Genaues Induktivitätsmessung mit Mikrocontrollern: Methoden & Techniken

Induktivitätsmessung mit Mikrocontrollern

Technologische Fortschritte im Mikrocontroller-Design ermöglichen die Messung einer breiten Palette elektrischer Induktivitäten, und die meisten Mikrocontroller umfassen auch Auto-Ranging-Funktionen. Induktivitätsablesungen hängen von der verwendeten Messmethode ab. Die Messung von Induktivität mit Mikrocontrollern beruht derzeit auf drei Methoden: der Strom-Spannungs-Methode, der Brücken- und Differenzmethode sowie der Resonanzmethode.

Induktivität

Spulen sind elektrische Schaltungselemente, die aus Zwei- oder Vierpolnetzwerken bestehen, die magnetisieren, wenn Strom durch sie fließt. Induktivität ist ein elektrischer Parameter mit einer physikalischen Dimension und einem Referenzstandard. Ihre Messeinheit wird Henry (H) genannt. Alle elektrischen Leiter haben Induktivitätseigenschaften, die als Selbstinduktivität für einzelne Leiter oder als gegenseitige Induktivität für mehr als zwei Leiter beschrieben werden.

Mikrocontroller

Im Allgemeinen sind Mikrocontroller multifunktionale, universelle Geräte, die entweder die ausgelöste oder zyklische Messung zusätzlicher induktiver Parameter wie Widerstand, Kapazitätsverlust und Qualitätsfaktoren erleichtern. Sie sind auch in digitalen Messsystemen funktionsfähig. Mikrocontroller enthalten einen Nulltaster, der die anfängliche Leitfähigkeitskapazität zurücksetzt, um eine genaue Endablesung zu gewährleisten, die auf dem LCD-Bildschirm angezeigt wird.

Mikrocontroller-Betrieb

Mikrocontroller sind optimal darauf ausgelegt, fehlerverursachende Faktoren bei Messungen wie Verzerrungen und Streukopplungen zu reduzieren. Es sind jedoch weiterhin Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, um eine zusätzliche Kopplung der gemessenen Spule an die Umgebung zu verhindern. Die Sicherstellung einer richtigen Verbindung zwischen der Spule und dem Mikrocontroller sowie die richtige Betriebsfrequenz sind wichtig für genaue Ablesungen.

Messmethoden

Alle Spulen verwenden die Strom-Spannungs-Methode, die auf der Auswertung von entweder Phasenwinkeln der Impedanz oder Übertragung basiert, unter Verwendung spezieller Gleichungen. Brücken- und Differenzmethoden verwenden ausgewählte Referenzwerte aus einer Brückenschaltung, um die Differenzspannung auf Null zu reduzieren, was automatisch oder manuell erfolgt. Dies verursacht breite Frequenzbänder, kleine Fehler und hohe Auflösungen. Die Resonanzmethode beinhaltet die Anwendung einer Reihenschaltung oder Parallelschaltung aus einer Brückenschaltung oder einem Zwei-Port-Netzwerk.