Circuit de masura. Oscilatorul LC

Circuit de masura. Oscilatorul LC

1 Formule de calcul a bobinelor si condensatoarelor

Pentru determinarea valorii unui condensator sau a unei bobine prin metoda indirecta de masurare a frecventei unui circuit LC paralel utilizeaza formula urmatoare:

    (4.45)

De observat faptul ca in formula exista trei variabile cu ajutorul carora sa putem jongla: f,L,si respectiv C. Daca stim valoarea a doua dintre cele trei variabile, prin calcul matematic o putem determina pe cea de-a treia.

Sa zicem ca vrem sa determinam valoarea unei bobine, cu inductanta acesteia x.

Montam bobina intr-o conecxiune de tip paralel cu un condensator de capacitate cunoscuta, de preferat de buna calitate, cu pierderi mici. Masuram cu un frecventmetru frecventa semnalului generat la bornele circuitului, si mai apoi prin calcul determinam valoarea inductantei x.

De cele mai multe ori aceasta procedura nu ofera rezultate multumitoare si prin urmare se urmaresc pasii:

f₁ = - determinata in urma masuratorilor/ calculelor: 503.271Hz (4.46)

f₂ = - trebuie pus in prealabil C de calibrare care poate fi acelasi si la Cx si Lx.

f₃ = , respectiv     (4.48)

De unde rezulta:

[ ()-1][ ()-1]( ) (4.49)

Pasi de urmarit:

1. Salveaz o variabila f₁ si initializeaza cu valoarea 503 271 determinata in urma masuratorilor.
2. In urma operatiei de calibrare preiau valoarea si o salvez in variabila f₂ ( definite si initializata ca f₁).
3. In urma operatiei de masurare se salveaza f_3, o variabila destul de complicata care solicita multe resurse, ingreunand sistemul de calcul

De unde rezulta ca vom aplica alt sistem de calcul prin egalarea celor doua variabile:

f₁ =     => f₁ = =>L = (4.50)

f₂ =     => f₂ = => L = (4.51)

Din cele doua relatii rezulta:

C + Cx = C    Cx = C -C = (-1)C    (4.52)

Analog : Lx = [-1]L C = 1nF = 1000pF; L = 100μH = 0.1mH (4.53)

Solutie evident mai usor de implementat.

2 Oscilator realizat cu integratul LM311

Schema de baza a oscilatorului este clasica si foloseste circuitul comparator LM311. Cand se doreste masurarea unei inductante prin comanda de 1L pe intrarea LC-SW se inchid contactele deschise de releul LC-REL si inductanta necunoscuta Lx, masurata cu valoarea etalon L, este montata in paralel cu capacitatea de 1nF a condensatorului C₁ si conectata la circuitul din figura urmatoare.

Fig.1 Fig.2

La momentul initial cand se alimenteaza circuitul si C = 10μF este descarcat ( Uc = 0V) schema echivalenta a circuitului va fi cea din figura 2.

Deoarece R5>>R3 ( aproape 5 decade) capatul inferior al lui R4 este "tras" la masa. Prin urmare Vcc = Vcc. Intrucat Ud>0 rezulta T de pe iesirea circuitului inversor este blocat si Vb = Vout = Vcc, foarte mic si C incepe incarcarea.

Odata inceputa incarcarea condensatorului C = 10μF, potentialul pe capatul inferior al rezistorului R4 creste, pana la valoarea ½ Vcc, cand practic R4 va fi si suntata. In situatia in care U_c>1/2V_cc = , T de pe intrarea circuitului inversor se satureaza de unde rezulta U_b = V_out = 0. ce se descarca rapid la "0V" si revine la 1/3 V_cc, cand practice procesul se reia.

La alimentare considerand condensatorul ca o conditie initiala, tensiunea la pinul 2 a circuitului integrat (intrarea inversoare) este 2,5V. In aceasta situatie pragul de tensiune de la intrarea neinversoare este mai mare decat cel de la intrarea neinversoare producand comutarea iesirii (P7) la 5V. Ca urmare condensatorul C1 se va incarca cu un curent constant (Vcc/R1), pana cand valoarea tensiunii la bornele sale va fi egala sau mai mare de 2,5V, moment la care iesirea va comuta pe nivelul logic 0, producand un regim tranzitoriu a circuitului oscilant la sfarsitul caruia se va obtine rezonanta; frecventa de oscilatie (de rezonanta) va genera un semnal dreptunghiular la iesirea circuitului comparator. Semnalul de iesire este reintors in circuit prin R7, C5, care au rolul de a sustine oscilatiile.