使用晶体管和电流表来测量电感

设计idea 2018-03-22 6856

描述

双极结晶体管将电流从较低电阻的发射极转移到较高电阻的集电极。您可以使用此属性来测量电感，方法是在发射器中连接串联电感/电阻电路，并对晶体管施加足够长的时间，以使电流达到至少5个LR时间常数的最大值。当晶体管的关断时间等于其导通时间，但仍然被硅二极管偏置时，LR电流指数地向0A衰减。使用晶体管的电流源特性，您可以测量该电流而不会阻碍LR电路中的衰减过程。

LR电路的瞬态分析表明，如果在关断时间内，LR电路的电流降低到足够低的值，例如5％或更低，那么对于导通时间加上关断时间，平均电流直接成比例到电感的值。您可以使用定时开关电路控制通过晶体管和LR网络的电流。
电感测量

在一个电感测量电路（图1）中，NE555作为一个非稳态多谐振荡器振荡器进行连接，产生频率约为46 Hz，230 Hz，2.3 kHz和23 kHz的占空比约为50％的方波，具体取决于量程选择开关的位置。这些值对应于高达2.5H，500 mH，50 mH和5 mH的全量程电感测量范围。该方波交替地通过一对CD4011NAND逆变器切换四个四路封装的 CD4066开关，使得在接通时间期间，当S 1和S 4断开时，S 2和S 3闭合，并且在断开期间S 2当S 1和S 4打开时，S 3打开。

在开始时，S 2和S 3 闭合，从5.5V电源导轨偏置Q 1导通，二极管和仪表通过S 1和S 4断开。在待测电感中的电流LX在电阻确定后指数性地达到最大值后，开始关闭半个周期。S 2和S 3 断开以消除5.5V偏压，并且S 1 和S 4接近将仪表插入集电极电流路径，并在Q 1基极上放置一个小的二极管压降偏置电压。

通常情况下，二极管的偏置电压是有点太低保持Q 1上。作为LX保持初始电流，然而，它的驱动器的发射极负暂时保持Q 1的电流衰减过程中上。大部分的指数衰减LR电流流过集电极到仪表，和一小部分流过所述基部和所述偏压电阻RB，这取决于在Q 1的电流增益。由于仪表指针的机械阻尼，仪表在整个开关周期内响应当前的平均值。在这个简单的电路中，仪表偏转与电感成正比。随着该值图，在测量5 mH量程选择的5 mH电感时，仪表指示大约满量程100μA。

在关断时间结束时，通过电感的电流几乎为0A。本附录显示了电流波形和其他详细信息，例如计算高电感电阻和仪表比例因子。

编辑说明：

该NE555高输出出现比指定的有效逻辑1电压为稍低CD4011，但仍远高于切换阈值，并且驱动零负载电流。

仪表的电阻没有指定，作者使用了一个移动指针长凳VOM。数字仪表可能无法正常工作，除非它具有平均脉冲信号的能力。

Q 1的偏差正好低于阈值。虽然数据手册显示 1N4148二极管的正向压降通常比2N3904 V BE低，但在t期间，某些二极管和晶体管的组合可能会使晶体管导通OFF并导致额外的仪表偏转。可能需要手动挑选这些组件。

请记住在CD4011四通道NAND封装的其余部分接地任何未使用的输入引脚。

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