Cara Mengukur Induktansi dan karakteristik lain dari Coil atau Induktor
Artikel ini akan memberikan saran praktis dan teoretis tentang cara mengukur induktansi kumparan atau induktor. Meskipun artikel tersebut akan mengacu pada fungsi dan spesifikasi berdasarkan LCR Meter Hioki dan penganalisa impedansi yang tercantum di bawah ini, sebagian besar saran dapat diterapkan pada produk serupa juga.
Tabel 1: Aplikasi Penggunaan Produksi Massal
| Model | Frekuensi Pengukuran | Fitur |
|---|---|---|
| IM3533 | DC, 40 Hz hingga 200 kHz | Fungsi koreksi suhu Rdc |
| IM3536 | DC, 4 Hz hingga 8 MHz | Model standar, penganalisa berkecepatan tinggi, sangat stabil, dan hemat biaya |
| IM7581 | 100 kHz hingga 300 MHz | Pengukuran kumparan berkecepatan tinggi untuk frekuensi tinggi |
Tabel 2: Penelitian dan Pengembangan
| Model | Frekuensi Pengukuran | Fitur |
|---|---|---|
| IM3570 | DC, 4 Hz hingga 5 MHz | Sapuan frekuensi dengan mode penganalisa |
Sebelum kita mulai... masalah intinya
Sebelum kita masuk ke cara mengukur kumparan atau induktor, ada satu perbedaan penting dari jenis kumparan yang harus ditangani—"masalah inti", bisa dikatakan. Diskusi ini penting karena jenis koil yang mengacu pada inti memiliki pengaruh yang pasti pada pengukuran. Gulungan mungkin tanpa biji (memiliki "inti udara" atau inti yang terbuat dari bahan non-magnetik), atau mungkin memiliki inti yang terbuat dari bahan magnet seperti ferit atau besi. Saat mengukur induktansi, mengetahui jenis inti penting karena besarnya arus yang mengalir melalui kumparan akan mempengaruhi induktansi kedua jenis tersebut secara berbeda.
Contoh pengaturan pengukuran
Di bawah ini adalah contoh pengaturan meteran LCR saat diatur secara manual untuk mengukur induktansi kumparan biasa. (Pengaturan optimal akan bervariasi koil demi koil.)
Tabel 3: Pengaturan pengukuran
| Parameter | Ls, Q, Rdc |
|---|---|
| Frekuensi | Frekuensi resonansi sendiri atau kurang |
| bias DC | OFF (tidak dapat mengukur saat pengaturan ON) |
| Tingkat sinyal | Mode CC (arus konstan), arus pengenal atau kurang |
| Rentang pengukuran | MOBIL |
| Kecepatan | LAMBAT2 |
| mode Z rendah | MATI |
Mengatur frekuensi pengukuran
Fenomena resonansi LC dengan induktansi kumparan itu sendiri dan kapasitansi parasit dikenal sebagai resonansi sendiri. Frekuensi di mana resonansi diri terjadi dikenal sebagai "frekuensi resonansi diri". Saat mengevaluasi koil, pastikan untuk mengetahui frekuensi resonansi sendiri dan ukur L dan Q pada frekuensi yang cukup rendah dari frekuensi resonansi sendiri. Frekuensi ini dapat ditentukan dengan benar-benar melakukan pengukuran dan menemukan rentang frekuensi di mana garis datar induktansi (lihat Gambar 1).
Impedansi kumparan, yang secara umum meningkat dengan frekuensi, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Z = j2πfL
Untuk mengukur induktansi secara efisien sambil memvariasikan frekuensi, atur rentang pengukuran ke AUTO. Namun, cara terbaik untuk mengukur induktansi dengan tingkat presisi yang lebih tinggi, atur frekuensi dalam rentang frekuensi tersebut di mana induktansi konsisten.
Mengatur level pengukuran saat ini
Arus pengukuran dapat dihitung dari tegangan terminal terbuka, impedansi keluaran instrumen, dan impedansi target pengukuran. Untuk menghitung ini, seseorang dapat menggunakan perkiraan impedansi kumparan.
- *1: Impedansi keluaran bervariasi tergantung pada model Pengukur LCR dan apakah mode presisi tinggi dengan impedansi rendah telah diaktifkan. Silakan lihat spesifikasi produk dalam instruksi manual.
Yang juga penting adalah mengatur voltase pengukuran agar arus pengenal koil tidak terlampaui.
Saat mengukur kumparan yang menunjukkan ketergantungan arus (yaitu kumparan dengan inti magnet), seseorang harus menyetel instrumen untuk mengeluarkan tingkat arus sedemikian rupa sehingga inti magnet tidak jenuh. Seseorang dapat menentukan level arus yang tepat dengan, sekali lagi, sebenarnya mengukur induktansi — tetapi kali ini memvariasikan level saat ini. Level saat ini di mana garis datar induktansi, sekali lagi adalah level yang harus digunakan.
Saat mengukur koil yang tidak menunjukkan ketergantungan arus (yaitu koil udara atau koil non-magnetik), disarankan untuk menyetel instrumen ke level arus dengan akurasi terbaik. Untuk seri IM3500, akurasi terbaik dicapai dengan pengaturan 1 V mode V. Dengan seri IM7580, level sinyal pengukuran yang disetting dengan akurasi terbaik adalah +1 dBm.
Saat mengukur kumparan dengan inti magnet atau kumparan dengan arus pengenal rendah, mode CC (arus konstan) seri IM3500 nyaman digunakan. Arus pengukuran dikendalikan melalui software sehingga tetap konstan.
Memilih Ls atau Lp
Secara umum, mode rangkaian ekuivalen seri (Ls) digunakan saat mengukur elemen impedansi rendah (sekitar 100 Ω atau kurang), dan mode rangkaian ekuivalen paralel (Lp) digunakan saat mengukur elemen impedansi tinggi (sekitar 10 kΩ atau lebih besar). ). Gambar 4 memberikan gambar ball-park sirkuit ekuivalen mana yang akan digunakan (ketika faktor disipasi koil D cukup kecil). Jika mode rangkaian ekuivalen yang sesuai tidak jelas, misalnya saat mengukur sampel dengan impedansi dari sekitar 100 Ω hingga 10 kΩ, hubungi produsen komponen.
Gambar 4: Impedansi menurut frekuensi
Kumparan induktansi rendah: Rp dapat diabaikan karena impedansi rendah. Pilih mode rangkaian ekuivalen seri.
Koil induktansi tinggi: Rs dapat diabaikan karena impedansi tinggi. Pilih mode rangkaian ekuivalen seri.
Sebuah induktor akan berperilaku seolah-olah rugi-rugi tembaga belitan Rs dan rugi inti Rp telah dihubungkan ke induktor ideal L. Reaktansi kumparan ideal (XL) dapat dihitung sebagai berikut: XL = j2πfL. Meskipun tergantung pada besarnya Rs dan Rp, secara umum dapat dinyatakan bahwa kumparan induktansi rendah ditandai dengan XL kecil, yang memungkinkan impedansi ketika Rp dan L ditempatkan secara paralel diperlakukan sebagai kira-kira setara dengan XL. Rs tidak dapat diabaikan karena Ls kecil, penyetelan dapat dianggap sebagai rangkaian ekuivalen seri. Sebaliknya, ketika impedansi tinggi, Rp tidak dapat diabaikan tetapi Rs dapat diabaikan, sehingga penyetelan dapat dianggap sebagai rangkaian ekuivalen paralel.
Mengukur Rdc
Dalam evaluasi koil, induktansi L, faktor kualitas Q, dan resistansi DC Rdc diukur. Instrumen seperti IM3533 dan IM3536 dapat mengukur L, Q, dan Rdc tanpa perlu menggunakan perangkat lain. Setelah mengukur L dan Q dengan sinyal AC, mereka mengukur Rdc dengan sinyal DC (lihat Gambar 5).
*(Rs dan Rp tidak sama dengan Rdc. Rs dan Rp adalah nilai resistansi yang diukur dengan sinyal AC. Mereka termasuk komponen seperti kerugian koil dan resistansi belitan, yang meningkat karena efek kulit konduktor dan efek kedekatan.)
Ketika bahan belitan memiliki koefisien suhu yang besar, Rdc akan bervariasi dengan suhu. IM3533 memiliki fungsi koreksi suhu untuk Rdc.
Mengatur waktu tunda
Untuk mengurangi kesalahan pengukuran selama pengukuran Rdc, Hioki LCR Meter menggilir tegangan yang dihasilkan dan mematikan untuk membatalkan offset internal (fungsi penyesuaian DC). Lihat Gbr.6 .
Ketika tegangan yang diterapkan ke induktor berubah, resistansi keluaran dan resistansi seri dan induktansi ekuivalen induktor menyebabkan fenomena transien (lihat Gambar 7). Tetapkan waktu tunda yang cukup lama selama pengukuran Rdc untuk memastikan hasil pengukuran tidak terpengaruh oleh fenomena ini. Nama yang diberikan untuk pengaturan waktu tunda bervariasi menurut model, seperti halnya waktu pengukuran. Untuk informasi lebih lanjut, silakan lihat manual instruksi untuk model yang ingin Anda gunakan. Jika Anda tidak yakin dengan waktu tunda yang sesuai, atur dulu waktu tunda selama mungkin. Kemudian secara bertahap persingkat waktu tunda sambil memverifikasi bahwa nilai terukur tidak menunjukkan variabilitas apa pun.
Karakteristik superposisi DC
Salah satu jenis karakteristik kumparan adalah karakteristik superposisi DC, yang menunjukkan sejauh mana penurunan induktansi relatif terhadap arus DC. Ini menjadi item evaluasi penting untuk kumparan yang digunakan dalam rangkaian yang menangani arus besar seperti rangkaian catu daya (lihat Gambar 8). Meskipun LCR Meter seperti LCR Meter Hioki memiliki fungsi aplikasi tegangan bias DC, mereka tidak dapat menerapkan arus DC yang diperlukan untuk melakukan pengukuran ini karena fungsi ini dirancang untuk digunakan dalam mengukur kapasitor. Untuk menempatkan sinyal DC, gunakan DC Bias Current Unit 9269 (atau 9269-10) dan catu daya eksternal, atau buat sirkuit Anda sendiri untuk tujuan tersebut.
Akhirnya
Dengan cara ini, ada banyak faktor dan latar belakang pengetahuan yang diperlukan untuk mengukur karakteristik listrik kumparan atau induktor. Kami harap artikel ini bermanfaat bagi pembaca dan mengajak mereka untuk bergabung Hioki dalam memajukan teknologi demi masa depan yang lebih menguntungkan dan berkelanjutan.
