ng kaliwang bahagi ng metro at kanang bahagi ng metro ay magkapareho.

Ang kagandahan ng tulay ay ang mapagkukunang impedance ng pinagmulan ng signal at ang linearity ng meter ay hindi nakakaapekto sa pagsukat. Kahit na mayroon kang isang murang metro na tumatagal ng maraming kasalukuyang upang gawin ang pagsukat (sabihin, isang matandang uri ng karayom na analog meter), mahusay pa rin ang trabaho dito hangga't sapat itong sensitibo upang sabihin sa iyo kapag walang kasalukuyang dumadaloy man ang metro. Kung ang mapagkukunan ng signal ay may malaking impedance ng output, ang pagbaba ng boltahe ng output na sanhi ng kasalukuyang pagpunta bagaman ang tulay ay may parehong epekto sa kaliwang bahagi ng tulay bilang kanang bahagi ng tulay. Ang netong resulta ay kinansela mismo at ang tulay ay maaari pa ring tumugma sa paglaban sa kamangha-manghang antas ng kawastuhan.

Maaaring mapansin ng mapagmasid na mambabasa na balansehin din ang tulay kung ang R11 ay katumbas ng R21 at ang R12 ay katumbas ng R22. Ito ang kaso na hindi namin isasaalang-alang dito, kaya hindi na namin tatalakayin pa ang kasong ito.

Hakbang 5: Paano Tungkol sa isang Reaktibo na Elemento sa halip na Mga Resistor?

Sa halimbawang ito, ang tulay ay magiging balanse sa sandaling ang Z11 ay tumutugma sa Z12. Pagpapanatiling simple ng disenyo, ang

kanang bahagi ng tulay ay binubuo gamit ang resistors. Ang isang bagong kinakailangan ay ang pinagmulan ng signal ay dapat na isang mapagkukunan ng AC. Ang ginagamit na metro ay dapat ding may kakayahang makita ang kasalukuyang AC. Ang Z11 at Z12 ay maaaring maging anumang mapagkukunan ng impedance, capacitor, inductor, resistor o kombinasyon ng lahat ng tatlo.

Sa ngayon, napakahusay. Kung nakakuha ka ng isang bag ng perpektong naka-calibrate na mga capacitor at inductor, posible na gamitin ang tulay upang malaman ang halaga ng hindi kilalang aparato. Gayunpaman, iyon ay tunay na gugugol ng oras at magastos. Ang isang mas mahusay na solusyon kaysa, ay upang makahanap ng isang paraan upang gayahin ang perpektong aparato ng sanggunian na may ilang mga trick. Dito makikita ang larawan ng MP3 player.

Naaalala ang kasalukuyang dumadaloy kahit na ang isang kapasitor ay laging 90 degree nang mas maaga sa boltahe ng terminal nito? Ngayon, kung maaari nating ayusin ang terminal boltahe ng aparato sa ilalim ng pagsubok, posible na maglapat kami ng isang kasalukuyang na 90 degree nang maaga at gayahin ang epekto ng isang kapasitor. Upang magawa ito, kailangan muna nating lumikha ng isang audio file na naglalaman ng dalawang mga sine alon na may pagkakaiba sa phase na 90 degree sa pagitan ng dalawang alon.

Hakbang 6: paglalagay ng Alam Namin sa isang Bridge

Ang pag-upload ng file ng alon na ito sa MP3 player o direktang i-play ito pabalik mula sa PC, ang kaliwa at kanang channel ay gumagawa ng dalawang sine wave na may parehong amplitude. Mula sa puntong ito, gagamitin ko ang capacitor bilang halimbawa alang-alang sa pagiging simple. Gayunpaman, ang parehong prinsipyo ay nalalapat din sa mga inductors, maliban sa nasasabik na signal na kailangan na 90 degree na lagging sa halip.

Unahin muna natin ang tulay gamit ang aparato sa ilalim ng pagsubok na kinakatawan ng isang perpektong kapasitor sa serye na may perpektong risistor. Ang pinagmulan ng signal ay nahahati din sa isang dalawang senyas na may isang yugto ng signal na inilipat ng 90 degree kapag tumutukoy sa iba pang signal.

Ngayon, narito ang nakakatakot na bahagi. Kailangan nating sumisid sa matematika na naglalarawan sa pagtatrabaho ngcircuit na ito. Una, tingnan natin ang boltahe sa kanang bahagi ng metro. Upang gawing simple ang disenyo, pinakamahusay na piliin ang resist sa kanang bahagi upang maging pantay, kaya ang Rm = Rm at boltahe sa Vmr ay kalahati ng Vref.

Vmr = Vref / 2

Susunod, kapag balanse ang tulay, ang boltahe sa kaliwa ng metro at ang kanan ng meterwill ay eksaktong katumbas, at ang yugto ay magkatugma din nang eksakto. Kaya, ang Vml ay kalahati din ng Vref. Sa pamamagitan nito, maaari naming isulat ang:

Vml = Vref / 2 = Vcc + Vrc

Subukan natin ngayon na isulat ang kasalukuyang umaagos bagaman R90 at R0:

Ir0 = (Vref / 2) x (1 / Ro)

Ir90 = (Vz - (Vref / 2)) / (R90)

Gayundin, ang kasalukuyang umaagos bagaman ang aparato sa ilalim ng pagsubok ay:

Ic = Ir0 + Ir90

Ngayon, ipagpalagay na ang aparato sa ilalim ng pagsubok ay isang kapasitor at nais naming Vz na humantong sa Vref ng 90 degree, at sa

gawing simple ang pagkalkula, maaari nating gawing normal ang boltahe ng Vz at Vref sa 1V. Masasabi natin pagkatapos:

Vz = j, Vref = 1

Ir0 = Vref / (2 x Ro) = Ro / 2

Ir90 = (j - 0.5) / (R90)

Sabay-sabay:

Ic = Vml / (-j Xc + Rc)

-j Xc + Rc = (0.5 / Ic)

Kung saan ang Xc ay ang impedance ng perpektong capacitance Cc.

Kaya, sa pamamagitan ng balansehin ang tulay at alamin ang halaga ng R0 at R90, simpleng makalkula ang kabuuang kasalukuyang sa pamamagitan ng aparato sa ilalim ng pagsubok Ic. Gamitin ang pangwakas na equation na narating namin, maaari naming kalkulahin ang impedance ng perpektong capacitance at ang paglaban ng serye. Sa pamamagitan ng pag-alam sa impedance ng capacitor at dalas ng inilapat na signal, madaling malaman ang capacitance ng aparato sa ilalim ng pagsubok sa pamamagitan ng:

Xc = 1 / (2 x π F C)

Hakbang 7: Hakbang sa Pagsukat sa Halaga ng Capacitor o Inductor

1. Patugtugin ang file ng alon gamit ang isang PC o isang MP3 player.

2. Ikonekta ang output ng MP3 player bilang diagram ng mga kable na ipinakita sa itaas, palitan ang koneksyon sa kaliwa at kanang channel kung sumusukat ka ng inductor.

3. Ikonekta ang multimeter at itakda ang pagsukat sa boltahe ng AC.

4. I-play ang audio clip at ayusin ang trim pot hanggang ang pagbasa ng boltahe ay bumaba sa minimum. Ang mas malapit sa zero, mas tumpak ang pagsukat.

5. Idiskonekta ang aparato sa ilalim ng pagsubok (DUT) at ang MP3 player.

6. Ilipat ang multimeter lead sa R90 at itakda ang pagsukat sa paglaban. Sukatin ang halaga. 7. Gawin ang pareho para sa R0.

8. Alinman sa manu-manong kalkulahin ang halaga ng capacitor / inductor, o gamitin ang ibinigay na Octave / Matlab script upang malutas ang halaga.

Hakbang 8: Isang Talaan ng Tinatayang paglaban na Kinakailangan para sa Variable Resistor upang Balansehin ang Bridge

Hakbang 9: Salamat

Salamat sa pagbabasa ng itinuturo na ito. Ito ay isang salin ng isang webpage na isinulat ko noong 2009