Измерение добротности катушки на микроконтроллере

dimmich · 05.09.2009, 00:37

Изобретаю прибор для промывки форсунок. Кто не знает о чем речь - не страшно, представьте что речь идет о проверке катушки электромагнита.

Хочется предварительно знать электрические параметры форсунки и для определения дефектов обмотки, и для того чтобы определить какой скважности импульсы подавать для открытия форсунки. Обмотка у форсунок бывает разного сопротивления - от 0,8 до 17 Ом.

Приборчик этот собирать буду на каком-нибудь PIC микроконтроллере, потому что есть некоторый опыт по ним, да и в наличии имеются. Если хватит ресурсов этого микроконтроллера, то на PIC16F877A.

В теории я слабоват, но понятливый

Помогите состроить схему обвеса микроконтроллера, объясните принцип измерения добротности катушек. В качестве генератора, на основе которого будет производиться измерение, можно использовать вывод микроконтроллера? Другими словами, генератор прямоугольных импульсов для этой цели подходит?

Единственное что нашел в сети:
http://www.cqham.ru/Qmeter.htm

picavr · 05.09.2009, 13:48

Сообщение от dimmich

Изобретаю прибор для промывки форсунок. Помогите состроить схему обвеса микроконтроллера, объясните принцип измерения добротности катушек.

аха... и плату разведите, и программу напишите...

кстати.. а зачем добротность? отлавливать КЗ?
вот тут сопротивления достаточно... http://www.v3.com.ua/Djinn.html

когда то делал клон стенда "ЭНЕРГИЯ", измерял только сопротивление.

Alex__Nik · 06.09.2009, 21:51

При втягивании сердечника форсунки добротность изменяется
и это можно реально замерить вопрос ЗАЧЕМ ?
Для форсунки важными параметрами является факел распыла
и производительность
Это всё отлично видно в пробирках, бутылках и др. прозрачных
ёмкостях

dimmich · 06.09.2009, 23:07

Надеялся диагностировать дефекты межвитковой изоляции по добротности, ослабление пружины иглы (может по форме тока?). Слышал что после нескольких промывок в ультразвуке бывают межвитковые замыкания.

mikaleus · 07.09.2009, 00:45

Измерение добротности катушек можно производить несколькими способами:
1) Создаём колебательный контур, воздействуем на контур прямоугольным узким импульсом напряжения, отпускаем и колебания в контуре создают переменное напряжение, по количеству переходов через ноль можно судить о добротности контура (так работает, например, один из наборов "Мастер КИТ" по проверке межвитковых замыканий в строчных трансформаторах).
2) Воздействуем синусоидальным напряжением сравнительно звуковой частоты на катушку с последовательно включённым малым сопротивлением. На катушке измеряем напряжение (лучше с помощью измерительного усилителя измерение проводить с помощью моста), на резисторе измеряем напряжение, прямопропорциональное току через катушку. По амплитудно-фазовым соотношениям можно определить как индуктивность катушки, так и эквивалентное сопротивление. Вопрос только в том, можно ли реализовать это с помощью PIC16F877A?
3) Создаём параллельный колебательный контур, воздействуем синусоидальным током (выход источника тока). Измеряем напряжение на контуре. Если изменять частоту в некоторых пределах, то будет меняться и напряжение на контуре. Определяем частоты, где значение напряжения максимальное и где оно меньше максимального на 3 dB (в корень квадратный из 2 раз меньше) - это полоса частот. Отношение частоты к полосе частот и есть добротность контура. При использовании плёночных конденсаторов, добротность контура будет всецело определяться добротностью катушки.

Теперь есть определённые замечания вообще к поднятой Вами теме:
1) Добротность катушки с клапаном внутри будет определить трудно, так как ферромагнитный материал клапана будет вносить потери, пропорциональные частоте, пропорциональные индукции поля. Причём состояние материала может давать разброс значительно больший, чем даёт один короткозамкнутый виток из тысячи... Если возможно, то лучше всего вытаскивать из катушки клапан (честно говоря, не знаю возможно ли это конструктивно) и заменять его ферритовым сердечником цилиндрической формы (для увеличения добротности самой катушки).
2) Ультразвуком (в УЗ ваннах, провода, например, ПЭТ-155) лаковая изоляция не чистится с нормально изготовленных проводов, если, конечно, не было термоударов по обмотке (с превышением допустимой температуры провода) - тогда изоляция может отслаиваться и ультразвуком чистятся уже повреждённые участки, или воздействие агрессивных жидкостей (типа ацетона), тогда просто возможно КЗ, вне зависимости, используется УЗ ванна или нет...

NOPROBLEM · 07.09.2009, 01:09

Цитата:

состояние материала может давать разброс значительно больший, чем даёт один короткозамкнутый виток из тысячи...

Ну неправда Ваша! Короткозамкнутый виток уменьшает индуктивность в десятки раз. А изменение всякой конфигурации сплошного (не шихтованного) железа только на проценты

А вот про то, что УЗ ванна помогает сдохнуть умирающей обмотке - это точно! А с хорошим проводом она ничего не сделает.
Теперь по сути. Надо бы прежде чем прибор делать провести исследования всевозможных влияний всяких параметров на зависимость добротности от частоты. Набрать базу для разных форсунок, а после этого и делать сервисный прибор для ограниченного числа их типов. А иначе использовать измерительный мост, лучше покупной, а можно и самодельный, в ИНЕТЕ их много, даже и с печатками...

mr_kost · 07.09.2009, 09:42

Вот здесь есть интересная разработка:
http://pro-radio.ru/measure/6873/

artemaleksandr · 07.09.2009, 23:39

а что если управлять шимом и смотреть параметры токовым датчиком?
в этом случае индуктивность на ток ой как должна влиять...
ps
.. или много сегодня пива....

mikaleus · 08.09.2009, 14:49

Уважаемый Noproblem достаточно часто провожу подобные измерений с разными типами катушек, с разными материалами сердечников. Причём однотипных по способу намотки, по используемым материалам (НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ 20-50-100 Гц, 1-10 кГц).
Так вот, при измерении партии катушек индуктивности (датчик), состоящей из 900 витков, тороидальной, намотанной на ферритовом сердечнике с начальной магнитной проницаемостью 10000, о том, что обмотка имеет кз виток могу судить не из измерений индуктивности, а только после калибровки датчика (появляется дополнительная фазовая погрешность). Разброс количества витков влияет, но точность намотки на станке достаточно высокая, чтобы увидеть разброс начальной магнитной проницаемости сердечника. Это для феррита.
Для стали: изменение индуктивности сердечника зависит даже от того была ли намагничена сталь, от того как нагревался материал, причём, ещё раз подчёркиваю, сильнее чем наличие одного КЗ витка из тысячи (именно так я и написал в своём посте). При небольшом количестве витков влияние КЗ витка значительно сильнее.
Измерения проводятся как примитивными тестерами, так и мостами. Мостом действительно можно выявить КЗ виток, но при этом меняются не столько показания по индуктивности, как тангенс угла потерь (или эквивалентное активное сопротивление). Вообще это зависит от частоты измерений...

dimmich · 20.09.2009, 00:12

mikaleus, спасибо за опыт в измерениях!

Нарыл две очень интересных разработки RLC-метров. Также они измеряют тангенс угла потерь и добротность. Сделаны на основе PIC микроконтроллеров. Первая версия попроще, использует инструментальный усилитель AD820:
http://pro-radio.ru/measure/4319/
Вторая посложней, без инструментального усилителя, но синус генератор реализован на PIC + фильтр MAX293.
http://pro-radio.ru/measure/6873/
Нет у меня ни AD820 ни MAX293. Почему инструментальный усилитель нельзя заменить на обычный? Остальное всё найду. Вот только не знаю, справлюсь ли выковырять из схемы лишнее (несколько диапазонов мне явно не нужно, функции клавиатуры приспособить для тестера форсунок, правка кода микроконтроллера с целью адаптации для тестера форсунок). Также в первой схеме нравится, что один из измерительных проводов - это общий провод, пусть двойной, для компенсации потерь. Это хорошо, так как на форсунки буду подавать после измерения открывающие ее импульсы относительно общего провода.