MEDIDOR SENCILLO DE INDUCTANCIA.

Parte 1. Medida con un equipamiento básico.

Si no se dispone de un caro equipo de medida de inductancia, el circuito de la figura 1 ofrece un método alternativo y simple de medida. Esta aplicación incluye la forma de verificar si los valores de un inductor hecho por nosotros mismos están dentro de los valores de diseño, así como la caracterización de algunas propiedades de núcleos magnéticos que podamos tener de reciclar ( " from junk box " ). El circuito comprende dos amplificadores de emisor común que forman un flip-flop acoplado de no saturación. Un flip-flop es un circuito electrónico capaz de almacenar dos estados posibles, encendido o apagado.

Fig. 1. Esquema del oscilador. Esquema en pdf.

Se puede utilizar cualquier transistor de pequeña señal para radiofrecuencia RF con una frecuencia de corte de que ronde los 500 MHz. Esto no es crítico pero si se pretenden medir inductancias por debajo de 10 uH deben usarse estos dispositivos para mantener en la medida de lo posible la linealidad y la precisión. Por encima de 10 uH no tenemos límite teorico. La frecuencia de funcionamiento es mayor cuanto menor sea la inductancia. Para un valor de por ej. 100 uH ( micro Henrios ) la frecuencia de oscilación está en torno a 500 kHz - 600 kHz. La salida se debe conectar a un frecuencímetro de baja capacitancia de entrada y alta impedancia o a un osciloscopio. En caso de no disponer de estos elementos más abajo describo la manera de medir la frecuencia con la tarjeta de sonido de un ordenador. Esto sin embargo limita el rango de medida, pero se puede incrementar intercalando un prescaler ( divisor de frecuencia ).

Fig. 2. Montaje. Usad conexiones lo más cortas posibles

Fig. 3. Señal obtenida en el osciloscopio.

 

Se ha probado una inductancia comercial de 1 mH y 5% de precisión. Los colores del cuerpo son de izquierda a derecha: rojo, negro, marrón y dorado. Según este valor eso quiere decir que el fabricante garantiza un valor real comprendido entre 0,95 mH y 1,05 mH. Con esto tenemos una referencia para determinar de forma aproximada la precisión de esta medida. Midiendo con el osciloscopio he optenido un valor de 21.5 us de periodo, esto me da una frecuencia de 45511 Hz. La inductancia se calcula con la siguiente ecuación:

L = 50 / frecuencia de oscilación

Obtengo de resultado 1.075 mH que es un error de 7,5 %. Hay que tener en cuenta que las resistencias empleadas tienen un valor del 5% y que el osciloscopio mide frecuencias con una precisión baja. Sin embargo, he optenido valores más precisos que el que me suministra mi tester, luego es una medida a efectos prácticos buena.

Fig. 4. Valor dado por el tester con un error grande.

El circuito se puede mejorar fácilmente incluyendo resistencias del 1% de precisión y midiendo la frecuencia con un frecuencímetro. Cualquier frecuencímetro de gama media baja puede medir la frecuencia con una precisión del 0,1% o menor. Por lo tanto, se pueden conseguir medidas de inductancia con una precisión del 2% o menor. Esto es mejor que la precisión de medida de tensión alterna de cualquier tester normalito lo cual no está nada mal puesto que se están midiendo inductancias de forma indirecta.

Mientras que la resistencia del bobinado de los inductores bajo prueba no supere los 70 ohmios, el circuito funcionará perfectamente. El circuito puede medir prácticamente todos los bobinados de secundarios de transformadores así como reactancias de lámparas etc, puesto que suelen tener una resistencia bastante baja.

Debemos alimentar el circuito con una pila recargable de Niquel Cadmio o Niquel Hidruro de 1,2 V. Estas baterías tienen una curva de descarga bastante plana, lo que las hace ideales para mantener una tensión lo más constante al largo del tiempo. A esto añadimos que el consumo del circuito es despreciable ( 6 mA ), luego la pila puede durar muchísimo tiempo y la precisión mantenerse alta.

Fig. 5. Midiendo la inductancia del primario.

Fig. 6. La forma de onda prácticamente no varía.

En la figura 5 y 6 se pueden ver las pruebas de la medida de la inductancia del primario de un transformador de microondas de una potencia de 700 W. Como se aprecia la forma de onda ha variado muy poco, lo que indica una buena linealidad del circuito y un ancho de banda alto. Con mi tester he obtenido un valor de 0,28 Henrios y con el medidor un valor de 0,32 Henrios ( midiendo la frecuencia con el osciloscopio ). Teóricamente podríamos medir hasta 5 Henrios usando la medida de la frecuencia ( equivaldría a 10 Hz) , pero a partir de este valor tendremos que medir el periodo en lugar de la frecuencia y podremos medir tranquilamente valores tan elevados como 100 Henrios o más con una gran precisión.

Parte 2. Medida usando la tarjeta de sonido de un ordenador.

Si no se dispone de frecuencímetro u osciloscopio podremos medirlo usando la tarjeta de sonido de un ordenador como osciloscopio-frecuencímetro. Con esto obtendremos valores más precisos. Puesto que la señal que entrega el oscilador tiene una amplitud baja ( 300 mV pico-pico ) es necesario intercalar una etapa intermedia separadora, que tenga una capacitancia de entrada baja ( decenas de picofaradios ) y una alta impedancia ( megaóhmios )para evitar que se cargue el oscilador y falsee la medida. Esto se consigue fácilmente con un amplificador operacional LM358 montado en buffer seguidor de tensión. El osciloscopio virtual se llama Bip Oscilloscope y podéis descargarlo aquí. Se tiene que montar a la salida del oscilador el siguiente montaje:

Fig. 7. Esquema del buffer seguidor de tensión. Esquema en pdf.

Conectamos con un cable a la entrada de línea de la tarjeta de sonido. Podemos usar un cable de unos viejos auriculares. Obtenemos los siguientes resultados.

 

Fig. 8. Oscilograma usando Bip Oscilloscope.

Fig 9.Oscilograma real.

 

Los controles del Bip Osciloscope y los controles del volumen de la tarjeta de sonido deben ser ajustados para que no distorsione ni recorte la forma de onda. Deberíamos de obtener una onda como la de la figura 8 si todo está bien ajustado. Después simplemente leemos la frecuencia que viene justo debajo, dentro del cuadro cuadriculado y voila, calculamos la inductancia de la bobina. Según Bip Oscilloscope la frecuencia es 158 Hz, lo que nos da 0,316 Henrios, valor muy cercano y más exacto que el obtenido anteriormente.

El ancho de banda de la tarjeta de sonido es de tan solo 20 kHz, lo que limita el margen de medida. En cuanto a los transistores de de RF cualquiera de los siguientes servirá: BF494, BF198, BF422, BF423, o cualquier transistor de radio frecuencia RF de la banda VHF / UHF.