前号、前々号と2回に分けて簡易インダクタンスメータの製作を掲載しました。回路中のLC共振回路のCにはポリバリコンを使い、ポリバリコンの容量を可変することで共振点を見つけインダクタンスを求める方法でした。今回は視点を変え、バリコンを使わず、固定コンデンサと被測定インダクタ(コイル)でLC共振回路を作り、その回路に供給する信号の周波数を連続可変してインダクタンスを求めてみます。

インダクタンスを測定する構成図

図1は、前号でも示したLC並列共振回路を用いた簡易インダクタンスメータのブロック図です。発振回路で作った高周波信号を分周回路を通してLC共振回路に加えます。LC共振回路が入力された高周波信号に共振すると、共振回路のインピーダンスが高くなる特性を利用して後段のメータを振らせています。

図1 前号で製作した簡易インダクタンスメータのブロック図

このとき、並列共振回路を構成する被測定コイルのインダクタンスをL(H)、それに並列に接続されたコンデンサをC(F)とすると、共振周波数は公式(1)で表されることを先の記事でも紹介しました。そして(1)式よりコイルのインダクタンスを求める式に書き換えたものが下に記載した(4)式です。

コイルのインダクタンスは、(4)式より共振回路に加える周波数の2乗に反比例することが分かります。先の簡易インダクタンスメータでは、共振回路に加える信号は、10MHzの水晶で作っていました。その10MHzの信号を並列共振回路に加え、バリコンの容量を可変することで共振回路を作っていました。仮に印加する信号の周波数を10MHz、コンデンサの容量を500pFとすると(4)式より、被測定コイルのインダクタンスは0.5µHと算出できます。

もっと大きなインダクタンスとしたい場合は、(4)式より周波数f₀を下げる必要があります。このように広帯域に連続可変できる信号をLC共振回路に供給する信号源とすることができれば、バリコンを使わずCを一定としてインダクタンスを求めることができるはずです。この考えをブロック図にしたものが図2です。

図2 ファンクションジェネレータを発振回路に使った簡易インダクタンスメータのブロック図

ファンクションジェネレータの周波数とインダクタンスの関係

図2のブロック図で、Cを500pF一定とし、ファンクションジェネレータの出力周波数を100kHzから9MHzまで変化させたときの被測定コイルのインダクタンスの値を図3に表しました。

表の見方として、被測定コイルをLxの端子に接続します。ファンクションジェネレータの出力周波数を可変して、例えば100kHz付近で表示回路のメータがピークを示したとすると、そのコイルのインダクタンスは、約5mHであると分かります。仮に100kHzと200kHzの間の周波数でメータがピークを示したとすると、表ではインダクタンスはだいたい5mHから1.25mHの間であることは分かりますが、正確なインダクタンスは分かりません。このときは、上の(4)式に各値を代入することで筆算ですが正確なインダクタンスを求めることができます。

図3 ファンクションジェネレータの周波数と被測定インダクタンスの関係

ここまでは、前回の製作をもとに理論的な説明であり、実際の製作は次号となります。

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