Verwerken van RCL metingen

Beste forumlid,

Op het moment doe ik een netwerk analyse van een elektrisch circuit.

In dit circuit zitten verschillende passieve componenten(weerstanden en condensatoren).
Ieder passief component neem ik uit het circuit en meet ik door met een RCL meter(Fluke PM6306).

De RCL meter kun je instellen op serie of parallel modus.
Ik heb beide metingen verricht.
Ook heb ik op verschillende frequenties gemeten.

De RCL meter geeft mij de volgende waarden:
Weerstand + inductie of Weerstand + capaciteit of puur weerstand

Volgens de "Resistorguide" moet onderstaande afbeelding een totaalbeeld van een weerstand tonen.

http://www.resistorguide.com/pictures/resistor-inductance.png
http://www.resistorguide.com/inductance/

Deze theorie zegt dat een weerstand 3 componenten bevat.
Een weerstand in serie met een spoel en deze 2 parallel een condensator.

Enkel geeft de RCL meter slecht 2 waarden.

Hoe kom ik aan de laatste waarde?
Anders gevraagd, hoe vul ik de bovenstaande afbeelding in met slechts 2 waarden gevonden door de RCL meter?
Moet ik dit uitrekenen?

Of moet ik gewoon de waardes overnemen die de RCL meter mij geeft.
Ik zou immers denken dat een component enkel capacitief is of inductief gecombineerd met een weerstand :)

Bvd

Je kan gewoon de waardes van de 2 metingen combineren, De ene meting geeft je de capaciteit en de andere meting de inductie.

Ik zou immers denken dat een component enkel capacitief is of inductief gecombineerd met een weerstand

Dat is ook meestal wel zo.
Een condensator is overwegend capacitief met een kleine serie weerstand, maar de aansluitpootjes zelf zijn dan weer inductief, maar zo weinig dat het meestal niet uitmaakt.

Als je wel een complete analyse van je circuit wilt dan heb je een netwerk analyzer nodig.

Een ideale weerstand is een component die zich volgens de formule "U = I . R" gedraagt. Idem is een condensator een ding die zich aan de formule "I = C dU/dt" houdt. En een iets andere formule maar voor de rest hetzelfde idee voor de spoel.

Als je dan aan een fabriek vraagt om een weerstand te maken, dan gaat dat ding heel aardig zich aan die formule houden. Alleen als je HEEL hoge frequenties gaat gebruiken krijg je merkbare afwijkingen.

Die afwijkingen kan je dan weermodelleren als een serie-inductie en een parallel condensator. De U=I.R kan je beschouwen als een eerste benadering die heel aardig werkt, de boel met ook nog een spoel als tweede benadering die wat nauwkeuriger is. En met condensator er bij NOG nauwkeurigere derde benadering.

De waarde van die spoel is heel erg klein. De waarde van die condensator is heel erg klein. Hierdoor hebben die geen meetbaar effect op U = I.R tot zeg 10MHz.

Je RCL meter zal van een ding wat gewoon als weerstand verkocht is die extra kleine spoel-en-condensator niet kunnen meten.

Je RCL meter zal van een condensator alleen de tweede benadering, de equivalente-serie-weerstand (ESR) kunnen meten. En van een spoel hetzelfde.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Zeer nuttige info over impedantie metingen vind je op de Keysight website
Op de eerste pagina's staat een zeer goede theoretische uitleg.

https://connectlp.keysight.com/EMO_Impedance-Measurement-Handbook

De waarde van die spoel is heel erg klein

Dat valt bij draadgewonden weerstanden best tegen. IK had eens aan een 0,1 /3W draad gewonden weerstand gemeten en de meter vond dat het maar een spoel moest zijn, idem met een wat slechtere spoel die werd als weerstand aangemerkt.
Was wel op de auto stand van de meter. De autostand neemt denk ik de waarde die het meest dominant is. Als je hem manueel op een stand zet dat meet het wel goed.

Dus naast de extremen die genoemd hebt moet je zelf ook gewoon goed opletten wat een meting op zou moeten leveren dan domweg wat meetresultaten overnemen.

fred101

Golden Member

Een LCR meter meet een impedantie en splitst het resultaat uit in reële weerstand en totale reactantie.

De parallel en serieel weergave is meer een praktisch meettechnisch gebeuren. Voor capaciteit geldt dat Cp=Cs als het reële deel verwaarloosbaar is. Je kunt Cp naar Cs omrekenen en vise versa. Waarom de twee versies heeft te maken met de meetmethode. Cs heeft een vrij beperkt reel bereik, meestal een DF van hooguit 1,5 (DF is de ratio tussen reactantie en weerstand) Zo kun je de heel lage ESR van elco's meten.
In Cp kunnen ze een veel grotere DF aan. Mijn |HPs gaan tot 50. Dit doen ze door componenten in de meetbrug anders te rangschikken. Dit wordt gebruikt bij condensators met een hoge ESR waarde.

Nu met digitale uitlezing en veel bit ADCs niet zo belangrijk meer maar op een brug met mechanische aflezing (een dike 70 jaar de enige manier) kun je een brug in Cs gewoon niet genuld krijgen als een condensator een hoge DF heeft (Cs: een volle schaal doet bv 0-1.5, Cp: een volle schaal is 0-50) Puur een resolutie gedreven oplossing.

Dan het reactantie deel. Wat je meter aangeeft is de som van de negatieve en positieve reactantie. Negatief is capacitief, positief is inductief.
Dat kun je niet zomaar uit elkaar trekken.

Je kunt het zo zien: als je auto 50km/h rijdt gemeten met een radargun, dan is dat een combinatie van een voorwaartse kracht (de motor) en afremmende kracht (rol en lucht weerstand). Je kunt dat niet uit elkaar trekken. Je LCR meter kan al meer dan dat want die zou de voorwaardse kracht en de totale afremkracht kunnen splitsen. Maar hij kan niet dat remmen splitsen in bv lucht en rolweerstand. Hij meet alleen de totale weerstand.

Je kunt niet een echt netwerkje van een echte weerstand in parallel met een echte condensator met een LCR meter analyseren want de parallel weerstand die ze weergeven is puur een rekenkundig gebeuren. Het is een model. Cs kan wel maar je kunt de ESR van de condensator en de echte weerstand niet uitsplitsen. Daarnaast kan die echte weerstand bv op zijn beurt weer wat zelfinductie toevoegen.

Impedantie metingen rond om 50 Ohm doe je met een VNA (vector netwerk analyser) Metingen aan heel lage of hoge reactanties/weerstanden doe je met een impedantie analyser.
Daarmee is het mogelijk om het reactantie deel wat verder uit te splitsen.

Maar er speelt nog veel meer zoals de zelfresonantie en dingen als skinverlies, groupdelay, mutual inductance, randeffecten, wervelstromen, en bij bv grote spoelen kun je zelfs last hebben van AM middengolf signalen. Bij heel kleine capaciteit kunnen electrische velden roet in het eten gooien. Als ik in de fF regio meet zonder alles af te schermen en active guarding dan zie ik zelfs nog als ik een meter verder sta, de nuldetector bewegen in het rithme van mijn ademhaling.

Als je meer wilt weten, IET heeft op hun site alle ooit gepubliceerde General Radio Experimenters staan. Daar staat veel in over alle haken en ogen mbt dit onderwerp. GR was decenia lang de top in LCR meten. Ik heb een GR1520, de beste C meter ooit gemaakt (hij wordt nog gemaakt) en de mijne komt uit het standaardslab van GR, het was daar de moeder brug. Dat ding kan met aF resolutie meten.

www.pa4tim.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook oud en exotisch