Miernik LC bez wzoraca...

[SP6FRE]

Witam!

W dalszym ciągu nie rozumiem dylematu :-(
Czy chodzi o zbudowanie najdokładniejszego miernika małych pojemności i indukcyjności?

Jeśli tak, to nie widzę szansy na to bo i cel jest trochę bez sensu.

Jakie znaczenie ma ustalenie absolutnej wartości małego L lub C skoro po wstawieniu do układu zaburzona zostanie topologia układu zmieniając sumaryczne ich wartości.
3.3pF i 0.5uH to rezonans na częstotliwości 123.901955 MHz a zmiana pojemności do 3.35pF (ok. 1.5%) to częstotliwość o ok. 928kHz!! niższa. A przecież 0.05pF to z pewnością lekko tylko dogięty kondensator w prawo lub lewo i na pewno taki układ LC nie nadaje się do żadnej stabilizacji częstotliwości.
Z drugiej strony zmiany temperatury prawdopodobnie dołożą swoje (np. zwoje cewki rozciągną się lub skurczą) a sama istniejąca topologia układu wniesie swój wkład i rezonans nie będzie się zgadzał z oczekiwaniami z pomiarów.

Postawmy sprawę na nogi. Elementy L i C stosowane oddzielnie rzadko wymagają dokładnej wartości. Stosowane do sprzęgania lub odsprzęgania obwodów nie muszą mieć dokładnej wartości. Liczy się w zasadzie rząd wielkości.

Jedynie LC użyte łącznie decyduje o rezonansie ale tylko w generatorze znaczenie ma ..... nie dokładna wartość L lub C ale właśnie dokładna wartość częstotliwości.
Stąd dodatkowe elementy strojące - trymery, aby ustalić zakres lub częstotliwość pracy i stabilizacja termiczna aby zapobiec zmianom w czasie z tego powodu.

W ukladach gdzie naprawdę liczą się ułamki pF oraz części uH zwykle częstotliwości pracy zaczynają się od kilkuset MHz i realizowane są w formie elementów o stałych rozłożonych (mikropaski) gdzie tradycyjny pomiar pojemności i tak nie ma znaczenia.

W pracy Jurka widze jedynie jeden pozytywny element - to doskonalenie się w programowaniu. Faktycznie, ocena czasu jaki procesor zużywa na obliczenia w obecności przerwań może służyć doskonaleniu rzemiosła programisty - zapewne w innych aplikacjach bo do celów bardzo dokładnych pomiarów małych L i C nie ma to znaczenia.

Dobrze jest znać w miarę dokładne wartości L i C użytych do pracy w rezonansie ale bez przesady. Zapewne dokładność 10% powinna wystarczyć bo przecież zawsze można w działającym układzie dostroić częstotliwość lub przesunąć jej zakres. Większe znaczenie ma stabilność termiczna obwodu jeśli działa on w generatorze. Filtry mają skromniejsze wymagania a elementy sprzęgająco/odsprzęgające wystarczy jedynie jak są (w uproszczeniu). Tylko zastosowanie w miernictwie może wymagać dokładniejszej znajomości - zwykle C - bo to łatwiej pozyskać i zmierzyć. Ale i w tym przypadku mówi się raczej o większych pojemnościach (kilkadziesiąt, kilkaset pF).

I na koniec uwaga dotycząca istniejących nierników LC. Jak ktoś wcześniej wspomniał pomiar odbywa się na "jakiejś" częstotliwości co implikuje fakt, że na innej częstotliwości zarówno pojemność jak i indukcyjność będą mieć inne wartości co wynika np. z naskórkowości czy też zmiennościi strat i przenikalności dielektryków w zależności od częstotliwosci.

L.J.

[SQ9RFC]

W moim przypadku chodzi o dobór kondensatorów rzędu kilku nF do cewek rzędu 50-300nH w telegraficznych końcówkach mocy pracujących w klasie E. Dla większych mocy transformatory i cewki zrobione z drutu o średnicy ponad 5 mm. Ostatnio zdobyłem starą spawarkę nawiniętą drutem o przekroju prostokątnym. Nawinięcie 5 zwojów drutu to kowalska robota sporym młotkiem. Trudno jest policzyć parametry takiej cewki. Do niej trzeba dobrać baterię kondensatorów w taki sposób aby przynajmniej na początek złapać wstępny rezonans, bo jak się nie złapie to nie wiadomo w którą stronę iść, a trzeba zmieniać wartość 4 elementów. Potem metodą prób i błędów można korygować i dopieszczać. Z jednego IRF540 przy zasilaniu 15V udaje mi się spokojnie wyciągać 120W i nawet przy QRQ da się radiator dotknąć ręką. Teraz chcę uzyskać 10 razy więcej ... Inne tranzystory, inne zasilanie... Dość trudno jest eksperymentować w takich warunkach - trzeba przewidzieć warunki startowe - no i zacząłem mierzyć te cewy ... z marnym skutkiem :-(

[SP6FRE]

Cześć!

Teraz zaczynam rozumieć w czym problem choć dziwi mnie tak mała wartość indukcyjności w tym rozwiązaniu przy znacznych pojemnościach. Chętnie rzuciłbym okiem na schemat talkiego wzmacniacza klasy E :-)

Ale wracając do tematu, naiwnie zapytam czy próbowałeś oszacować indukcyjność teoretycznie? Pierwszy z brzegu kalkulator online znalazłem tu:
[https://m0ukd.com/calculators/air-cored-inductor-calculator/]kalkulator cewek powietrznych[/url]

Sądzę, że po takim oszacowaniu teoretycznym najlepsza do pomiarów będzie tu metoda rezonansu.
Zakładając kondensator 680pF znajdziesz rezonas z cewkami 0.05uH - 0.5uH w zakresie 27MHz-8MHz.
Najlepiej będzie badać rezonans szeregowy za pomocą analizatora, proponuję taki układ jak poniżej z dwoma opornikami 180 omów w szereg - pomiar transmisji w pasmie 1-30MHz



NWT(out) -----180 ---- ---- 180 ----- NWT(inp)
|
L
C
|
GND

A to wynik dla mojej cewki zrobionej jako 6 zwojów z drutu 1.3mm o średnicy ok. 21mm i długości ok. 33mm.
Kalkulator oszacował dla tej cewki indukcyjność 0.37uH.
Pomiar za pomocą NA01, mniej więcej w układzie jak wyżej, daje dość mocny dołek rezonansu na ok. 9.7MHz a wyliczona tu wartość L to ok. 0.4uH.
Niestety, NA01 zaokrągla pomiar do dziesiątych części uH i jest w zasadzie w dolnym zakresie pomiaru L ale widać, że w ten sposób można zacząć.

L.J.

---

Witam!
Niestety, rozjechał mi się rysunek pomiarowy - szeregowy obwód LC trzeba włączyć pomiędzy masę a połączenie oporników 180 omów.

Załączam zdjęcie z pomiarów - tu NA01 z przystawką przeznaczoną właśnie do celów pomiarowych rezonansu obwodów i kwarców w układzie mniej więcej jak narysowałem wyżej z kondensatorem 680pF.

L.J.

[SQ9RFC]

No więc na co czekasz :-) - dodaj kilka kondensatorów wzorcowych na dobrej klasy przekaźnikach aby mieć pomiar dla kilku częstotliwości, trochę kodu do procka i masz to co teraz musisz robić na piechotę.

---

Zaraz ... Ty to masz już gotowe ! dopiero teraz dokładnie popatrzyłem na fotkę !!! super :-)

[SP6FRE]

Witam!

Dziękuję za radę ;-)

Nie do końca jest jak myślisz, nic nie muszę robić na piechotę.
NA01 jest w stanie podać wynik indukcyjności dla cewki z dużo większą dokładnością niż 0.1uH. Po prostu pisząc kod nie wydawało mi się użytecznym , być może niesłusznie, poszerzenie zakresu pomiarowego w dolnej jego części.
Częstotliwość pracy mierzonego obwodu rezonansowego jest określana z dokładnością ok. 100Hz co oznacza, że mógłbym, na częstotliwości 10MHz (kondensator ok. 100pF i cewka ok. 2.5uH) mierzyć L z dokładnością 1e-4uH oraz pojemność z dokładnością ok. 1.5pF. Jak nie będę miał co robić to może poprawię kod w tej cześci algorytmu. O ile wiem, to popularne, seryjnie produkowane indukcyjności zaczynają się od 0.1uH stąd takie ograniczenie w algorytmie pomiarowym.
Ciągle wydaje mi się, że ważniejsze ,niż bardzo dokadna znajomość L i C, jest znajomość częstotliwości rezonansowej tych elementów co NA01 robi z wystarczającą dokładnością.

Nie doczekałem się informacji o wzmacniaczu w klasie E więc sięgnąłem sam do sieci po wiedzę.
To bardzo ciekawa koncepcja, opisana wieloma pracami naukowymi z których wynika, po krótce, że sprawność wzmacniacza może sięgać 100%, stopnie mocy są dość proste w konstrukcji z tą uwagą, że wymagają dobrego dostrojenia do częstotliwości pracy w obwodzie wyjściowym.
Temat jest na tyle ciekawy, że zachęcam Cię do opisania swoich wyników w tej dziedzienie w oddzielnym wątku!

L.J.

[SQ9RFC]

Tak jak napisałem wcześniej - z opóźnieniem dotarło do mnie, że to już jest zrobione.
Trochę celowo nie podałem info o klasie E - jest tego cała masa w necie. To są wzmacniacze wyłącznie dla telegrafistów - a ci już powoli wymierają, ponadto są bardzo trudne do zestrojenia. Jak już kilka powtarzalnych zrobię to się pochwalę. Teraz idę w moce.
Gdy poprawisz kod o 2 miejsca po przecinku to się do Ciebie uśmiechnę o ten miernik :-)

[SP2JQR]

Są rozwiązania takich wzmacniaczy dla SSB, ale są bardzo skomplikowane: najpierw demodulacja obwiedni i częstotliwości, a potem powtórna impulsowa modulacja wzmacniacza dużej mocy tymi danymi. Naprawdę skomplikowane.