Приставка к ГСС для измерения L и С

Ю. Пахомов, Радио №6/1964, ст.53

Генератор стандартных сигналов, чаще всего типа ГСС-6, можно найти почти в каждом радиоклубе, в заводской или институтской лабо­ратории и пр. С помощью этого при­бора можно резонансным методом с достаточной для практики точностью измерять параметры элементов колебательного контура.

Имея ГСС-6, диапазон частот ко­торого 100 кГц —28 Мгц, калиброванный конденсатор переменной емкости и эталонную катушку индуктивно­сти (рис. 1), можно измерять емкости от 10пФ до 26000 пФ, индуктивности контурных катушек, дросселей и фильтров ВЧ от 1 мкгн до 25 мгн, а используя ламповый вольтметр можно измерять доброт­ность Q колебательных контуров и катушек индуктивности. Остальные параметры контура можно рассчи­тать по результатам измерений ос­новных параметров.

Принцип измерения состоит в том, что с помощью ГСС можно точно оп­ределить частоту собственного резо­нанса f₀ контура, составленного либо из неизвестной индуктивности L_x и эталонной емкости С_эт, либо наобо­рот, из эталонной индуктивности L_эт и неизвестной емкости С_х. Та­ким образом, зная две величины из трех, неизвестную можно рассчитать по формулам

Если величину эталонной емкости С_эт выбрать равной 100 пф, а индук­тивности соответственно 100 мкгн, то тогда формулы значительно упрощаются и принимают более удоб­ный для расчетов вид

Эталонная катушка индуктивности должна обладать достаточно постоян­ными физическими и электрическими параметрами, чтобы их изменение не вносило дополнительной погреш­ности. Катушку наматывают на ци­линдрическом каркасе из изоляцион­ного материала проводом ПЭВ 0,2—0,25 (или ПЭШО). Диаметр кар­каса 25 мм. Обмотка однослойная содержит 70 витков провода, на­мотанных плотно виток к витку. На каркасы диаметром 18—20 мм необходимо намотать 100 витков ука­занного провода, также в один слой. Выводы катушки следует сделать из мягкого многожильного провода дли­ной в 50—70 мм.

В качестве такого калиброванного конденсатора переменной емкости удобно использовать типовой сдвоенный конденсатор емкостью 2X500 пф, обычно применяемый в радиоприемниках. Еще лучше при­менить блок конденсаторов с УКВ секциями. На ось конденсатора надо насадить ручку со стрелкой из ор­ганического стекла. Шкалу конден­сатора можно вырезать из плотного картона, фотобумаги и пр.

Приставка к ГСС собрана на шасси размерами 120 X 220 мм. Размеры передней панели 150 X 220 мм. Для подключения ГСС и другой аппара­туры на передней панели укрепляют гнезда, зажимы или просто болты с гайками. Габариты этих деталей должны быть небольшими, чтобы не создавать заметных паразитных ем­костей. Если шасси металлическое, то гнезда или зажимы следует изо­лировать от шасси. Если же шасси выполнено из изоляционного мате риала,то заднюю поверхность лице­вой панели следует оклеить фольгой и соединить ее с зажимом «земля».

Схема приставки приведена на рис. 2.

Эталонная катушка, изготовлен­ная по приведенным выше рекомен­дациям, может иметь индуктивность, превышающую 100 мкгн. Для точной подгонки величины индуктив­ности нужно собрать схему, показан­ную на рис. 3. Контур, содержащий катушку индуктивностью в 100 мкгн, должен иметь резонанс на частоте 504 кгц, если емкость кон­денсатора равна 1 000 пф. В данном случае в качестве эталона емкости можно использовать параллельно включенные секции конденсатора переменной емкости. (500+500 пф). Индикатором резонанса служит чув­ствительный авометр, например ТТ—1, Ц—20, Ц—430 и пр. Для детектирования напряжения ВЧ можно воспользоваться любым то­чечным полупроводниковым диодом». Сопротивление уменьшает влия­ние нагрузки измерительной цепи на контур.

После того как ГСС достаточно прогрелся (не менее 1 часа), можно приступать к измерению. Предпо­ложим, что резонанс обнаружен на частоте 460 кгц, следовательно, ин­дуктивность катушки несколько ве­лика. Уменьшают число витков на 5—7 и определяют частоту резонан­са. Эту операцию повторяют до тех пор, пока не получат нужную ре­зонансную частоту 504 кгц.

В табл. 1 (L_x в мкгн, С_х в пф) приведены резонансные частоты, со­ответствующие емкостям конденса­тора от 10 до 1 000 пф. Сначала калибруют конденсатор с параллельно соединенными сек­циями. Калибровку начинают с максимальной емкости. На участке 1 000—500 пф отметки ставят через 20 пф, а на остальном участке — через 50 пф, так как он дублирован второй, более точной шкалой.

Затем удаленную от шкалы сек­цию конденсатора отключают и ка­либруют только одну переднюю(близ- кую по расположению к шкале) секцию в пределах от 10 до 500 пф через каждые 10 или 20 пф, пользуясь табл. 1. Шкала приставки приве­дена на рис. 4.

Измерение малых емкостей. Если измеряемая емкость меньше емкости калиброванного конденсатора, то ис­пользуется схема, показанная на рис. 3. Измеряемый конденсатор подключают к зажимам «С_х». Калиб­рованный конденсатор устанавли­вают на минимальную емкость. Из­меняя частоту ГСС, отыскивают ре­зонанс по максимальному показанию индикатора. После этого отключают С_х, и, изменяя емкость калиброван­ного конденсатора, вновь находят резонанс. Если резонанс обнаружить не удается, то подключают вторую секцию конденсатора. Обнаружив резонанс, определяют по шкале ве­личину введенной емкости калибро­ванного конденсатора. Емкость из­меряемого конденсатора С_х будет равна емкости калиброванного ми­нус начальная емкость приставки (около 5—-10 пф).

Измерение больших емкостей. Ес­ли емкость измеряемого конденса­тора больше 1000 пф, но меньше 25 000 пф, то емкость калиброван­ного конденсатора устанавливают равной 100 пф. Измеряемый конден­сатор подключают к зажимам «С_х». Изменяя частоту ГСС, добиваются резонанса и по щкале ГСС как мож­но точнее определяют частоту ре­зонанса. По табл. 2 (L_x в мкгн, С_х в пф) находят соответствующую этой частоте величину емкости. Ис­тинная величина емкости С равна табличной, минус введенная емкость измерительной приставки, то есть 100 пф. Если в таблице не окажется нужного значения, то искомую ве­личину емкости можно подсчитать по формуле

Пример. Требуется определить ем­кость конденсатора типа КСО. Под­ключаем конденсатор к зажимам «С_х». Стрелку калиброванного кон­денсатора устанавливаем на мини­мум. Изменяя настройку ГСС, на­ходим резонанс на частоте 815 кгц. Отключив измеряемый конденсатор Сх , вращаем ручку калиброванного конденсатора до получения резо­нанса на той же частоте (815 кгц). Положению резонанса соответствует емкость калиброванного конденса­тора в 380 пф. Следовательно, ис­тинная емкость Сх будет равна 380— 5-375 пф.

Измерение индуктивности. Приб­лиженно индуктивность до 1000 мкгн измеряют аналогично измерению ем­кости. Эталонную катушку А_эт= = 100 мкгн оключают от измеритель­ной приставки и вместо нее подклю­чают Lx . Емкость калиброванного конденсатора устанавливают рав­ной 95 пф (фактическая емкость 100 пф). Изменяя частоту ГСС, определяют резонансную частоту контура. Если она окажется выше 500 кгц, то пользуются табл. 1, а если же ниже 500 кгц — табл. 2.

Пример. Эталонная емкость калиб­рованного конденсатора 100 пф. Ре­зонансная частота контура, состав­ленного этой емкостью и измеряемой индуктивностью, оказалась равной 1,9 Мгц. По табл. 1 определяют, что этой частоте соответствует индук­тивность в 70 мкгн.

Измерение собственной емкости Со. Каждая катушка индуктивности имеет хотя бы небольшую собствен­ную междувитковую емкость Со. Наличие этой емкости вносит ошибку в определение истинной величины индуктивности катушки. В тех слу­чаях, когда необходимо знать вели­чину этой емкости, ее можно опре­делить . методом двух измерений. Для определения величины Со необ­ходимо измерить Lx на двух часто­тах, причем одна частота измерения должна быть вдвое больше другой. При втором измерении емкость ка­либрованного конденсатора изме­няют так, чтобы вторая резонансная частота отличалась от первой в два раза. После этих измерений вели­чина Со определяется по формуле:

Пример. Измеряем величину Lxс эталонной емкостью С2=480 пф. Резонансная частота 725 кгц. За­тем устанавливаем на ГСС вторую высшую резонансную частоту f1=2f2 = 725 X 2= 1450 кгц. Медленно умень­шаем емкость эталонного конденса­тора до получения второго резонан­са. Предположим, что он наступает при уменьшенной до 110 пф эталон­ной емкости. Подсчитаем величину Со:

Такой большой собственной ем­костью обладают обычно только мно­гослойные катушки.

У эталонной однослойной воздуш­ной катушки С_эт= 100 мкгн собст­венная емкость очень мала и состав­ляет примерно 1—2 пф..

Приближенное измерение С_х не учитывает влияния собственной ем­кости катушки Со на результат из­мерения, поэтому в тех случаях, когда важно знать истинную величину С_х, её подсчитывают по фор­муле: