Иммитанса измеритель что измеряет

Обзоры измерителей иммитанса

Измеритель иммитанса (LCR-тестер) определяет основные параметры электрической цепи. Прибор преобразует входные сигналы с помощью измерительного моста. Устройства могут в автоматическом режиме отслеживать:
• емкость;
• индуктивность;
• сопротивление — активное и реактивное;
• проводимость;
• тангенс угла потерь.

Нормируемые параметры — предельные значения (рабочий диапазон), измерительная погрешность, рабочая частота, схема (последовательная или параллельная). Скорость измерений — от 2 до 10 в секунду.

RLС-метр применяется при отладке и настройке электронной аппаратуры, тестировании импеданса на сборных платах. Выпускается в виде пинцета, портативного устройства либо станции. Информация выводится на ЖК-дисплей.

Может оснащаться магнитным держателем в корпусе для удобной фиксации, режимом сортировки и функцией автоматического отключения. Питание — от встроенного аккумулятора либо от сети. Диапазон рабочих температур большинства устройств — от 0 до 40 градусов.

Прибор представляет собой цифровой прецизионный портативный LCR-метр +ESR.

Куплен был на aliexpress в октябре 2013 г… Продавцом в дальнейшем была представлена неплохая скидка. Прибор приобретался в основном для точного измерения сопротивления, ESR и емкости при ремонте БП и аудиоаппаратуры.

Источник

Как выбрать RLC измеритель

На практике часто нужно определить тип или параметры резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности. Радиодетали несовершенны, как всё в нашем мире, зачастую из-за отсутствия или повреждения маркировки, износа или старения радиокомпонентов, определение номинала становится сложной задачей.

Чтобы определить сопротивление, емкость или индуктивность применяют измерители RLC, ESR. В статье разберем на примерах как провести замеры и подскажем, как выбрать оптимальное техническое решение для ваших прикладных задач.

Время чтения: 20 минут

Автор статьи — Андрей Кириченко

Что такое измеритель импеданса и тестер полупроводников

Так уж сложилось, что чаще всего радиолюбители пользуются тремя основными приборами — вольтметром, амперметром, омметром, но иногда возникают ситуации, когда для работы необходим более сложный, редкий прибор — измеритель RLC иммитанса или LCR-метр.

При этом конечно подобные измерительные устройства также бывают как профессиональные, так и «любительские», но для начала о том, что это вообще такое.

Как уже следует из названия, прибор позволяет измерять три основных величины:

L — Индуктивность;
C — Ёмкость;
R — Сопротивление;

Конечно емкость и сопротивление могут замерять большинство современных мультиметров, но LCR-метры это делают обычно точнее, в большем диапазоне. Также RLC метры позволяют проводить дополнительные измерения, например добротности, коэффициента потерь, ESR (эквивалентного последовательного сопротивления, сокращенно ЭПС) и делать это на разных частотах.

Подобный функционал необходим там, где уже не хватает обычных мультиметров, например при диагностике неисправностей импульсных блоков питания, преобразователей напряжения, радиочастотных цепей.

Типовые примеры использования LCR-метра и транзистор тестера для проверки радиодеталей

Резисторы – самый распространенный вид радиокомпонентов

Проволочные резисторы отличающиеся по номинальной мощности

Если с распространенными номиналами проблем не возникает, то измерение низкоомных резисторов может добавить сложностей. Обычный мультиметр часто может измерить нормально сопротивление порядка 1-2 Ома и выше, если ниже, то начинает сильно влиять сопротивление проводов, щупов и низкое разрешение. Даже довольно точный UNI-T UT61E имеет дискретность измерения в таком режиме всего 10 мОм, при том что даже у недорого LCR-метра минимальная дискрета 0,1 мОм. высокой точности с возможностью подключения к ПК для снятия логов Соответственно если при помощи мультиметра можно относительно точно измерить резисторы с сопротивлением от 0,05-0,1 Ома, то при измерении 10 мОм он фактически ничего уже измерять не будет, для сравнения ниже измерение двух резисторов номиналом 1 и 2,2 мОм. Часто измерение малых сопротивлений необходимо при проверке, подборе или изготовлении токоизмерительных шунтов. Альтернативный вариант измерения по падению напряжения, но необходим регулируемый блок питания, амперметр, вольтметр. Возможность измерения малых сопротивлений также полезна для выявления таких проблем как неправильная маркировка, особенно низкоомных резисторов. Слева резистор промаркированный как 0,1 Ома, справа как 0,22 Ома, но реально у них почти одно и то же сопротивление. Такие ошибки могут стоить иногда очень дорого. Транзисторы Измерение малых сопротивлений поможет в оценке оригинальности полевых транзисторов. Сейчас на рынок все чаще поступают поддельные, перемаркированные транзисторы. Хотя простое измерение сопротивления в открытом состоянии не дает полной информации, оно позволяет быстро понять что перед вами. Для теста кроме измерителя надо иметь только батарейку на 9 вольт. Зачастую данные в даташитах приводятся к напряжению на затворе в 10 вольт, но в данном случае это не существенно. Кроме того корректно измерять сопротивление сток-исток под током, обычно он указан в документации, но это требует наличия как минимум лабораторного блока питания. Чтобы проверить транзистор: подключаем тестовые щупы к выводам сток и исток (обычно средний и правый), подаем 9 вольт на крайние выводы. Постоянно подавать напряжение не требуется, достаточно зарядить затворную емкость, но надо быть внимательным, не подключите случайно батарейку к щупам тестера. Можно даже сначала «зарядить» транзистор, а только потом подключить щупы. Конденсаторы Конденсаторы используются немного реже, но имеют свои особенности. Например в отличие от резисторов они гораздо больше подвержены старению, особенно если речь идет об электролитических конденсаторах установленных в импульсных блоках питания, преобразователях материнских плат, т.п. Особое значение имеет ESR конденсаторов. Когда конденсатор высыхает почти не теряя при этом емкость, у него значительно увеличивается внутреннее сопротивление. Обычным мультиметром такое не диагностируется, можно менять всё подряд, но это не всегда удобно, часто сложно или дорого. Кроме того часто RLC измерители позволяет проводить измерения без выпаивания компонента, хотя, конечно это зависит от схемы включения. Для примера сравнение двух конденсаторов, дешевого китайского и фирменного. Хоть точный, но обычный мультиметр считает их почти одинаковыми, показывая только небольшую разницу в емкости. Но если подключить конденсаторы к LCR-метру, то видно что отличие во внутреннем сопротивлении у них почти в 5 раз! Если планируете применять конденсаторы в импульсных блоках питания, то именно эта разница в сопротивлении скажется на нагреве, а соответственно и на сроке службы, характеристиках блока питания. Конденсаторы с большим внутренним сопротивлением не могут эффективно гасить выбросы. Дроссели и катушки индуктивности Дроссели, трансформаторы и вообще моточные узлы, в отличие от конденсаторов и резисторов проверяются еще сложнее, и редко какой мультиметр вообще способен измерять индуктивность. Измеритель иммитанса облегчает производство моточных узлов, а также поиск межвиткового КЗ. Путем сравнения с исправным компонентом или известным значением можно понять, что трансформатор или дроссель неисправен, так как у него сильно изменится индуктивность. Вообще для поиска короткозамкнутых витков существуют индикаторы, но измеритель иммитанса также определит эту проблему. Например слева исправный трансформатор, справа он же, но с одним накоротко замкнутым витком. Видно, что индуктивность обмотки стала существенно меньше, также виток повлиял и на результат измерения активного сопротивления обмотки. Как итог, несколько рекомендаций перед выбором RLC измерителя: Обзор особенностей, основных технических характеристик и возможностей измерителей LCR-параметров Сравним несколько измерителей разной цены, оценим их преимущества, недостатки. Транзистор тестер Маркуса с AVR микроконтроллером Для начала конечно знаменитый транзистор тестер Маркуса. Он существует в различных вариантах: в корпусе и без, со встроенным частотомером, с проверкой стабилитронов, самодельный или фабричный. Иногда его ошибочно называют ESR-метром – это не совсем корректно, так как изначально это именно тестер транзисторов, а замер ESR – только одна из его функций, которая была добавлена значительно позже. Кроме того, устройство имеет очень большое комьюнити на известном сайте vrtp.ru, где можно узнать как прошить транзистор тестер.

Транзистор тестер TC1

Транзистор тестер LCR-T4

Популярные транзистор тестеры EZM Electronics MK-168 и M8

Пожалуй, для новичка – это действительно выход: такой тестер умеет измерять очень много различных компонентов. Особенно удобно проверять транзисторы, например облегчить такую задачу как найти базу эмиттер коллектор транзистора. Он также вполне нормально проверяет конденсаторы с резисторами.

Но более важно то, что этот тестер умеет измерять емкость и индуктивность, причем проводить комплексное измерение. То есть, например, у дросселя показать не только индуктивность, а активное сопротивление обмотки, также у конденсаторов, не только емкость, но и внутреннее сопротивление.

Есть конечно недостатки, из-за простой схемотехники и двухпроводного подключения компонента ему сложно работать с малыми сопротивлениями.

LC метры

Следующим шагом идут устройства на шаг выше – LCR-метры. Они не умеют проверять параметры транзисторов, но индуктивность или малое сопротивление измерят лучше чем универсальный тестер. Типичный представитель — LC100-A компании Juntek.

В отличие от предыдущего прибора прошивка ESR тестера закрыта, потому возможность обновления отсутствует.

У таких измерителей, остался недостаток универсального прибора — двухпроводное подключение. Поэтому на результат измерений может сильно влиять качество контакта с компонентом и длина проводов. Калибровка ESR тестера, конечно решает проблему длины проводов, но лучше использовать провода минимальной длины и большого сечения.

LCR+ESR метры

Для более опытных есть прибор, который относят если не к профессиональным, то уж точно близким к ним — это XJW01. Кроме стандартных замеров, он позволяет проводить комплексные, а также измерять добротность, диэлектрические потери. Тестер имеет четырехпроводное подключение.

XJW01 позволяет проводить измерения на трех частотах: 100 Гц, 1 и 7.8кГц. Продается XJW01 в виде конструктора для сборки, или собранным устройством.

Тестер может работать как в автоматическом режиме выбора измеряемой величины, так и в ручном. Лучше использовать с ручным режимом, так как автоматика иногда неверно определяет тип компонента.

Наличие четырехпроводного подключения сразу ставит XJW01 на голову выше многих других любительских приборов: такое подключение позволяет разделить цепи генератора тока и измерительной части, за счет чего длина проводов и сопротивление контакта перестает влиять на результаты замеров.

Такой тип подключения применяется в профессиональных приборах: даже там где компонент подключается прямо в клеммы прибора, также используется специальная контактная группа, состоящая из четырех контактов.

Для подключения радиодеталей используются зажимы, пинцеты или выносные контактные группы, а так как они также используют разъемы BNC для подключения, то даже фирменные устройства совместимы с показанным выше XJW01.

Фактически все то же самое есть у фирменных, но относительно бюджетных LCR-метров от фирм UNI-T и Hantek. Они также имеют четырехпроводное подключение, измерение емкости, индуктивности и сопротивления включая ESR и комплексные измерения.

Особенно выделяется новая модель измерителя Hantek 1832C, с которой можно проводить измерения на семи вариантах частоты с верхним пределом в 40 кГц. Базовая погрешность до 0,3%, есть автоматический режим измерения, режимы комплексных измерений.

В этой серии есть старшая модель – Hantek 1833C, отличающаяся расширенным диапазоном частот, но имеющая большую цену.

Hantek 1832C имеет большой экран, на который выводится одновременно все результаты тестирования. Подключение тестируемого компонента двух и четырех проводное (трех и пяти с учетом защитного контакта).

Размах тестового сигнала составляет 0,6 вольта, из-за чего можно проводить замеры многих пассивных радиокомпонентов без выпаивания из платы.

Заявленные диапазоны измеряемых параметров:

При этом часто современные устройства могут измерять на частотах до 100 кГц (например Hantek 1833C), что позволяет тестировать компоненты на более высоком уровне. Особенно это помогает при отборе конденсаторов для работы в импульсных блоках питания, частота работы которых находится на сопоставимом значении.

Но нужно быть внимательным: у многих измерителей LCR часто декларируется диапазон частот до 100 кГц. Однако если внимательно прочитать инструкцию, то станет ясно, что в режиме измерения на такой частоте максимальная измеряемая емкость существенно ниже.

Сравнение и рейтинг измерителей импеданса: лучшие измерители RLC 2020 года — основные достоинства и недостатки

Чтобы выбрать оптимальный с точки зрения мастера по ремонту формат или тип прибора для измерения ESR проведем сравнение 3-х основных категорий:

Лучшие LCR-метры профессионального уровня	Цифровой измеритель LCR Hantek 1832C	Основные плюсы: точность измерения, частота до 40 кГц, прибор уже готов к использованию. Минусы: цена
	Высокоточный RLC метр XJW01	Основные плюсы: точность измерения, измерение индуктивности до 1000 Гн, цена. Минусы: только три тестовые частоты с максимальной в 7,8 кГц, упрощенная индикация, необходимость доработки для автономного питания.
Лучший LCR-метр среднего класса	Измеритель LC100-A с щупами для SMD	Основные плюсы: простая конструкция, компактность, большой диапазон измерения, низкая цена. Минусы: невысокая точность измерения, двухпроводная схема подключения компонента.
Лучшие бюджетные транзистор тестеры базового уровня	Тестер компонентов LCR-T4	Основные плюсы: очень высокая функциональность, кроме измерения LCR можно тестировать транзисторы, диоды, тиристоры и пр., возможность обновления прошивки, цена. Минусы: не очень высокая точность измерение малых сопротивлений и ESR, двухпроводное подключение компонента, измерение на низкой частоте, невозможность измерения без выпаивания компонента.
	Многофункциональный тестер элементов GM328 ESR

Из особенностей — измерение на частотах до 200 кГц, до 12 измерений в секунду, напряжение смещения внешнего конденсатора до 40 В.

Резюмируя все вышесказанное подчеркнем, что для начинающего радиолюбителя более чем достаточно обычного транзистор тестера, который перекроет 90% его задач. Опытным скорее всего потребуется измеритель посложнее, и здесь можно смотреть либо на готовые приборы от брендов среднего уровня, либо на конструкторы типа XJW01.

Тем, кто работает в организациях на которые распространяется сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений, будут нужны приборы, числящиеся в госреестре, к которым можно заказать метрологическую поверку. Это также отличие профессиональных приборов от любительских, хотя и качественных.

Источник

Цифровые измерители иммитанса E7-20/E7-25 и их применение

В СССР выпускались измерители иммитанса E7-14 и E7-15. К настоящему времени они сильно устарели и их выпуск прекращен. Ниже описан современный цифровой измеритель иммитанса E7-20 [3], разработанный в Минском научноисследовательском приборостроительном институте (МНИПИ) и признанный одной из лучших разработок двойного назначения Белорусского ВПК. Прибор представлен на российском рынке и по совокупности параметров является одним из лучших среди настольных измерителей параметров R, L и C. На его основе создан портативный вариант: прибор E7-25.

Вспомним некоторые теоретические сведения об измерении параметров реальных резисторов, индуктивностей и емкостей. Неидеальность емкости и индуктивности

Рис. 1. Эквивалентные схемы LR-и CR-цепей

Омическое сопротивление выводов и обкладок конденсаторов создают паразитное последовательное сопротивление, а сопротивление изоляции диэлектрика создает параллельное сопротивление. Аналогично сопротивление обмотки катушки индуктивности порождает последовательное сопротивление, а потери в сердечнике порождают параллельное сопротивление. Эти параметры могут преобразовываться, так что достаточно вести измерения по двум указанным схемам (сокращенно они обозначены буквами s и p).

Поскольку все составляющие Z зависят от частоты, то первостепенным параметром измерений является тестовая частота f. В принципе желательно испытывать конденсаторы и катушки индуктивности на их рабочей частоте, например на частоте резонанса колебательных LCR-контуров. Однако на практике часто приходится ограничиваться несколькими частотами, а то и одной частотой.

Аналогично для параллельной схемы измерений имеем:

Современные настольные лабораторные RLC-измерители(например, LCR-816, LCR-817, LCR-827, LCR-819 и LCR-829 [1]) обеспечивают высокую точность (погрешность до 0,1% и менее) измерений в диапазоне частот до 100 кГ ц.

Рис. 2. Структурная схема измерителя иммитанса E7-20

Измерение отношения напряжений проводится аппаратно-программным логометром. Аппаратная часть логометра состоит из коммутатора, масштабного усилителя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Проекции векторов U_T, U_H на опорное напряжение U_оп и jU_oп (см. рис. 3) выделяются синхронным детектором (СД) и измеряются в некотором произвольном масштабе измерителем интегрирующего типа.

Рис. 3. Векторная диаграмма, поясняющая принцип измерения иммитанса

Z = R + jX = (A + jB)/(C + jD),

При измерении высокоомных цепей (пределы I Z| от 1 кОм до 10 МОм), когда генератор сигнала является источником напряжения, предпочтительнее осуществлять измерения в виде составляющих проводимости (U_X = U_T, U₀ = U_H). А в случае измерения низкоомных объектов, когда источник сигнала работает как генератор тока(пределы I ZI от 1 до 100 Ом) более удобным является измерение в форме составляющих полного сопротивления (U_X = U_H, U₀ = U_T). Требуемая форма представления иммитанса достигается пересчетом из первичной формы (G, B’ или X, R) и осуществляется контроллером. Расширение пределов измерения достигается за счет изменения коэффициента передачи усилительного тракта логометра при измерении составляющих числителя U_X в 10, 100 и 1000 раз.

Рис. 4. Внешний вид измерителя иммитанса E7-20

В табл.1 приведены сравнительные характеристики цифровых измерителей иммитанса E7-20 и E7-25 с одними из измерителей АМ-3001 (фирмы АКТАКОМ) и LCR-829 фирмы GOOD WILL.

Таблица 1. Сравнительные характеристики измерителей иммитанса E7-20/E7-25 и приборов AM-3001, LCR-829

25-999 Гц (с шагом 1 Гц) и 0,1-1 МГц (с шагом 1 кГц)

100 и 120 Гц, 1, 10 и 100 кГц (всего 5 установок)

От 0,01 нГн до 99999 Гн

От 0,0001 пФ до 99999 мкФ

От 0,01 мОм до 99999 кОм

Тангенс угла потерь

Модуль комплексного сопротивления

От 0,01 мОм до 99999 кОм

Угол фазового сдвига

298x127x300 мм 225x110x850 мм

К достоинствам E7-20 можно отнести заметно расширенный диапазон частот измерений и большая сетка частот, увеличенное число измеряемых параметров (измерение проводимости, реактивного сопротивления, угла фазового сдвига и тока утечки), более широкий диапазон внутреннего и внешнего напряжений источников смещения, меньшие габариты, вес и стоимость.

Базовая погрешность в 0,1% определяет минимальную погрешность в узком диапазоне изменения параметра |Z|. Пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| при напряжении измерительного сигнала 1 В в режиме «Норма» соответствуют величинам,указанным в табл. 2.

Таблица 2. Пределы допускаемой относительной основной погрешности по |Z|

Пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| при |Z| свыше 10 МОм до 1 ГОм определяются из выражения

Пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| при |Z| от 0,01 мОм до 0,1 Ом определяются из выражения

Пределы допустимой относительной основной погрешности по |Z| в режиме «БЫСТРО» находятся умножением значения предела из табл. 2 на три.

Для определения диапазона измерений |Z| при измерении емкости или индуктивности модуль комплексного сопротивления |Z| определяется по формулам:

Пределы допустимых основных погрешностей по R_p, R_s L_p, L_s, C_p, C_s, X_s, G_p, D, Q, j, I соответствуют значениям, приведенным в табл. 3.

Пределы допустимой основной погрешности

Дополнительная погрешность измерений, вызванная изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой в пределах рабочих условий применения на каждые 10°С, не превышает половины предела допускаемой основной погрешности.

Для проведения измерений измеритель иммитанса E7-20 поставляется с двумя устройствами присоединительными (далее УП). УП1 предназначено для подключения объектов с аксиальными выводами. Оно имеет две клеммы, каждая из двух прижимных контактов. Важно, что бы подсоединенный объект выводами касался всех четырех прижимных контактов, которые (с помощью прилагаемого комплекта коаксиальных кабелей) подключаются к разъемам I, U, I’, U’ на передней панели измерителя. Для обеспечения возможности измерения трехзажимных объектов на УП-1 установлена корпусная клемма «земля». Общая схема измерения трехзажимных объектов показана на рис. 5.

Рис. 5. Схема измерения трехзажимных объектов

Перед проведением измерений с УП-1 необходимо установить нужное расстояние между контактными зажимами и произвести коррекцию нуля холостого хода при отсутствии измеряемого объекта и коррекцию нуля короткого замыкания при закороченных перемычкой контактных зажимах. Перемычка утоплена в корпусе УП-1.

УП-2 применяется для измерения параметров объектов, конструкция которых не обеспечивает удобства их подключения к УП-1. Так как изменение положения зажимов приводит к изменению собственной индуктивности УП-2, его рекомендуется использовать только в тех случаях, когда изменением индуктивности УП-2 можно пренебречь, а также на частотах не выше 100 кГц. УП-2 подключается непосредственно к прибору через разъемы в соответствии с маркировкой. Перед измерениями с использованием УП-2 необходимо провести коррекцию нуля.

Рис. 6. Примеры подключения к измерителю различных объектов

Через прилагаемый интерфейсный кабель прибор может быть подключен к порту RS-232 персонального компьютера. С сайта разработчика можно скачать программное обеспечение, поддерживающее связь прибора с компьютером. На рис. 7 показано окно программы. Она выводит копию экрана измерителя иммитанса и имеет группу клавиш, обеспечивающих управление прибором от компьютера. Последнее позволяет создавать автоматизированные комплексы для измерения параметров объектов с сосредоточенными постоянными и осуществлять из разбраковку.

Рис. 7. Окно программы для подключения измерителя E7-20 к персональному компьютеру

Программное обеспечение измерителя Е7-20 не вполне доработано. Так, нельзя устанавливать заданные пользователем размеры окна, полное открытое окно имеет большое пустое пространство, нет возможности вывода графических зависимостей измеряемых параметров от времени и температуры. Впрочем, это может сделать пользователь, в частности, используя современные системы компьютерной математики Mathcad, MATLAB и др., графические возможности которых и средства обработки данных превосходны и вряд ли уже будут превзойдены. В инструкции по работе с прибором [3] можно найти данные о деталях текстового формата файлов.

В целом приятно отметить, что белорусские разработчики из МНИПИ создали прибор, который на постсоветском пространстве решает все основные задачи измерения параметров цепей с сосредоточенными постоянными. Недавно освоен выпуск малогабаритного измерителя иммитанса E7-25 (рис. 8). Он имеет основную погрешность измерения 0,15%, уменьшенную до 5 Вт потребляемую мощность и возможность батарейного питания. Основные параметры прибора приведены в табл. 1.

Рис. 8. Внешний вид малогабаритного измерителя иммитанса E7-25

В заключение можно сказать, что мы получили измерители иммитанса, которые по своей точности и функциональности находятся среди лучших мировых образцов приборов данного типа и в то же время имеют заметно меньшую стоимость.

1. Дедюхин А. А. Обзор современных измерителей импеданса (измерители RLC). http://www.pnst. ru/info.php/articles/lcr-meters.htm.

2. Афонский А. А. Измерители импеданса АКТАКОМ. Контрольноизмерительные приборы и системы. № 4, 2007.

3. Измеритель иммитанса E7-20. Руководство по эксплуатации. Минск, ОАО «МНИПИ».

4. Измерения в электронике. Справочник/Кол. авторов под ред. В. А. Кузнецова. М.: Энергоато-миздат, 1987.

Автор: Владимир Дьяконов (г. Смоленск)

Мнения читателей

Если ли программное обеспечение к Е7-20, позволяющее автоматизировать измерительный процесс С(Т), где Т- температура?

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник