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Lメーターを作る

nHオーダーのインダクタンスを計測しようとして手持ちのLCテスターでは範囲外なのに気付き,クラップ発振回路で計測や購入したLCメーターLC100-Aで試したが上手くいかない

本来の目的とは異なる横道のため簡単に済ませるつもりが,正確な装置があっても良いということと面白くなってきたので自作を試してみることにした

作製するものはキャパシタンス計測はLCテスターで問題ないのでインダクタンスのみ計測できるLメーターにする

原理は,https://www.zea.jp/audio/lcm/lcm_01.htm を参考にした

問題となるのが発振回路で正弦波を作っていたのを(要はデジタルの方が簡単ということで)矩形波にする

いろんなサイトを参考に調べたところ,コンパレータIC「LM311」を使ったものか,アンバッファインバーター「74HCU04」を使ったものがある

どちらも手持ちにないので困ったが「LM393」でも大丈夫だろうと試行してみたところ問題なく発振できた

WS_202111202_01.png

低周波数だと綺麗な矩形波が出る

IMG_20211202_140805.jpg

1MHz位になると波形は崩れるが問題はない

IMG_20211202_141305.jpg

ここでL1とC3を変更して最高周波数を調整する

計測するコイルのインダクタンスの値により計測周波数が下がることになるので,周波数カウンタの最大と精度により計測できる範囲が決まるためである

実際,調整したのはL1で,47μH(616kHz~1MHz),100μH(436~767kHz),330μH(416~237kHz),10μH(高周波数すぎる)1mH(低周波数すぎる)と試行してみて100μHを選択

IMG_20211202_162726.jpg

周波数カウンタがあるので,この状態でもCalcと組み合わせて正確なインダクタンスを算出することができる

WS_202111202_02.png

基板化し更にAVRで周波数カウンタを追加できればとスペースを考えて配置

IMG_20211203_200008.jpg

周波数カウンタは,http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-244.html を参考に「Arduino Frequency Counter Library」を利用

サンプルを動作させてみて問題ないことを確認

IMG_20211204_200024.jpg

矩形波でないと動作しないとのことなのでオシロで確認してみると矩形波のように見えるので大丈夫そうだ

IMG_20211203_195940.jpg

実際に確認してみると精度も問題ない

IMG_20211203_200325.jpg

後は考えているUIをプログラミングして完成となる

下肢閉塞性動脈硬化症

  • 2021/12/01 11:00
  • カテゴリー:未分類

難しい病名だが,ようするに脚の動脈の途中が詰まり足に血液が流れにくくなる症状(静脈の場合は別名)

11/30にカテーテル治療し完治(中なので)しようとしている(29日入院,1日退院)

折角体験したので辛かったところなど記載する

カテーテル治療はカテーテルと呼ばれる細い管を腕か脚の血管から通し狭くなった血管を風船で膨らませステントで補強する治療法で手術自体は辛いものではない

  • 麻酔はカテーテルを挿入する部分だけ(その挿入部分の血管が痛いけど)
  • 手術中の痛みなど苦痛があれば伝えられる
  • 手術時間は1時間程(拙者の場合は1.5H)
  • 麻酔がないため意識もあり自由であるけど体は動かせない(動かすのはまずいと思う)
  • 手術台は狭い(1人乗る幅しかない)
  • 周りは最先端の装置ばかり(血管をCT投影しながらの手術なので理解できる,イージス艦の様なレーダーが2つ円で迫ってくる→3Dのためだね)

術後,拙者の場合,腕からカテーテルを入れたので腕の血管の止血を行うことになる

この時,使用される止血器が辛い

IMG_20211130_182616.jpg

圧を掛けて出血しないようにするのだが指先に血が流れないため手が冷たくなり腕が利かなくなる

段々と出血具合を診て圧を下げていくので(人によるが)1時間位で大丈夫の場合が多いらしい(だが)

拙者の場合,止血具合が進行せず,結果的に約20時間止血器をつけっぱなしとなる(当然ながらまともに眠れない事態に)

IMG_20211201_072241.jpg

約20時間後,止血器が取れたが血糊が凄く,腕はまったく動かせない程になっていた

2時間後には痛みはあるものの(なんとか)動くようになり車の運転はできたので自宅へ戻る(ATじゃないと無理だったかな)

1日経過後,痛みは残るが自由には動かせる程度,内出血は(今に消えるけど)まだある

IMG_20211202_192926.jpg

(内出血は12/20頃ようやく消え,痛みもほとんどなくなる)

以下は初期から経過など

初期症状

症状がに気付いたのが2か月前で,3Fまで階段を昇ろうとして足の異変に気付く

若くないので階段を昇ると辛いのは誰もが同じであるが息切れするのではなく脚が重くなり股や腰に痛みが生じた

腰でも悪くしたのかと当初は思いつつ,月一で薬を処方していただいている内科で伺ってみると血管閉塞の疑いがありABI検査を行い,左足に問題ありが判明し大病院にて血管検査を指示された

ABI検査:両手両足首に血圧計を巻き四肢の血圧を同時に測り,ABI(足関節上腕血圧比)とPWV(脈波伝播速度)を測定

血管異常でも解決しない症状があることから整形でも確認したところ左足の神経圧迫が椎間板で起きている判明(こちらはリハビリテーションで痛みを和らげるしかないようだ)

外科治療

紹介された(行きつけの大病院の)外科で治療

CTにて(造影剤)血管検査し3D映像で見せてもらったところ腰あたりの左足血管の途中で詰まりが判明

詰まっている場所や進行によって治療が異なる旨の説明を受けた

  • 人工血管で繋ぐ手術
  • 血管のバイパス手術
  • カテーテル治療(手術ではある)

CT画像の確認と追加のエコー検査にてカテーテル治療が可能であることが判る

カテーテル治療以外は外科となり切る手術が必要で回復まで日数が掛かる

これがひと月前となる

そして,カテーテル治療日は病院側や医師の都合もあり治療日は11/30となる

内科治療

血管治療のCT検査であったのだが,なんと大腸のポリープが見つかる

急遽,内科へ通知され内視鏡による検査を行う(この時,本心それなりの覚悟があった・・・)

11/4 大腸内視鏡にて2つのポリープの切除(1個は20mm以上あった)

後日・・・悪性でないことを通知される・・・生きたね(ってホント思った)

カテーテル治療まで

治療まで辛い日が続く(実際,段々と辛くなる)

  • 歩行にて(階段昇降では急速)
  • 脚が動かなくなり痛くなる→2,3分で回復
  • 更に歩行すると足の付け根あたりや腰が痛くなる→回復に5分位掛かる
  • それでも更に歩行すると腰の中が猛烈に痛くなる→こうなると口も利けない位の痛さでと暫く回復しない

LCメーターLC100-A

0.001μHまで測定可能な安価(¥1,960と5%割引)なLCメーターをAmazonで見つけたので購入していたLCメーター(LC100-A)が届いた

Amazonでレビューが少ないので大丈夫かなと思っているが,どんなもんか確認してみる

IMG_20211119_195850.jpg

その前にマニュアルが無いため使い方が判らないので検索してみた

「LC100-A」で検索すると,https://www.jh4vaj.com/archives/4896 で紹介されていてマニュアル(英語)も見つかった

操作方法

(ボタン)

IMG_20211120_194145-2.jpg

赤:0リセット押ボタン

白:静電容量のH/Lトグルボタン

青:インダクタンスのH/Lトグルボタン

黄:静電容量とインダクタンスの測定切替トグルボタン

(ボタンに対する表示)

インダクタンス:Lx,静電容量:Cx,高インダクタンス:Hi.L,高静電容量:Hi.C

(静電容量測定)

テスト端子を開放した状態で赤いボタンを1秒間押し続けると「CALCULATING…」から「CALCULATING…OK」となる(0リセット)

②赤いボタンを離すと「0.00pF」が表示され静電容量を測定できるようになる

③測定対象を放電してテスト端子に接続して測定する

(インダクタンス測定)

テスト端子を短絡した状態で赤いボタンを1秒間押し続けると「CALCULATING…」から「CALCULATING…OK」となる(0リセット)

②赤いボタンを離すと「0.000uH」または「0.000mH」と表示されインダクタンスを測定できるようなる

③測定対象をテスト端子に接続して測定する

(注)測定対象が単位に0リセットする事

ケース

お馴染みThingiverseから調達してケースを印刷

(底側)

IMG_20211121_124913.jpg

(蓋側:以下の状態で印刷した場合)

IMG_20211121_124929.jpg

(蓋側:上下を変えて印刷した場合)

IMG_20211121_124940.jpg

上下を変えて印刷しないと底側との結合部の凹凸が綺麗に収まるように印刷できないのだが,下側にサポートが入るため表面となる印刷面が粗くなるのが問題

今後も事もあり調べてみると「サポートインタフェースを有効にする」とサポートとの間を僅かに精密印刷できるそうだ(Cura 4.10.0の設定項目)

WS_20211121_001.png

収まりが悪いが見栄えのする蓋でとりあえず完成させた

IMG_20211121_133504.jpg

検証

インダクタンスの測定検証する

公称値(μH) 測定値(μH) 測定画面
100

68.37

66%(1.5)

IMG_20211121_133958.jpg
47

27.76

58%(1.7)

IMG_20211121_134050.jpg

5(手巻き計算値)

5(クラップ回路測定計算値)

2.018

40%(2.5)

IMG_20211121_134147.jpg

1.1(手巻き計算値)

1.5(クラップ回路測定計算値)

0.437

36%(2.8)

IMG_20211121_134227.jpg

0.4(手巻き計算値)

0.78(クラップ回路測定計算値)

0.095

3倍位(補正)

IMG_20211121_134318.jpg

0.4(手巻き計算値)

0.81(クラップ回路測定計算値)

0.143

3倍位(補正)

IMG_20211121_134354.jpg

0.3(手巻き計算値)

0.69(クラップ回路測定計算値)

0.093

3倍位(補正)

IMG_20211121_134502.jpg

50μH以下では実際の値と50%以上の差があり,インダクタンスが小さくなるにしたがって差が開く傾向にある

結果,クラップ回路測定計算値と並行して正確な値を確認しないとならないようだ

仕様
  • 測定精度:1%
  • 静電容量測定範囲:0.01pF-10uF
  • 最小解像度:0.01pF
  • インダクタンス範囲:0.001uH-100mH
  • 最小解像度:0.001uH
  • 広いインダクタンス測定範囲:0.001mH-100H
  • 最小解像度:0.001mH
  • 大きな静電容量測定範囲:1uF-100mF
  • 最小解像度:0.01uF
  • 試験周波数:コンデンサ、約500kHzのインダクタ、約500Hzの大きなインダクタンス
  • 有効表示桁数:4
  • ディスプレイ:1602 LCD
  • 電源:miniUSBまたは5V電源

STM8S003(8ビットマイクロコントローラ)を使用している

IMG_20211121_152432.jpg

左上のLM311は発振用かな

改造(案)

バックライトが明るすぎるので調整したい

LCDモニター(1602A)の15,16Pinがバックライト電源で(以下の場合)基板のR9をバターンカットして330Ωの抵抗を入れれば良い感じになるそうだ

IMG_20211121_152325.jpg

追加ケース

検証している時間にサポートインタフェースを有効にして蓋側を再印刷した

少しだけ綺麗になった

IMG_20211121_155640.jpg

蓋と底の隙間もなくなった

IMG_20211121_160439.jpg

黒にしたせいもあるが見た目も悪くないようだ(遠目で観ると艶消しの感じとなる)

IMG_20211121_160503.jpg

クラップ発振回路を調整してインダクタンスを測定

LPC用のコイルをクラップ発振回路で調整しようとしたが発振しないせいで上手くいかなかったのでコンデンサーの容量を変更して確認することにした

確認するために用意したインダクタは7種で,市販品の,1mH,680μH,470μH,220μH,100μH,47μH,10μH

IMG_20211121_133730.jpg

目的とするインダクタは手巻きの,0.4μH,0.3μHで,間がないので手巻きで,5μH,1.1μHを作製

IMG_20211119_192552.jpg

回路図のC2,C3,C4の容量を変更して確認する

SC_20211112_01.png

発振して計算して判定できたインダクタをチェック

C2,C3,C4の容量(pF) 判定できた最大インダクタ(μH) 判定できた最小インダクタ(μH) 備考
80,000 1,000 47 コンデンサの表記は0.1μFだが測定すると0.08μF
3,300 680 47  
1,000 47 1.1  
680 10 1.1  
470 5 0.3 目的のインダクタが確認可能レベル
330 - - ミスがあり測定不能で終了

(注)最大インダクタは必要ないので確認していない物もある

新しいシンクロスコープ(H052)も並行使用して確認(10Mhz位までは正確のようだ)

IMG_20211119_183222.jpg

なんとか目的のインダクタで発振して計算できたのだが,300~400nHで手巻きしたコイルのが600~800nHだったので正確なのかどうか判断できない

・・・

と,思っていたところへ安価(約2k)だが0.001μHまで計測可能なLCメーターが届いた

IMG_20211119_195758.jpg

が,マニュアルもなく使い方が全く不明なので本日は止め

(追加)

しばらく良く使いそうなので基板に載せた

IMG_20211128_141342.jpg

回路図は以下だがC2,C3,C4はもう少し減らした方がよかったようだ

Trは(2SC1815でも問題ないが)トランジション周波数の高い2SC1923が手持ちにあったので使用

発振回路_回路図.png

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