LC(R) meters, kaf en koren?

Geef eens wat voorbeelden van meters waar je aan denkt. Wil je de keuze maken tussen een HP 4192A en een instek 921 ofzoiets, of gaat het je om LCR-kitjes vs made-in-china lCR-meters van een paar tientjes?

Ik heb er wel eens wat naar lopen zoeken, en heb uiteindelijk de simpele meters links laten liggen omdat hier niet voldoende functionaliteit op zit. Uiteindelijk een bejaarde philips RCL brug aangeschaft omdat die destijds voldoende was.

Wat mij handig lijkt:
- Externe DC bias aan kunnen bieden, hiermee kun je de werkelijke capaciteit bepalen op het DC werkgebied.
- Omschakelbare meetfrequentie
- Verschillende modelvormingen (serie en parallel), met meten van de verschillende waardes natuurlijk.

Doorslagspanning meten lijkt mij niet echt handig, dat laat ik de fabrikant wel doen. Wat wil je hiermee trouwens?

Vaak zit het verschil in de range die ze aan kunnen. Wil je bv 1 pF kunnen meten en 100 nH spoelen wordt het gebruikte principe niet moeilijker maar de bouw van het apparaat wel. Je kan best een simpele meetbrug maken om bv 100 nF ongeveer te meten. Maar als je daar 2 pF in duwt is de capaciteit in de rest van je schakeling en bv de meetpunten al een uitdaging.

Verder zijn het lastige dingen om goed te meten omdat de componenten nog al frequentie afhankelijk zijn. Een 10 uH spoel kan een perfecte spoel zijn op 1 KHz maar een condensator op 10 MHz. Als je de zelfinductie of capaciteit plot over frequentie dan zie je geen rechte lijn. Bij een spoel bv, lijkt de zelfinductie steeds verder af te nemen als de frequentie stijgt. Dit tgv de capaciteit tussen de windingen.
Ook vertekenen zaken als esl, esr, ohmse weerstand een rol bij het meten. ( ik heb het dus over afwijking van de capaciteit of zelf inductie door deze parasitaire eigenschappen,) Een goede meter kan dat splitsen.
De oude meetbruggen waren vaak best goed maar hebben vaak een beperkter bereik. Voor RF prima maar spoelen voor switchers wordt al lastig en 10000 uF meestal ook. In die tijd was 1000 uF al veel.
Ik dacht dat de echte top apparaten vectoriaal meten, dus de met de fase rekening houden. Veel goedkope meters resoneren alleen.

DC lekkage ( doorslag is meestal het einde) kun je makkelijk zelf meten mbv een weerstand, voeding en multimeter. Daar wordt veel te geheimzinnig over gedaan met neonlampjes ect.

bedankt.
@alex: ik bedoel meer algemeen, ze zijn er al voor een paar 10tjes. Maar kapitalen betalen is ook niet zo'n probleem.

@elmow: ik bedoel niet zozeer de doorslagspanning (dat de fabrikant die test geloof ik wel) maar ik denk dat het weldegelijk uitmaakt of een 63V rated elco nu op 5v draait of op 50v. Hoe dichter je bij de grens komt, hoe sneller er doorslag zal kunnen optreden. Daarom kan een elco in de tester goed lijken, maar in de praktijk alsnog stuk zijn.

@fred: met spoelen komt de meetfrequentie er natuurlijk ook nog bij inderdaad. maargoed, vandaar ook dat ik het vraag

Met condensator gebeurd het zelfde maar dan omgekeerd.

Een 400 V elco schijnt bij 5 V test spanning een andere capaciteit dan werkelijk te geven het probleem is dat je dat niet makkelijk kan testen zonder apparaat daarvoor. Ik heb een marconi waar je externe DC spanning kan toevoegen. Ik begreep toen niet waarom maar laatst las ik dus dat dat daarom is.

Ik heb wel gemerkt dat een nieuwe, lang niet gebruikte elco heel andere waarden aan capaciteit laat zien voor en na formeren. Ook DC lekkage neemt na een paar keer steeds verder af. Je merkt echt dat het electroliet dan nog zijn werk moet doen.

Laatst een filter berekend voor 50 Mhz. De spoelen berekend en precies zo gemaakt. Toen op mijn ,best goede, LCR meter gemeten, dat waren al verwacht, toch heel andere waarden. ( waren <1uH spoelen). Ik hou er niet van als de theorie en praktijk niet overeenkomen, dus toen elke spoel na calibratie op de werkfrequentie met de VNA gemeten en ik zat heel dicht bij de berekende waarde. Denk aan (104 nH ipv 100). Maar een keer blazen en je hebt dat dat verschil ook al. Dus ik was tevreden. Daarna het filter opgebouwd en doorgemeten en ik kreeg precies de berekende curve.

hold it... de vraag is eerst WAT wil je meten....

- als het om circuits te repareren is kom je toe met een handheld dingetje. desnoods de condensator functie op een multimeter.

- als het de bedoeling is om condensatoren/spoelen/weerstanden uit te zoeken om een circuit te maken dan heb je een deftiger machiene nodig. bij voorkeur eentje die over verschillende frequenties beschikt.

- als je echt systemen optimaliseert dan heb je ook een toestel nodig wat dcbiassing kan doen en wat stroom kan leveren.

- als het om component karakteriesatie gaat ( je ontwerpt zef spoelen/transfos bijvoorbeeld ) dan ga je ook een stroombrug moeten hebben en dan kom je bij ene parametric analyser uit... dan kan je zelfs zien wanneer de kern in verzadiging gaat... en allerhande plots maken . frequentie, stroom, zijn allemaal instelbaar.

ik vermoed dat je in de eerste 2 zit...
Agilent U1731C heb je al voor 290$ de U1732C heeft ook een 10KHz bereik en gaat voor 350

Ik heb goede ervaringen met een Tonghui TH2821B die doet 4 draad metingen.

Blijf ten allen tijde weg van een toestel wat 2 draad metingen doet. dat is zever in pakskes.

3 is al een serieus labotoestel... 4263B tot een 4285A ( 2K naar 20K )

4 kost ene fortuin... en weegt aardig wat kilo's ook. een voorbeeld van 4 : 4294A of een E4991 van Agilent... begint op 40000$ ...

enne ESR / ESL meting kan je met geneen van deze machienes... daarvoor heb je een scoop nodig, een impulsgenerator en een stroomprobe...

als die ESr meter dinges zijn volksverlakkerij....

condensatoren driften ( de waarde in farad) onder invloed van frequentie , temperatuur en dc spanning... het gekozen dielectrisch materiaal speelt ook een rol.

Condensatoren hun ESR is frequentieafhankelijk en bepaald door de materialen en de fysieke opbouw. droogt het ding uit dan schiet esr omhoog bij een electroliet. bij een keramische is er gene uitdroging.

Ik geloof dat ik het al eens ergens gepost heb maar bij een Elko is het electroliet de 2e plaat. Een condensator is een constructie van twee geleidende platen met daartussen een isolator. hoe dunner je de isolator maakt hoe hoger de capaciteit wordt ( voor een gelijke effectieve plaatgrootte. de effectieve plaatgrootte is het oppervlak wat gemeenschappelijk is tussen de 2 platen. stukken plaat die elkaar niet overlappen tellen niet mee ). als je een film condensatortje uit elkaar peutert dan zie je dat die film (polypropyleen / polystyreen / mica ) heeel dun is.
als een elco uit elkaar peutert dan gebruiken ze papier ( of katoenweefsel...) dat is veel dikker... dus hoe kan men die waarde zo groot krijgen ? bij ene elko is niet dat papier of katoen de isolator. de isolator is een oxide laag die op een van de platen gegroeid wordt.

Electroliet is ene elektrisch geleidende vloeistof die corrosief is.
Een elk wordt als volgt gemaakt : je pakt twee aluminium platen , legt daartussen een in elektroliet gedrenkt stuk papier of katoen en je zet er spanning op . Je controleert de stroom. initieel zal er veel stroom lopen. het electroliet oxideert de positieve plaat ( of was het de negatieve.. effe denken .. behuizing is negatief doordat ze in contact staat met electroliet..... positieve plaat dus)
Dit process noemt men 'formeren'
eenmaal de stroom naar nul gelopen is drijft men de spanning op. en wacht weer tot de stroom nul is. hoe hoger de spanning hoe dikker de oxide laag. maar de waarde neemt wel af.... dikkere oxide is lagere capaciteti per vierkante centimeter.

een elco start dus als niet gepolariseerd element... tijdens het formeren krijgt hij pas zijn polariteit. je kan perfect een condensator 'ompolen' door hem traag te herformeren met omgekeerde polariteit... ( wel je stroom beperken .. anders knalt hij.. tijdens formeren komt trouwens ook gas vrij... formeren gebeurt buiten de behuizing... )

ESL is puur bepaald door de mechanische opbouw en hoe je hem monteerd op een bord.

Condensator waardes zijn altijd opgegeven bij 0 volt DC ....

pak een 10uf 16 volt condensator Y5V dielectricum ( of Z5U , nog grotere brol ). zet er 8 volt op en er schiet 3uf over ... zet er 15 volt op en er schiet 1 uf over....

koel hem af en hij wordt beter, warm hem op naar 75 graden en hij gaat naar 100nF ...

[Bericht gewijzigd door free_electron op woensdag 23 november 2011 17:49:13 (47%)]

Op 23 november 2011 17:31:19 schreef free_electron:

als die ESr meter dinges zijn volksverlakkerij....

Ik dacht onderhand dat ik de enige was die dat ook vond.
( maar het kan wel redelijk kloppend, mijn eigen bedenksel geeft de zelfde resultaten als de door free beschreven meting en klopt ook met VNA metingen, alleen zie je dan dat ESR niet zo'n groot probleem is als wordt beweerd, niet gek natuurlijk als de gemiddelde esr meter elke elco onterecht afkeurt)

Dan hebben jullie nog niet een goede ESR-meter beetgehad

@MAH: Gaat het je om een 'tien cijfers achter de komma'-apparaat of om een praktisch meetinstrument?

[Bericht gewijzigd door Henry S. op woensdag 23 november 2011 18:02:38 (47%)]

Er zijn ook schakelingen waar je een minimale ESR wilt overhouden. Sommige switchers bijv

Op 23 november 2011 18:00:57 schreef Henry S.:
Dan hebben jullie nog niet een goede ESR-meter beetgehad

noem er eens eentje ? en kom niet af met zelfbouw.. dat is geen referentie.

Atlas ESR Capacitor Analyser ESR60. Geen tig cijfers achter de komma, wel resultaat.
BK Precision 881 In-Circuit DCR & ESR Tester.
BK Precision 885 LCR/ESR Meter
BK Precision 889B Bench LCR/ESR Meter with Component Tester

En de Elektuur ESR-meter is ook geen kattepis, gebruikt tenminste een 4-puntsmeting. Iets wat je van de meeste DIY meters niet kan zeggen.

Die Atlas heb ik ook, klopt voor geen meter....

Edit, even nunceren, als een elco echt een hoge esr heeft ziet hij het wel maar hij vind, vooral bij lage capacititen de ESR veel hoger dan dat het is. Vergeleken met scoop esr metingen zoals Free beschreef, VNA shunt meting volgens agilent application note en een marconi brug.

[Bericht gewijzigd door fred101 op woensdag 23 november 2011 18:52:08 (75%)]

4-puntsmeting zegt helemaal niets over de betrouwbaarheid van je ESR-metingen.

Kwootje uit een eerdere post van mezelf:

Here is the key misunderstanding. The inductance is not proportional to either the magnitude or to the argument (the angle) of the complex impedance Z, it is instead proportional to the imaginary (quadrature) component of Z alone.

The Extech and the Maxwell-Wein bridge measure the in-phase (follows the signal generator) and quadrature (leading or lagging by 90 degrees) components independently of one another, yielding two signed real numbers. This works over a very wide range of resistance (in phase) and inductance or capacitance (quadrature) in the equivalent circuit.

Most handheld LCR meters measure only the magnitude of Z, and so are useful only for inductors and capacitors with little parasitic resistance. This is why such LCR meters are useless for guitar pickups.

Whenever someone comes up with a possible LCR meter and asks if it will work with pickups, I suggest that they wire a relatively pure multi-henry inductor (such as a choke or audio transformer winding) in series with a 50K pot and try to measure the inductance of the series string while varying the pot setting. If the indicated inductance varies more than a percent or two, the LCR meter will prove useless for pickups. What is being tested is the ability of the meter to accurately and independently measure both I and Q components of the UUT's impedance

Wat zoveel wil zeggen als dat een LCR-meter die alleen inductie (of capaciteit) meet niet zo heel zinvol is; je moet een meter hebben die complexe impedanties kan meten (dus Z, en dan de magnitude *en* de hoek). Met die eis vallen zo'n beetje alle hobbybobbendingen af, en zit je op 't terrein van de duurdere meters ($1000 en up).

Ik heb verschillende LCR meters en voor sommige componenten zijn die totaal ongeschikt. Vooral spoelen geven problemen.

Nog iets: zo'n beetje 99% van alle LCR-meters (ook de apparaten die voor $heelveel over de toonbank gaan) meten condensators maar tot een spanning van 35V. Da's puur praktisch vanuit de fabrikant uit: het aantal klanten (*met* voldoende budget) wat capaciteiten wil meten bij honderden volts is redelijk marginaal, en 't maakt de beveiliging wel een stuk complexer. Daarnaast is ruwweg de helft van alle meters die kan biassen alleen in staat om een spanning te biassen; biassen met stroom (wat je voor spoelen wilt doen) is geen mogelijkheid.

Overigens, wat wil TS eigenlijk precies met dit topic? Kan 't iets concreter in plaats van een algemeen 'wat zijn goede en goedkope LCR meters'?

[Bericht gewijzigd door alex278 op woensdag 23 november 2011 21:17:46 (20%)]

Als je spanning extern kan biassen kan je toch ook een stroombron aansluiten ? ( lijkt mij tenminste of zie ik wat over het hoofd)

Extern biassen kan natuurlijk altijd, maar je moet wel uitkijken dat je dan qua handling goed oplet, anders eindig je met een dode LCR-meter. HP heeft wel de nodige schema's hoe je moet biassen (op voltage en stroom) buiten de specs van hun meetspul.

Bedankt allemaal. Het ging me er niet zozeer om dat ik er direct 1 wil kopen, maar hier staat al veel informatie die ik zo op het forum niet gevonden had.
Het gaat om dingen waarop gelet moet worden, of wat dus geheel niet uitmaakt. Het gaat mij niet om een meter die tot 10 getallen achter de komma werkt, tenslotte worden elco's met een grote tolerantie verkocht. Maar dingen als biasspanning etc vind ik toch wel onderwerpen om op te letten, net als meetmethodes. En ook wat ervaringen met verschillende meters zijn erg nuttig. Nogmaals dank!

Op 23 november 2011 18:35:15 schreef Henry S.:
Atlas ESR Capacitor Analyser ESR60. Geen tig cijfers achter de komma, wel resultaat.
BK Precision 881 In-Circuit DCR & ESR Tester.
BK Precision 885 LCR/ESR Meter
BK Precision 889B Bench LCR/ESR Meter with Component Tester

En de Elektuur ESR-meter is ook geen kattepis, gebruikt tenminste een 4-puntsmeting. Iets wat je van de meeste DIY meters niet kan zeggen.

die toestellen werken voor elco's. maar niet bijvoorbeeld bij een 47nF condensatortje...

ander probleem is dat ze die ESR alleen bij 1 statisch punt bekijken. esr is een curve ( dat ding is ook weer frequentieafhankelijk... )

Eigenlijk ben je in de praktijk niet geinteresseerd in de esr. Het gaat hem om het vinden van het laagste impedantiepunt en de daarbijhorende frequentie bij een bepaalde dc bias. als je die plots hebt kan je condensatoren parallel gaan plaatsen op je bord om zo een distributie te maken in het spectrum en je polen omlaag te trekken.
alles voor dat punt is capacitief, alles erna inductief.
vroeger ( opa modus) strooide men overal 100nf en 10uf rond....
wel, dat werkte maar tegenwoordig niet meer. de di/dt is zoveel geklommen over de jaren omdat componenten sneller switchen ( we hebben het niet over snellere clocksnelheden maar over gotre flanksteilheiden : de transistoren gaan sneller van sper naar geleiding en omgekeerd ). dat een 100nF ook al in zijn inductief gebied geduwd word.

Sun Microsystems heeft daar uitgebreid onderzoek op gedaan. ze hebben zelfs een programma waar je een spectrum plot in voert van je power supply rail. het programma matcht dan condensatorwaardes om al de spikes op te vreten.

Murata en TDK hebben gratis software waar je dc bias invoert en je impedantie plot rolt er uit voor de gekozen condensator. dan i shet kwestie van combinaties van 2 of 3 te zoeken die de impedantie over een zo breed mogelijke band omlaag halt ( de band moet breed genoeg zijn zodat er niks in het inductieve gedeelte valt voor jouw systee )
daarmee inparallel zet je dan een grote 'tank' condensator om de grote piekstromen op te vangen .

dergelijke curves worden , zoals fred al aangaf, met een vna gemeten. en dan we met eentje waar je de dc biassing kan doen. of anders met speciale daarvoor gebouwde toestellen zoals die 40k RLc analyser..

'ESR' meters zoals ze in de volksmond worden genoemd worden eigenlijk gebrukt om elco's na te meten om te zien of ze niet uitgedroogd zijn. je kan dat evengoed door een scoop probe op de voedingsrail te zetten en de rimpel te meten... staat er 'haar' op dan is de elko 'gaar'..

wijshijd van f_e: 'haar' op de voeding is 'gare' elco.

over spoelen ka je het zelfde zeggen.
pak een spoelje van 1uh gemaakt om te draaien in een 3 Mhz switcher en wat 4 ampere aan kan en meet het na met zo een handheld rlc meter.. dat klopt voor geen meter... en probeer maar uit te vlooien hoeveel uh je nog hebt bij 3 ampere bijvoorbeeld...
ik geef je dan een smoorspoel van 1uh... je gaat totaal andere waardes krijgen.

ik heb nu spoeltjes liggen van Toko. 1.2 uh 3 ampere in 0805 body ...
multilayer spoeltjes ... als ik dat aan de gewone rlc meter hang wordt dat ding dol.. dat spoeltje is gemaakt om op hoge frequentes te draaien. meet dat op een lage frequentie en je satureert die kern nog voor je toestel heeft kunnen meten, simpelweg omdat die meters zo traag zijn...

er zijn speciale toestellen om spoelen te meten. zelfs voor transofrmatoren. die dingen kunnen je tonen wanneer de kern in verzadiging gaat . toestellen die 1 statisch punt meten zijn waardeloos in dat geval.

die handheld dingetjes zijn goed om een onbekende snel te identificre in waarde en om een pass/fail test te doen , maar niet om effectief te 'meten'.

Ach... ESR is uiteraard geen volksverlakkerij (tenzij er veel voor betaald)als je de problemen van moderne electrolyten bekijkt. Daar neemt de serieweerstand sterker toe dan de capaciteit afneemt, en is een ESR metertje dus wel handig en in ieder geval dan een multimeter die C'tjes kan meten, want die ziet de ESR niet, en een C met een ESR van 1000 ohm kan dus nieg goed uit de test komen. ESR meten werd pas populair toen men er achter kwam dat goedkope meters deze fout niet zien, dus..ben je Algemeen 't best af met een brug.
Maxwell, zoals Alex al aan gaf is een van de meetprincipes die welgekend zijn, de brugjes niet. Ze zijn nochtans met kilo's gemaakt, HP, Philips, Leader, Marconi, Hameg,RLC, Heathit... noem maar op , probleem is, je blijft maar aan de knoppen draaien.

Gelukkig zijn er ook automatische meetbruggen, 2 en 4 punts, afhankelijk van hoe klein het beestje is.
20 jaar terug de Heathkit 2240 aangeschaft (net voor die bankroet gingen) doet het nog steeds uitstekend.
Vorig jaar nog een nieuw Hameg brugje gekocht (slechts €1000), met SMD 4 punts adaptor. Meet C, X, Z, R, en nog twintig andere parameters bij frekwenties tot 100kHz. Kan uiteraard niet op tegen een Agelinent van 40K, maar goed genoeg voor 99,9% van de job.

Ik vergeet nog een heel gekende brug met knotsgekke eigenschappen (bvb meet tot 0,01 pf op een been over snoeren van 1 meter ) die gebruik maakt van een ratiotransormator, kan nu niet op de naam komen...
edit wayne-kerr!