7章:LR積分回路の簡易計算方法の検討
作成2017.05.03
矩形信号の発生
矩形信号発生器として、Arduino(アルドゥイーノ) unoを使用します。
詳細は
Arduino(アルドゥイーノ) uno
を参照願います。
矩形信号の発生スケッチ(プログラム)
//tone void setup() { tone(13, 40000); } void loop() { }
解説:
(1)13番ピンに周波数40000Hzの矩形信号を出力します。
(2)設定可能な最大周波数は65535Hzです。
(3)設定可能な最小周波数は31Hzです。
矩形信号波形データの保存
矩形信号波形データの保存は、Hantek 6022BE PC USB 2CH デジタルオシロスコープを使用します。
詳細は
Hantek 6022BEデジタルオシロスコープとAMラジオ
を参照願います。
補足説明
(1)Windows7からWindows10にアップグレード後正常動作しなくなりました。
(2)Hantek 6022BEデジタルオシロスコープを接続後、「システム」_「デバイスマネージャー」_「Hantek622BE DRIVER 2」 を更新する必要がありました。
(3)Time/divの設定と保存時の時間間隔Δtには以下の関係がありました。
No
Time/div
Δt
1
500us
1us
2
200us
1us
3
100us
1us
4
50us
1us
5
20us
0.25us
6
10us
0.125us
7
5us
0.0625us
8
2us
0.02us
9
1us
0.01us
LR積分回路
図7-1にLR積分回路を示します。
図7-1において、入力電圧はArduino(アルドゥイーノ) unoを使用し、 矩形信号の発生スケッチ(プログラム)を使用します。
矩形信号波形データはHantek 6022BE PC USB 2CH デジタルオシロスコープを 使用して保存したデータを使用します。
このデータを「V0=f(t)」とします。
図7-1において、以下の関係式が成立します。
出力電圧V1は
電流iの初期値をゼロとするならば、 di/dtが求まります。
電流iはdi/dtの積分で求まります。
電流iが決定されれば、 (7-2)式から出力電圧V1が計算できます。
これらの計算はEXCELの表計算で実行できます。
7-1.xls(LR積分回路の計算)のダウンロード
7-1.xls(LR積分回路の計算)は以下からダウンロードできます。
7-1.xls(LR積分回路の計算)をダウンロード
する。
7-1.xlsはOpenOffice 4.1.3でも問題無く動作しました。
計算結果と実測値の比較グラフ
計算結果と実測値の比較グラフを以下に示します。
周波数=40000Hz
時間間隔Δt=0.25μs
インダクタL1=4.7mH
抵抗R1=23Ω
抵抗R2=330Ω
LR積分回路の簡易計算方法の検討まとめ
(1) LR積分回路の出力電圧波形の検討において、計算値と実測値がほぼ一致することが確認できました。
(2)波形は正確な三角ではなく、曲線になっています。
(3)計算はマクロを使用しないため扱いが容易です。
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